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這一權(quán)威學(xué)術(shù)刊物預(yù)測，中國有望在2020年建造出世界第一臺E級超算。E級超算即百億億次超級計(jì)算機(jī)，是國際上高端信息技術(shù)創(chuàng)新和競爭的制高點(diǎn)。美國、日本和歐盟均在推進(jìn)各自的E級超算開發(fā)計(jì)劃。

E級超算各國現(xiàn)狀

美國

美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的杰出研究員Jeffrey Vetter博士，給出了未來美國超級計(jì)算機(jī)技術(shù)演進(jìn)的預(yù)測。

其中，名為Frontier的超級計(jì)算機(jī)將使用AMD的CPU，名為Aurora的超級計(jì)算機(jī)將使用Intel公司的CPU，而另一臺名為LLCapitan的超算還未確定架構(gòu)。

這些超算都將成為人類最快的超級計(jì)算機(jī)之一。而根據(jù)著名的超算排行榜組織top500.org的統(tǒng)計(jì)，目前排名世界第一的Summit超算，運(yùn)算速度為148.6 petaflops（即每秒148.6千萬億次），距離E級（1百億億次）仍差一個數(shù)量級。

E級超算架構(gòu)：X86 CPU

中國

在E級超級計(jì)算機(jī)的競爭上，我國并不落后。實(shí)際上，根據(jù)公開報道，中國目前正在進(jìn)行的E級超算項(xiàng)目有三個：

天河三號

2018年5月19日，國家超算天津中心展示了天河三號原型機(jī)，預(yù)計(jì)在2018年底投入使用，河三號的全配置主機(jī)計(jì)劃在2020年投入使用，性能計(jì)劃為1E Flops. 天河三號超算將使用我國自主研制的飛騰FT2000系列CPU，以及國防科技大學(xué)的Matrix2000plus加速器的最新型號。

神威E級

2018年7月神威E級原型機(jī)落戶于國家超算濟(jì)南中心，還需要三年左右的研發(fā)時間，將在2021年正式投入使用。神威的CPU肯定是我國自主研制的申威系列CPU的最新型號。

曙光E級

2016年7月4日，中科曙光在其舉辦的“2016中科曙光技術(shù)創(chuàng)新大會（IDIC2016）”上宣布，由其牽頭的E級超算原型系統(tǒng)項(xiàng)目正式發(fā)布，在核心技術(shù)方面，曙光介紹了超融合自適應(yīng)并行處理體系結(jié)構(gòu)（HCAPP）和全浸沒式相變液冷技術(shù)（整臺超算浸沒在冷卻液中），但對于所采用的CPU和加速器并沒有更多消息透露。外界猜測曙光可能會采用中科院體系內(nèi)研發(fā)的CPU和加速器（比如海光CPU、龍芯CPU系列）。曙光E級的最終部署時間也將會在2020年以后。

日本

作為最早明確其E級計(jì)算發(fā)展路線的國家，日本目標(biāo)在2021年初由Fujistu研制成功第一臺E級計(jì)算機(jī)Post-K Computer，并部署在RIKEN。與現(xiàn)有的超算相比，下一代京超算最大的變化就是處理器從SPARC64架構(gòu)全面轉(zhuǎn)向ARM。2018年6月Fujitsu就宣布已完成Post-K計(jì)算芯片原型研制并開始測試，作為首個基于ARMv8-A Scalable Vector Extension (SVE)架構(gòu)的48核芯片。

最近富士通開發(fā)了7nm 52核架構(gòu)的A64FX處理器，雙精度浮點(diǎn)性能可達(dá)2.7TFLOPS。日前富士通宣布正式啟動Post-K超算生產(chǎn)計(jì)劃，預(yù)計(jì)2021年到2022年之間部署這臺超算。

據(jù)悉，A64FX是第一款采用可擴(kuò)展矢量擴(kuò)展（SVE）的CPU，這是專為基于ARM的超級計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的指令集。富士通表示，A64FX將提供每個芯片超過2.7 teraflops的峰值雙精度（64位）浮點(diǎn)運(yùn)算性能。系統(tǒng)每個節(jié)點(diǎn)有一個CPU，每個機(jī)架有384個節(jié)點(diǎn)。

在經(jīng)過安裝調(diào)試后，Post-K超算將被移交至位于日本神戶的Riken高級計(jì)算科學(xué)研究所，正式投入使用。

歐盟

在2018年EuroHPC發(fā)布規(guī)劃，歐盟政府將投入4.8億歐元，通過與各國政府共同投入的模式，在2020年建設(shè)兩臺Pre-E級系統(tǒng)和兩臺P級系統(tǒng)，并在2022-2023年左右建成2臺E級系統(tǒng)，且其中至少有一臺將使用歐洲自主的技術(shù)。雖然目前各系統(tǒng)的選址還未確定，但通過這一系列部署規(guī)劃，歐盟對實(shí)現(xiàn)E級計(jì)算、大幅提升歐洲在高性能計(jì)算領(lǐng)域競爭力的決心可見一斑。

此外在不久前，巴塞羅那超級計(jì)算中心已經(jīng)啟動了歐洲開放計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室（LOCA），該實(shí)驗(yàn)室為期五年，旨在開發(fā)基于開放體系結(jié)構(gòu)的節(jié)能，高性能計(jì)算芯片。盡管最終的知識產(chǎn)權(quán)旨在可供任何人使用，但最初的目標(biāo)受眾是希望構(gòu)建由開源硬件提供支持的HPC系統(tǒng)的歐洲用戶。LOCA將要探索的芯片將基于當(dāng)今三種最受歡迎的開放指令集架構(gòu)，即RISC-V，OpenPower和MIPS。根據(jù)LOCA主管約翰·戴維斯（John Davis）的說法，因?yàn)锳rm不符合開放標(biāo)準(zhǔn)，因此被排除在考慮范圍之外。該項(xiàng)目的五年時間表表明，任何由此設(shè)計(jì)的處理器都將最終進(jìn)入第二批歐洲百億億次計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將在下個十年中期左右投入使用。當(dāng)然，正如我們已經(jīng)提到的那樣，由于所有這些IP都注定是開放的，因此任何國家或公司都可以選擇這些相同的設(shè)計(jì)，并將其用于自己的用途，無論是HPC還是其他用途。

E級超算架構(gòu)：第二批將采用RISC-V、OpenPower 等開源處理器