此次NVIDIA与Arm合作，推进新型的E级超算，NVIDIA就完成了在x86、POWER（OpenPower）及Arm多种处理器指令集体系结构上构建超算。在NVIDIA推出CUDA之后，其在GPGPU领域可谓非常强势，此前很多超算都是使用的NVIDIA加速器来构建超算，同时近些年人工智能已成为大热领域，性能更强大的超算对机器学习等方面会产生极大的价值，因此各国在部署新的E级超算时都会考虑到AI等新兴领域，而NVIDIA在AI领域投入巨大，其CUDA加速计算实力也毋庸置疑。

而Arm这边也经过多年的发展，很多面向高性能计算的应用及AI框架也支持了Arm指令集架构，同时目前Arm的内核的性能也大幅提高，而且如中国的飞腾等公司也使用了ARMv8指令集设计出了FT-2000+/64处理器，所以Arm加入E级超算领域其实力已然足够。

NVIDIA早在多年前已经与Arm进行合作，也推出过多款Tegra芯片，而此次在超算领域的合作将让Arm更加深入超算领域，同时双方共同进入E级超算市场。

美国能源部长里克·佩里、参议员迪克·德宾、英特尔CEO鲍勃·斯旺、阿贡国家实验室主任保罗·卡恩斯等人今天在美国Argonne国家实验室出席了一次发布仪式，能源部授予英特尔、Cray公司价值5亿美元的合同，这两家公司将负责建造美国第一台E级超算Aurora，计划在2021年底正式投入使用。

美国能源部长里克佩里说：“实现百亿亿次超算是必不可少的，它不仅可以提升科学计算，还要改善美国人的日常生活。” “Aurora及下一代百亿亿次超算将HPC、AI等技术应用于癌症研究、气候模拟、退伍军人健康治疗等领域，基于百亿亿次超算的创新将会对我们的社会产生极为重要的影响。”

美国首台百亿亿次超算将大量应用英特尔的最新技术，主处理器是下一代Xeon至强，还有新一代XE加速卡、Optane DC内存以及英特尔的OneAI软件，而整个系统则是基于Cray公司的Shasta系统，包括至少200个机柜、Slingshot高性能可扩展互联架构及Shasta软件堆栈。

英特尔没有提及Aurora超算的具体技术细节，但是从2021年的节点及XE架构来看，这套超算系统使用的就是英特尔的10nm IceLake架构服务器芯片以及XE高性能GPU，按照英特尔的规划这两款产品都是在2020年大规模量产的，正好赶上2021年Aurora超算建成的时间点。

经济日报今天报道了神威E级超算原型机的消息，经济日报记者看到，神威E级原型机放置在一个黑色机柜中，机柜门上镶嵌着“神威E级原型验证系统”字样。“神威E级原型机就好比是一台能够上路的概念车，原型机的成功研制，对E级计算机研制方案和技术路线进行了全面系统验证，为下一步E级计算机的研制成功铺平了道路。”山东省计算中心（国家超级计算济南中心）主任杨美红介绍，神威E级原型机系统主要由硬件、软件和应用三大系统组成。其处理器、网络芯片组、存储和管理系统等核心器件全部为国产化。

这一原型机的系统软件，由完全自主研发的神威睿思操作系统、神威睿智编译器等构建。运算系统全部采用“神威26010＋”众核处理器，高速互连网络系统全部采用申威网络交换芯片、申威消息处理芯片，这些关键部件均具备完全自主知识产权。存储和管理系统由申威多核处理器构建，实现对该领域产品的国产化替代。

此前，国家超级计算济南中心已部署有中国首台全部采用国产CPU和系统软件构建的千万亿次计算机—“神威·蓝光”，至今已运行7年。现在神威E级原型机的运算能力达到“神威·蓝光”的3倍，体积仅为后者的九分之一，能耗同比下降75%。

这不是神威E级超算第一次被媒体报道，但这是首次有媒体明确提到神威E级超算的处理器——申威26010+，这个名字跟目前神威·太湖之光上使用的申威26010（SW26010）处理器很相似，有理由相信神威E级超算使用的是升级版的SW26010处理器，架构设计维持之前的4+256核不变，但是规格、性能会大幅提升。

