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La 55^ edizione della TOP500 ha visto la new entry Fujitsu-ARM vincere a mani bassi raggiungendo l’incredibile capacità di 415,5 petaflop, 2,8 volte quella del secondo classificato. Le ultime classifiche riflettono anche una crescita costante delle prestazioni aggregate e dell’efficienza energetica.
Il nuovo sistema di punta, Fugaku, che ha ottenuto un risultato HPL (High Performance Linpack) di 415,5 petaflop, utilizza i SoC A64FX a 48 core di Fujitsu realizzati con tecnologia ARM. È la prima volta che un supercomputer basato su questa tecnologia va ad occupare la prima posizione; addirittura nella precisione singola o ulteriormente ridotta, che vengono spesso utilizzate nell’apprendimento automatico e nelle applicazioni di intelligenza artificiale, le prestazioni massime di Fugaku sono superiori a 1.000 petaflop (1 exaflop). Il nuovo sistema è installato presso il RIKEN Center for Computational Science (R-CCS) a Kobe, in Giappone.
Il numero due della lista è Summit, un supercomputer costruito da IBM che raggiunge i 148,8 petaflop su HPL. Il sistema ha 4.356 nodi, ciascuno dotato di due CPU Power9 a 22 core e sei GPU NVIDIA Tesla V100. I nodi sono collegati con una rete Mellanox EDR dual rail InfiniBand. Summit è in funzione presso l’Oak Ridge National Laboratory (ORNL) nel Tennessee e rimane il supercomputer più veloce degli Stati Uniti.
Al numero tre c’è Sierra, un sistema del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), in California, che raggiunge 94,6 petaflop su HPL. La sua architettura è molto simile a Summit, dotata di due CPU Power9 e quattro GPU NVIDIA Tesla V100 in ciascuno dei suoi 4.320 nodi. Sierra utilizza lo stesso Mellanox EDR InfiniBand come interconnessione del sistema.
Sunway TaihuLight, un sistema sviluppato dal National Research Center of Parallel Computer Engineering & Technology (NRCPC) cinese, scende al numero quattro della lista. Il sistema è alimentato interamente dai processori Sunway SW26010 a 260 core. Il suo marchio HPL di 93 petaflop è rimasto invariato da quando è stato installato presso il Nationa Supercomputing Center di Wuxi, in Cina, nel giugno 2016.
Al numero cinque c’è Tianhe-2A (Via Lattea-2A), un sistema sviluppato dalla National University of Defense Technology (NUDT) cinese. Le sue prestazioni HPL di 61,4 petaflop sono il risultato di un’architettura ibrida che impiega CPU Intel Xeon e coprocessori Matrix-2000 personalizzati. È distribuito presso il National Supercomputer Center di Guangzhou, in Cina.
Un nuovo sistema nell’elenco, HPC5, ha conquistato il numero sei ottenendo una performance HPL di 35,5 petaflop. HPC5 è un sistema PowerEdge costruito da Dell e installato dalla società energetica italiana Eni SpA. Questo computer è il più potente in assoluto installato presso una società commerciale, ed il più potente d’Europa. Utilizza processori Intel Xeon Gold e GPU NVIDIA Tesla V100 euna rete di sistema Mellanox HDR InfiniBand.
Un altro nuovo computer, Selene, è al settimo posto con un punteggio HPL di 27,58 petaflop. Si tratta di un DGX SuperPOD che utilizza le nuove GPU “Ampere” A100 di NVIDIA e le CPU EPYC “Rome” di AMD. Selene è installato presso NVIDIA negli Stati Uniti. Anch’esso utilizza Mellanox HDR InfiniBand come rete di sistema.
Frontera, un sistema Dell C6420 installato presso il Texas Advanced Computing Center (TACC) negli Stati Uniti, è all’ottavo posto nell’elenco. I suoi 23,5 HPL petaflop sono ottenuti con 448.448 core Intel Xeon.
Il secondo sistema italiano nella top 10 è Marconi-100, installato presso il centro ricerche CINECA: sfrutta processori IBM Power9 e GPU NVIDIA V100, che utilizzano Mellanox EDR InfiniBand dual-rail come rete di sistema. I 21.6 petaflop di Marconi-100 gli sono valsi il numero nove della lista.
A completare la classifica top 10 c’è Piz Daint con 21,2 petaflops, un sistema Cray XC50 installato presso lo Swiss National Supercomputing Center (CSCS) di Lugano, in Svizzera. È dotato di processori Intel Xeon e GPU NVIDIA P100.
Considerazioni generali
La performance dell’elenco aggregato è ora di 2,23 exaflop, rispetto a 1,65 exaflop di sei mesi fa. La maggior parte di tale aumento è il risultato del nuovo supercomputer numero uno Fugaku. Il nuovo punto di ingresso nell’elenco (numero di sistema 500) è 1,24 petaflops, solo un leggero aumento rispetto all’elenco precedente. Nel complesso, sono appena 51 i nuovi sistemi dell’elenco, un minimo record dall’inizio del TOP500 nel 1993.
