超級電腦

超級電腦  

TOP500 Organization 是於 1993 年成立的組織，期望統計世界 500 大超級電腦的發展狀況及效能，並於每年 6 月及 11 月發表統計結果。從 TOP500 公布的超級電腦效能發展圖可發現，超級電腦的效能發展相當穩定。20180625的成績公布，美國憑著最新啟用的超級電腦 Summit，擊敗中國神威太湖之光，重奪失落 五年的冠軍寶座。曾列名第95的台灣超級電腦台灣杉，則被擠出首 100 名外。( 第100名的瑞士超級電腦，超算能力只有第一名的 0.585%。)

浮點運算是超電排名標準，浮點運算有R MAX實際最大運算與R PEAK理論最大運算，具體使用前者。浮點可想成電腦在 1 秒內執行多少 1.1+2.2 這樣的小數加減乘除。前面的 M、G、T、P、E 表示有多少計算量，以美國的十億億次P級 122PFlop/s 為例，這代表該台電腦在 1 秒內可計算 122×10 的 15 次方，也就是 122,000 兆次浮點運算，相當驚人。雖然美國重奪榜首，但中國超級電腦共 206 台，數量為全世界最多，比美國僅124台，多 82 台。值得一提的是，運算力達 Peta 級的超級電腦多達 273 台，比去年 11 月多近 100 台。此次，日本上榜36、英國22、德國21、法國18台，這些都是發達國家，證明超級電腦運算是國力核心基礎設施的表徵之一。

經常疑惑會發問的幾個問題 : 

每秒 122,000 兆次浮點運算的超算有什麼實質用處 ? 在一般生活或實驗上的確無用，但在空氣動力學的風洞、地震與颱風軌跡預測、銀河系變化、實驗室核試爆、火箭回收、理論計算化學反應的計算、流體力學的漩渦等方面就需要，計算結果比實際發生的要快，就能預先採區措施控制。超算快與慢的差距不是80與90的差別，而是0與1的差別，絕非面子工程。

超級電腦使用的芯片比較強嗎 ? 超算的芯片和一般電腦使用的一樣，只是數量多得多。例如太湖之光使用40960個編號26010的申葳64位元眾核處理器。這麼多芯片同時并行運算，如何分工和數據通信交換，就涉及系統架構規劃與散熱，能用多少芯片是系統架構規劃的結果，並非越多越快，單靠芯片堆不出超電。其中，比較值得注意的是，現在的 GPU V100 計算卡，根據 Nvidia 宣稱的計算能力，大約等於 2000 年時排名第一的超級電腦，也就是說 2000年時需要超級電腦才能完成的問題，現在可輕易跑在價值僅 30 萬台幣的加速卡就能達成，進步驚人。

量子計算機的發展是否會取代超級電腦 ? 這是個燒腦的問題。量子計算機現仍在前瞻性的發展中，離實際運用還有相當距離，能否成功還是問號，只是潛力太大而不敢忽視。現在了解，即使發展成功，量子計算機並非無所不能，也無法完全取代超級電腦，只在某些特定領域上具有優勢。例如，RSA非對稱密碼因數分解的能力，電子支付安全系統等涉及保密方面最具優勢。

美國制裁中國芯片是否對中國超級電腦發展有重大影響  ? 事實已證明不會。曾連拿四次冠軍後的天河二號超級電腦，就因美國微軟芯片Xeno phi 加速器被禁止使用，全面換換成國產芯片Matrix2000加速器，照樣連拿兩屆第一，這次仍然是第四名，比第五名的日本ABCI快3.5倍。大陸連拿2016~17兩次超算戈登貝爾獎，證明技術含金量頗高。新一代的天河三號將以百億億次的E級超算速度飛躍。唯中國的超級電腦在耗能效率與運用的普及上還有進一步努力的空間。

超級電腦競賽是一個公開的良性競爭，彼此都知道對方正在做什麼樣的努力與發展，各憑本事。誰發展好，都是人類的進步。台灣是半導體產業大國，在這一方面應該有良好發展的利基。勉呼哉 !