申威处理器是国内的上海江南所研发，上文提到的神威蓝光超算使用的是SW1600处理器，2010年问世，当时使用的是DEC Alpha指令集，而2016年神威·太湖之光首次获得TOP500冠军之后，田纳西大学教授、TOP500创始人Dongarra Jack曾经介绍过SW26010处理器，他的文档中也提到了是Alpha指令集体系，不过后来申威方面表示SW26010的指令集已经是自己开发的申威64。虽然详情还不清楚，不过申威处理器的指令集有点类似龙芯购买MIPS指令集之后自行开发的情况，现在使用的处理器指令集跟最初版本相比已经是魔改了，没多大关系了。

申威26010处理器的主要规格

申威SW26010处理器支持乱序执行，频率1.45GHz，260个核心，整个处理器包括4个MPE（Management Processing Element）管理单元、4个CPE（Computing Processing Element）计算单元及4个MC内存控制器单元组成，其中CPE单元又由8x8阵列的64核心组成，所以总计是260个核心（4x64+4=260）。

这样1个处理器就是1个节点，每个节点8GB DDR3内存，256个节点组成1个超级节点，160个超级节点互联连接，因此总计是40960个节点，10649600个核心，内存容量1.3PB。

申威26010处理器的浮点性能可达3.06TFLOPS，这个性能跟英特尔的14nm工艺72核Xeon Phi加速卡的3TLFOPS性能差不多，而且这两个产品都是MIC众核架构的。

至于经济日报提到的申威26010+处理器，现在还没有详细资料，但从命名上看是升级版的申威26010处理器，后者目前的频率只有1.45GHz，同时支持的还是DDR3内存，虽然没有确切资料提到申威26010的制程工艺，但考虑到研发的时间点及国内的工艺情况，它最多是28nm工艺的，而现在的申威26010处理器显然不可能再使用28nm工艺了，如果使用16/14nm工艺制造，那么处理器频率会大幅提升，比如2.5GHz下性能大概就可以提升60%了。

除了频率 、架构优化之外，神威26010+处理器在缓存、内存等方面也有提升的余地，之前的申威26010在测试中就反映出内存、缓存性能不足的问题，这部分也是改进的重点。

太湖之光超算的性能是12.5亿亿次，Linpack性能是9.3亿亿次，要想变成百亿亿次超算，不是简单提升10倍规模那么简单，因为还要考虑到能效及体积问题，提升性能的关键还是看处理器及网络节点等核心部件。

由于新一代百亿亿次超算（也叫E级超算）2016年科技部同时推出了三个E级超算项目，山东济南超算中心的是神威E级，另外还有国防科大/天津超算中心的天河三号以及中科曙光的E级超算。在公开报道中，天河三号是最早完成原型机研发的，5月17日新华社报道了天河三号原型机亮相天津世界智能大会。

目前的天河三号原型机有三台机柜组成，每组机柜高2米左右，通体黑色。虽然目前只有三台机柜，但是运算能力已经与天河1号超算相当，而后者的峰值浮点性能是1.2PFLOPS，也就是1200万亿次，这个性能与神威E级原型机3-4 PFLOOPS的运算能力相比要低一些，不过两套E级超算的原型机规模未知，不能单纯比较性能。

原型机部署之后，昨天央视7套军事·农业频道报道称天河三号原型机已经通过验收，它使用了三种国产高性能计算及通信芯片。

在最终完成时间上，天河三号的进度也要比神威E级超算快一些，天河三号预计在2020年完成研发，神威E级预计在2021年落成，中科曙光的E级超算少有信息透露，不过也会在2020年前后完成。

原报道中对三种国产高性能计算及通信芯片的介绍非常少，从之前的消息来看，天河三号部使用了自主创新技术，包括飞腾CPU、自主天河高速互联通信以及自主麒麟操作系统，完成后的性能将是天河1号的200倍，存储容量则是其100倍。

