全华为CPU超算，登顶TOP 500

中国超级计算机“灵晟”（LineShine）在今天于德国汉堡举行的ISC26大会上公布的最新TOP500榜单中荣登榜首。这台由近1400万个ARM核心组成的定制集群，是首个在TOP500的Linpack基准测试中正式突破2 exaflops的超级计算机，也是第二台位居榜首的中国超级计算机，同时也是全球第五台百亿亿次级超级计算机。

今年4月24日，国家超级计算深圳中心国产算力应用对接会暨全球样板点发布会在深圳成功举行。大会正式发布深圳超算全球样板点。据介绍，“灵晟”国产E级超算系统全面点亮并完成全机测试，是我国高端计算领域全栈自主可控的标志性成果。

国家超级计算深圳中心主任、“灵晟”系统总设计师卢宇彤对系统进行深度解读。“灵晟”依托国产高性能CPU、片上高带宽内存、高速互连网络、高吞吐存储、三维浮动正交、全液冷散热等核心创新，实现架构、性能、能耗、编程、扩展性和可靠性六大技术突破，软硬件全栈自主可控。其自研片上多精度混合计算加速框架和面向领域的超智融合软件平台可统一支撑科学计算、工程计算、智能计算“三算合一”，在分子动力学、流体仿真、生命科学、AI大模型训推等大规模领域应用均实现国际领先性能。

数据显示，NSCC-SZ 运行了高性能 Linpack (HPL) 基准测试，不仅取得了有史以来的最高分，而且在一台全 CPU 机器上达到了 2.198 exaflops 的运算速度，这当然是前所未有的。

LineShine 的全 CPU 系统采用非对称 NUMA 配置，包含 20,480 个计算节点。每个 LineShine 节点包含两个基于 ARMv9 的 LX2 处理器，运行频率为 1.55 GHz。每个处理器包含两个计算芯片，每个芯片又被划分为四个 NUMA 域。每个 NUMA 域包含 38 个 ARMv9 内核和 4 GB 高带宽内存 (HBM)。专用的智能直接内存访问 (SDMA) 引擎负责在 HBM 和每个芯片的 128 GB 封装外 DDR 内存之间传输数据，而采用中国制造的凌奇互连技术，利用双平面多轨胖树拓扑结构连接各个节点，每个节点的带宽为 1.6 Tb/s。

根据TOP500的数据，LineShine的功耗约为42.2兆瓦，能效为52.07 Gigaflops/瓦。它在高性能共轭梯度基准测试（HPCG）中也名列榜首，HPCG-Petaflops/秒的成绩为22.00。在HPL-MxP混合精度基准测试中，它的成绩为7.92 Exaflops/秒，排名第四。TOP500指出，其HPL得分仅提升了3.6倍，这“表明它采用的是纯CPU设计，没有专用的低精度加速器”。

LineShine的出现标志着自2017年以来，中国首次向TOP500组织提交了领先级超级计算机的Linpack测试结果。2017年，位于无锡国家超级计算中心的“神威太湖之光”集群以93 petaflops的HCL基准测试成绩位居榜首，并保持了两年半之久，直到2018年春季橡树岭国家实验室的IBM Summit系统问世（目前排名第27位）。尽管中国仍在继续建设超级计算机，但自2019年美国政府对中国实施制裁并限制其获取最强大的芯片以来，中国停止了提交Linpack测试结果。然而，中国的“服务提供商”提交了约20套配置类似的联想ThinkSystem HR650X系统的Linpack测试结果，排名在400名左右。

LineShine 首次登上 TOP500 榜首，其他超级计算机的排名均下滑一位。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的 El Capitan 超级计算机以 1.809 exaflops 的运算速度位列第二，橡树岭国家实验室的 Frontier 超级计算机以 1.353 exaflops 的运算速度位列第三，阿贡国家实验室的 Aurora 超级计算机以 1.012 exaflops 的运算速度位列第四，而于利希超级计算中心的 JUPITER Booster 超级计算机集群则以 1.000 exaflops 的运算速度跌至第五。

前十名新增了一位成员。意大利能源公司埃尼集团（Eni SpA）的新系统HPC7首次亮相便跻身前十，其运算能力高达571.5千万亿次浮点运算（Petaflops），是为El Capitan操作系统提供动力的Cray系统的缩小版，位列全球第六。这使得微软基于Azure云平台的Eagle系统跌至第七位，埃尼集团的HPC6系统则位列第八（因此HPC7排名第六，HPC6排名第八；稍后会有相关测试）。排名前十的还有Fugaku系统，运算能力为442千万亿次浮点运算，位列第九；以及瑞士的Alps系统，运算能力为434.9千万亿次浮点运算，位列第十。

TOP500 指出，超级计算领域的高端架构呈现出显著的多样性。从全中国自主研发的全 CPU 架构的 LineShine 系统，到配备 AMD 加速器的 HPE Cray 集群（例如美国能源部的 El Capitan 和 Frontier，以及 Eni 的 HPC7 和 HPC6），再到采用 Nvidia Grace Hopper 架构的 JUPITER Booster 和 Alps，甚至还有搭载 Intel Ponte Vecchio GPU 的 ANL Aurora 系统，没有哪一种架构占据绝对主导地位。微软的 Eagle 集群结合了 Intel Xeon 处理器和 Nvidia H100 加速器，而日本的 Fugaku 系统则基于富士通的 A64FX Arm 处理器构建。

TOP500在其新闻稿中表示：“这份榜单表明，通往领先级计算领域并没有单一的主导技术路径。相反，厂商们正在探索各种CPU、GPU、APU和定制加速器方案，并结合不同的互连和系统设计。”