La Cina continua a dominare la TOP500 per quanto riguarda il numero di sistemi, con 226 supercomputer nell’elenco. Gli Stati Uniti sono il numero due con 114 sistemi; il Giappone è terzo con 30; la Francia ne ha 18; e la Germania ne rivendica 16. Nonostante siano al secondo posto nel numero di sistemi, gli Stati Uniti continuano a superare la Cina nella performance della lista aggregata con 644 petaflop contro i 565 petaflop della Cina. Il Giappone, con il suo numero di sistemi significativamente inferiore, offre 530 petaflop.
Tendenze tecnologiche
Un totale di 144 sistemi nell’elenco utilizza acceleratori o coprocessori, che è quasi lo stesso dei 145 segnalati sei mesi fa. Come in passato, la maggior parte dei sistemi dotati di acceleratori / coprocessori (135) utilizza GPU NVIDIA.
L’x86 continua ad essere l’architettura del processore dominante, essendo presente in 481 dei 500 sistemi. Intel ne rivendica 469, AMD 11 e Hygon uno. I processori ARM sono presenti in soli quattro sistemi TOP500, tre dei quali utilizzano il nuovo processore Fujitsu A64FX, mentre il quarto utilizza il processore ThunderX2 di Marvell.
La ripartizione delle tecnologie di interconnessione di sistema è rimasta sostanzialmente invariata rispetto a sei mesi fa. Ethernet è utilizzato in 263 sistemi, InfiniBand in 150 e il resto utilizza reti personalizzate o proprietarie. Nonostante il predominio di Ethernet in termini quantitativi, questi sistemi aggregati garantiscono 471 petaflop contro gli 803 petaflop dei sistemi basati su InfiniBand.
I produttori
I produttori cinesi dominano l’elenco nel numero di installazioni con Lenovo (180), Sugon (68) e Inspur (64) che rappresentano 312 dei 500 sistemi. HPE dichiara 37 sistemi, mentre Cray / HPE ne rivendica 35. Fujitsu è rappresentato da soli 13 sistemi, ma grazie al suo supercomputer numero uno Fugaku, l’azienda è in testa alla lista in termini di prestazioni aggregate con 478 petaflop. Lenovo, con 180 sistemi, arriva secondo in termini di prestazioni con 355 petaflop.
Risultati Green500
Il sistema più efficiente dal punto di vista energetico sul Green500 è l’MN-3, basato su un nuovo server di Preferred Networks. Ha raggiunto un record di 21,1 gigaflops / watt durante la sua performance di 1,62 petaflops. Il sistema deriva la sua efficienza energetica superiore dal chip MN-Core, un acceleratore ottimizzato per l’aritmetica delle matrici. È classificato al numero 395 nella lista TOP500.
Al secondo posto si trova il nuovo supercomputer NVIDIA Selene, un DGX A100 SuperPOD alimentato dalle nuove GPU A100. Occupa la settima posizione nella TOP500.
In terza posizione c’è NA-1, un sistema PEZY Computing / Exascaler installato presso NA Simulation in Giappone. Ha raggiunto 18,4 gigaflop / watt ed occupa il 470° posto nella TOP500.
Il sistema numero nove del Green500 è il supercomputer Fugaku ad alte prestazioni, che ha fornito 14,67 gigaflop per watt. È appena dietro Summit in termini di efficienza energetica, che ha raggiunto 14,72 gigaflop / watt.
Risultati HPCG
L’elenco TOP500 offre anche i risultati del benchmark HPCG (High-Performance Conjugate Gradient), che fornisce una metrica alternativa per la valutazione delle prestazioni del supercomputer e ha lo scopo di integrare la misurazione HPL.
Il supercomputer numero uno TOP500, Fugaku, è ora anche il leader nel benchmark HPCG con un record di 13,4 HPCG-petaflop. I due sistemi del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, Summit a ORNL e Sierra a LLNL, sono ora rispettivamente secondo e terzo nel benchmark HPCG. Summit ha ottenuto 2,93 HPCG-petaflops e Sierra 1,80 HPCG-petaflops. Tutti i sistemi rimanenti hanno ottenuto meno di un HPCG-petaflop.
Informazioni sull’elenco TOP500
La prima versione di quella che è diventata la lista TOP500 di oggi è iniziata come esercizio per una piccola conferenza in Germania nel giugno 1993. Per curiosità, gli autori hanno deciso di rivedere la lista nel novembre 1993 per vedere come erano cambiate le cose. Più o meno in quel periodo, si sono resi conto che la classifica semestrale poteva essere un evento interessante per molti, così hanno deciso di continuare a compilare l’elenco, che ora è un evento semestrale molto atteso, seguito e dibattuto.
L’elenco TOP500 è stato compilato da Erich Strohmaier e Horst Simon del Lawrence Berkeley National Laboratory; Jack Dongarra dell’Università del Tennessee, Knoxville; Martin Meuer di ISC Group, Germania.