此外，国内的天河二号也在去年底完成了系统升级，它原本使用了Intel至强E5-2692 12核处理器及Xeon Phi 31S1P加速卡，总计拥有312万个核心，整机功率也达到了17808千瓦。理论性能依然是54.9PFLOPS（千万亿次），Linpack峰值性能33.86PTFLOPS，升级之后使用国产加速器Matrix 2000取代原本的英特尔Xeon Phi加速器，浮点性能从之前的54.9PFLOPS提升到了94.97PFLOPS，网络速度也从原来的10Gbps升级到了14Gbps，延迟从1.57us降至1us，内存容量从1.4PB升级到了3.4PB，存储容量从12.4PB升级到了19PB，带宽翻倍到1TB/s，而功耗则从17.8MW降至16.9MW，能效大幅提升。

济南时报记者从山东省科学院计算中心(国家超级计算济南中心)获悉，神威E级原型机目前正在安装过程中，“需要一周的时间才能够安装完毕。”国家超算济南中心副主任潘景山告诉记者，神威E级原型机是我国完全自主研发的E级计算机原型机，具有完全自主知识产权。

根据潘景山所说，这次落户的E级超算花费6000万元，运行速度是3-4个PFLIOPS，也就是3000到4000万亿次。2011年运算速度1个P的神威·蓝光落户济南超算中心时花费了6个亿，E级超算的投入更加惊人，“E级计算机+E级存储，总投入在40亿左右。”潘景山告诉记者。

为了防止失败，2016年科技同时推出了三个E级超算项目，山东济南超算中心的是神威E级，另外还有国防科大/天津超算中心的天河三号、中科曙光的E级超算。

在神威E级之前，天津的天河三号原型机已经亮相过了，根据新华社的报道，目前的天河三号原型机有三台机柜组成，每组机柜高2米左右，通体黑色。虽然目前只有三台机柜，但是运算能力已经与天河1号超算相当，而后者的峰值浮点性能是1.2PFLOPS，也就是1200万亿次。

神威E级是国内公开的第二套百亿亿次超算了，目前还没有公开透露过详情的就是中科曙光的E级超算了。

国内的三套E级超算中都有一个共同的要求，那就是自主可控，处理器、网络等核心部件都要使用国产处理器，天河三号使用的应该是国防科大研发的64核ARM处理器核心，神威E级的技术合作方是江南所，也就是神威·太湖之光的开发方，后者使用的是江南所研发的申威SW26010处理器，神威E级超算应该还会沿用这个架构，不过性能更强。

百亿亿次超算的性能比现有超算提升一个量级，同时还要控制功耗不超过35-40MW，提高能效是百亿亿次超算的一个重点，所以难度很大，中美欧日的百亿亿次超算预计会在2020年前后问世，报道中提及的神威E级超算是在2021年落户济南超算中心。

日本的京式超算（Kyo）名字来源于日本数字，京K的名字就来源于日文单词Kei，1京代表1亿亿，因为京是首个达到1亿亿次性能的超算，峰值性能11.3万亿次，凭此拿下了2011年两次TOP500冠军，是2004年日本的地球模拟器超算被挤下第一之后日本再次拿到TOP500第一。

京超算是日本富士通研发制造的，说用的是SPARC64处理器，总计68544个处理器、548352个内核，不过这几年没什么升级，TOP500排名中已经被中国、美国的超算挤到了第十名的位置。

日本为了重返第一，也在厚积薄发研发新一代超算，它被称为Post Kyo（京后一代），依然是由日本文部科学省组织富士通等公司研发，同样安装于日本RIKEN计算科学研究所。

不过根据富士通之前公布的资料，新的超算可能会升级到ARM处理器架构，性能提升100倍，也就是达到百亿亿次级别。

日本读卖新闻日前报道称，京的下一代超算原型将在本月发布，主要用于验证基本性能，并且在秋季开始正式生产，2021年正式投入运营。

中美欧日四地区E级超算一览

读卖新闻指出为了研发新一代超算，日本政府投入了1100亿日元，折合人民币63亿元或者10亿美元。此前我们也报道过中美欧日四个地区研发费用，日本超算花费在8-10亿美元左右，看起来跟日本媒体的报道还是很符合的。

