中国LineShine超级计算机在HPL基准测试中达到2.198艾字节/秒,采用纯CPU架构在第67届TOP500榜单中排名第一,取代美国的El Capitan。
中国的LineShine超级计算机在第67版TOP500榜单上荣登榜首,在高性能Linpack基准测试中成绩为2.198 exaflops,超越AMD驱动的El Capitan超过20%而将其降至第二位。LineShine安装在深圳国家超级计算中心,由深圳云计算中心建造,这一成就的取得没有使用任何GPU或加速器,仅用13,789,440个自主设计芯片的核心。这是该榜单上首个在仅使用CPU的情况下超过2 exaflops双精度性能的机器,也是自2016年神威太湖之光以来首个领导TOP500的中国系统。
这一成就超越性能指标本身具有战略意义。一个受制裁的国家成功建造了一台exascale超级计算机,而不依赖任何西方加速器,但更能说明问题的是中国决定提交成绩的做法本身。多年来,其最快的系统完全没有出现在排名中;这次公开披露代表了一个刻意的姿态转变。
LineShine基于凌昆平台构建,拥有20,480个计算节点,每个节点配备两个LX2处理器。这些基于Armv9的部件具有304个核心,运行频率为1.55 GHz,组织成八个38核的集群。每个核心包括Arm的可扩展向量扩展和可扩展矩阵扩展单元,覆盖FP64、FP32、BF16、FP16和INT8。每个LX2配对32 GB的片上HBM(速率高达4 TB/s)和最多256 GB的片外DDR5——这种架构更接近富士通日本超级计算机Fugaku中的A64FX,而非传统服务器CPU。节点通过专有的凌琪互联进行连接,系统运行自主开发的麒麟OS。
LX2的设计者官方尚未确认,尽管Jon Peddie Research将该芯片归属于华为,据报项目试点阶段在华为昇腾服务器上运行。制造工艺节点和代工厂同样未被公开;中芯国际的7nm工艺是明显的国内候选,基于排除法,鉴于EUV工具和台积电产能不可用,但详细信息尚未被公开验证。
尽管LineShine在Linpack基准测试上表现突出,但其在其他基准测试上的性能揭示了局限性。它在HPCG上排名第一,该测试侧重于内存和通信限制的工作负载,更接近真实科学代码,成绩为22.00 petaflops。然而,在HPL-MxP上——模拟AI训练数学的混合精度基准——它仅排名第四,成绩为7.92 exaflops,相比其FP64成绩提升3.6倍。相比之下,El Capitan在HPL-MxP上达到16.7 exaflops,相比其标准Linpack成绩提升9.2倍,Aurora和Frontier也显示出类似的倍数。这种差异暴露了一个根本区别:降低精度吞吐量是GPU和加速处理器与CPU分离的领域,而LineShine在这个领域无法竞争。
能源效率也讲述了类似的故事。LineShine在Linpack运行中消耗42,220 kW,返回52.07千兆浮点/瓦——超过英特尔的Aurora但落后于El Capitan的60.94千兆浮点/瓦。LineShine产生的总FP64输出超过Livermore系统,但消耗的功率约多42%。这一区别很重要,因为TOP500排名是根据FP64 Linpack决定的,这是一个宽、HBM供电的CPU仍能与加速器匹配的领域。LineShine是真正的双精度冠军,但不是世界领先的AI训练机器,其第四名HPL-MxP结果证实了这一点。
中国在最近TOP500排名中的缺席有其历史根源。该国大约在2021年停止提交其最快的系统,之后是针对神威武汉中心和曙光的实体名单增加。国际社会长期怀疑中国在此次提交之前早已运营exascale硬件:神威后继者海光和国防科技大学建造的天河-3都通过高登·贝尔奖论文出现,但从未在榜单上出现过。TOP500联合创始人Jack Dongarra多年来表示,中国研究人员告诉他们不被允许提交,遗漏的驱动是避免美国的关注,而不是任何能力差距。
去年的榜单由AMD统领,而中国HPC仍然缺席,显然是片面的,使得LineShine的当前提交成为该模式的逆转。报告表明该系统在无公共资金的情况下开发,减少了披露中的政治暴露,而全国产设计消除了华盛顿可能追溯性针对的西方依赖。
HPC分析公司Intersect360 Research的首席执行官Addison Snell告诉路透社,他发现披露本身比性能更令人惊讶,指出惊讶之处在于中国希望提交排名第一的结果并获得认可的愿望。最终,提交一个完全由本土部件构建的第一名系统表明制裁制度没有实现中国优先关闭的技术差距。
尽管领导权转移,TOP500等级制度基本保持不变。美国仍主导前五名中的三个:El Capitan为1.809 exaflops、Frontier为1.353 exaflops、Aurora为1.012 exaflops。德国的JUPITER Booster仍是首个也是唯一的欧洲exascale系统,成绩为1.000 exaflops。
AMD支撑了加速领域的大部分,为榜单上的191个系统提供动力——同比增长11%——代表了本版新入榜的41%。该公司占据三个前十名位置(El Capitan、Frontier和新部署的意大利能源公司埃尼的HPC7)并贡献了前十名Linpack总性能的40%以上。在效率方面,AMD为Green500前50个系统的56%提供动力,其首个Instinct MI355X部署——英国两个Cambridge Zenith系统——进入第67和68位。
LineShine的排名并未削弱AMD的地位,主要是因为这两个系统追求不同的工作负载。AMD的MI300A和MI355X部件是为混合精度AI算术设计的,LineShine在这方面排名第四,而西方实验室针对这些基准测试进行优化,而不是FP64排行榜位置。El Capitan、Frontier和Aurora都通过LineShine缺乏的硬件功能发布了HPL-MxP成绩,是其Linpack成绩的数倍。尽管TOP500皇冠转移到了深圳,但这是基于西方实验室已停止用其最快机器追逐的基准。