中国的超算预计花费3.5-5亿美元，要比日本超算费用少很多，不过前者没有计算研发费用，整体算起来估计也一样耗资庞大。

此前国内媒体报道称中国的E级超算中，天河三号的原型会在去年底完成样机研制，不过之后没了下文，是否有样机问世还没有公开报道。如果日本的E级超算本月推出原型机，那么他们在进度上可能要反超一些了。

国内现在同时启动了三大百亿亿次超算研发，分别是国防科大/天津超算中心的天河三号、中科曙光的E及超算以及江南所/济南超算中心的神威E级，此前见诸报道的是天河三号，新华社去年报道过天津超算中心的天河三号进展，预计2017年底完成样机研制。

以上三套百亿亿次超算中，有一条要求是共同的，那就是核心处理器必须是国产的，神威·太湖之光上已经用了国产申威SW26010处理器。

那么中国的百亿亿次超算在国际上的水平是怎样的呢？上海交通大学HPC中心的副主任James Lin在推特上分享了Jack Dongarra教授（TOP500创始人）有关百亿亿次超算的进展情况，对比了中美欧日各自的E级超算设计。

美国的E级超算预计在2022-2023年问世，处理器当然是美国制造，预计每套系统价值6亿美元，此外还有大量的研发经费。

欧盟的E级超算预计在2023-2024年问世，使用的是美国、欧盟处理器，架构有可能类似ARM，每套系统价值3-3.5亿美元，另有大笔研发经费。

中国的E级超算预计在2021-2022年问世，不过中国十三五是2020年结束，这也是新一代超算问世的重要节点。中国的处理器也是中国自己供应，每套系统价值3.5-5亿美元，在四强中花费第二少，仅次于欧盟。

日本的超算预计在2022年问世，不过它很可能是一个AI/DL/ML系统，处理器也是日本公司供应，预计每套价值8-10亿美元，成本上来说是四强中最贵的，不过这个是包括系统和研发费用在内的。

结合国内的公开消息来看，中国在下一代百亿亿次超算中很可能是第一家搞定的，花的钱也不算多，顺带着还要搞定国产高性能处理器。

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以太湖之光为代表的超算把计算性能推向了10亿亿次，峰值12.5亿亿次，Linpack性能是9.3一次，下一代超算则是Exascale级别，也就是百亿亿次超算，是目前超算的8-10倍性能。美国能源部前不久拨款2.58亿美元给Intel、AMD、NVIDIA、IBM等六家公司就是为了研发E级超算，预计在2021年问世。

国内也没放松新一代超算研发，早前我们也报道过了国内去年有三大百亿亿次超算同时研发，分别是国防科大/天津超算中心的天河三号、中科曙光的E级超算以及江南所/济南超算中心的神威E级，其中天河三号预计2017年底完成关键技术验证，2018年初完成样机。

济南超算中心的神威E级超算也有明确的时间了，科技日报援引山东省科学院计算中心（国家超算济南中心）副主任潘景山的消息称神威E级超算原型机预计在2018年6月份与国人见面，并正式落户国家超算济南中心。

目前神威·太湖之光超算已经在国产化上实现了处理器国产化，未来的神威E级号称全国产，其他两套E级超算大概一样会有国产化的要求，都会把自主研发作为重点来抓。

在这三大E级超算中，天河三号、神威E都有了时间表了，曙光的E级超算目前还没有确切消息，不过去年的曙光开发大会IDIC上，副总裁沙超群展示过了E级超算的原型机，除了高扩展性的节点设计之外，曙光E级超算还会用上相变冷却的散热方式，他说“整个系统都会浸泡在液体中，通过相变带走热量，然后这些气体会移到一个气体准直当中，通过常温水的冷却变成液体，重新回到服务器里面。”

这种散热方式其实不新鲜，原理跟大型集群计算常用的沉浸式液冷系统一样，台北电脑展上技嘉及3M展示的液冷系统也是这种方案。

除了性能之外，新一代E级超算还要解决两大难题，一个是能耗，一个是软件应用，这也是老生常谈的话题了。

2.58亿美元研发百亿亿次超算是不够的，这次是美国能源部出资60%，六家公司承担40%，总投资是4.3亿美元，约合29亿人民币，中国研发太湖之光超算用了18亿经费（详情可以加小超哥id：9501417咨询），新一代百亿亿次超算的研发费用肯定要上涨了。

这也不是美国能源部第一次拨款研发超算了，2014年以来美国政府部门先后拨款3.2亿美元、2亿美元给IBM、NVIDIA以及Intel、Cray公司研发10亿亿次、45亿亿次超算，其中IBM与NVIDIA联合开发的有Sierra及Summit两套超算，后者性能在15-30亿亿次，性能比中国的太湖之光高1-2倍，预计今年下半年问世。

这次美国政府拨款研发的是百亿亿次，也就是Exascale超算，这也是中国、美国、日本及欧洲等地区抢夺的下一个超算制高点，不仅仅是性能提升一个量级，更重要的是能耗也要大幅下降。中国内地现在有两三套百亿亿次超算在研发中，其中天河三号的原型机最快在今年底问世，样机在2018年问世，2020年前会正式启用。

美国现在研发的百亿亿次超算预计在2021年问世，这个进度已经比之前预计的2022-2023年快了一些了。

中国的太湖之光超算已经把计算能力推向10亿亿次，各国研发的下一代超算则是百亿亿次，也就是Exascale级别，计算性能为1000PFlops，太湖之光的峰值性能才是125PFLOPS。在E级超算研发方面，美国有IBM、NVIDIA、Intel公司投入研发，日本的富士通公司也计划在2021年间推出百亿亿次超算。

中国保持了多年TOP500冠军，下一代超算上也不甘落后，目前国内同时启动了三大百亿亿次超算研发，分别是国防科大/天津超算中心、中科曙光/上海、深圳超算中心以及江南所所/济南超算中心的神威E级。现在曝光率最高的就是天津超算中心的天河系列超算。

从新华社昨天发布的通讯稿来看，天津超算中心的新一代超算定名为“天河三号”，目前该中心安装的是天河一号，浮点性能约为2.57PFLOPS，是国内首台千万亿次超算，2010年夺得过TOP500冠军。天河二号则是位于广州超算中心，2013年起就一直霸占TOP500榜首，直到去年6月份被无锡超算中心的神威·太湖之光击败。

根据新华社所说，目前天津超算中心服务科研、企业、政府机构上千家，“天河一号”上每天运行的计算任务数超过1400个，已进入“过饱和”运行状态。为此他们与国防科大联合开展了“天河三号”超算的研发。

百亿亿次超算研发需要突破很多技术瓶颈，包括高性能芯片、高速互联通信技术，天津中心主任助理孟祥飞在接受采访时表示2017年内将完成天河三号的关键技术验证，样机预计在2018年初完成。

从美国、日本的进度来看，如果天河三号在明年初问世，那么它将成为世界首台浮点性能达到百亿亿次的超算，2017年的TOP500冠军又要易主了，不过下一次中国的超算就要占据前三名了。

百亿亿次超算也叫做E级超算，就是Exascale级别，计算性能为1000PFlops，目前TOP500中最强的神威太湖之光理论性能125PFLOPS，Linpack性能93PFLOPS。目前美国、日本以及欧洲都在研发新一代百亿亿次超算，美国有IBM、NVIDIA、Intel等公司投入研发，日本富士通预计会在2021年研发出百亿亿次超算。

在美国封锁对中国出口超算芯片之后，中国已经逐步解决了超算核心处理器的国产化问题，神威·太湖之光使用的是江南所的SW26010处理器，260核心，64位架构，预计未来的百亿亿次超算也会采用国产处理器。

国内现在同时启动了三大百亿亿次超算研发，分别是国防科大/天津超算中心、中科曙光/上海、深圳超算中心以及江南所所/济南超算中心的神威E级。在参加天津人大会议时，天津超算中心的工程师张婷对记者表示，天津超算中心与国防科大合作的百亿亿次超算已经取得阶段性成果，预计2017年底完成样机研制。

不过样机研制只是第一步，最终建成并投入使用的时间还早，张婷表示新一代百亿亿次超算预计会在2020年建设完成并使用，其计算能力将达到中国首台千万亿次超算天河一号（同样位于天津超算中心）的200倍。

张婷表示，新一代百亿亿次超级计算机研制成功后，将依托超级计算平台，开展高性能计算、云计算、大数据等方面的综合应用，在支持国家科技创新、支持区域产业服务等方面开展新的应用创新。

目前还没有天津超算中心的百亿亿次超算的具体细节，所用的处理器也没有公布，不过天津有一家跟国防科大息息相关的飞腾公司，他们研发的FT-1000早在天河一号上就有使用，后续的FT-1500A处理器基于ARMv8体系，有4核、16核版本，前者主要面向轻量级桌面，后者主要针对服务器市场，主频2GHz，功耗35W，4个DDR3-1600存储通道，支持虚拟化功能，适用于构建网络前端接入服务器、事务处理服务器、邮件服务器、数据库服务器、存储服务器等产品。

飞腾公司发布的64核ARM处理器

早在2015年的Hotchips会议上，飞腾公司还介绍了他们研发的64核ARM处理器Mars，核心频率可达2GHz，功耗120W，号称性能超过了Intel同功耗级别的处理器。天津的百亿亿次超算即便不是使用这款处理器，跟飞腾的ARM多核处理器也会有很大关系。

来自新华社的消息，中国新一代超级计算机项目“神威E级计算机原型系统”项目日前正式启动，这次的神威E级超算也是由中国国家并行计算机工程技术中心牵头，不过新一代超算将落户于中国济南国家超算中心。

神威E级超算的E指的是Exascale，计算性能也就是1000PFlops，百亿亿次量级的。在这方面，美国、日本以及欧洲都在研发新一代百亿亿次超算，美国有IBM、NVIDIA、Intel等公司投入研发，日本富士通预计会在2021年研发出百亿亿次超算。

世界各国对百亿亿次超算的研究都还在摸索阶段，因为新一代超算不仅要求性能提升，而且要在计算效率、能耗、可靠性及应用适用性等方面作出突破，未来有很多不确定性。这次的神威E级超算实际上还只是个原型系统，用于验证国产核心技术和创新技术的有效性。

在此之前，中国已经有了两个E级超算原型系统，国防科大以及曙光公司都在预研百亿亿次超算，前者将位于中国天津的超算中心，曙光公司的E级超算将在上海、深圳超算中心示范。再算上这次的济南超算中心，中国未来至少会有三大E级超算中心，他们的架构设计都不同，不过有一点是相同的——不论是江南所还是曙光或者国防科大，未来超算的处理器、架构、总线都将是国产的，这一点在太湖之光超算上已经得到验证了，这不仅是因为美国封锁了高端处理器出口，也是国内自主研发的需要。

K/京超算是富士通联合筑波大学、东京大学等为日本理化研究所（RIKEN）研发的，使用了富士通SPARC64架构8核2GHz处理器，当年的性能是8.2PFLOPS（1PFLOPS=1千万亿次），不过现在TOP500上列出的性能是10.5PFLOPS，，峰值性能11.2PLFOPS，也就是1京次级别，而中国的神威·太湖之光浮点性能是93PFLOPS，峰值性能125PFLOPS，性能差不多说K的10倍。

目前的超级计算机性能是1亿亿次量级，而中国、美国、欧洲及日本都在研发下一代超算，性能是10亿亿次乃至100亿亿次，是目前的10-100倍。富士通也在为日本理化所研发下一代超算，指令架构从SPARC转向ARM，昨天还联合ARM发布了面向HPC超级计算机的指令说明书（PS：ARM现在被日本软银收购了，以后跟日本公司合作就更方便了）。

双方合作的新一代ARM处理器将使用TSMC的7nm工艺制造，不过具体细节还未知。

富士通基于新一代芯片研发的超级计算机预算1300亿日元（折合人民币86亿元，太湖之光的投资是18亿人民币），运算性能是京电脑的100倍，但功耗只有3-4倍，也就是说其性能达到了100亿亿次级别，是中国太湖之光计算机的10倍多。

当然，日本的新超算是面向2020年的，中国、美国等国家也在研发新一代超算。此前有报道称，中国将在十三五计划期间，在天津超算中心启动百亿亿次超算研发，根据官方所说，“该计算机特点是突出全自主，自主芯片，自主操作系统，自主运算环境。”