AMD在全球超級計算機Top500排名中的技術優(yōu)勢分析

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引言
2024年11月，超級計算機領域發(fā)生顯著變化，AMD在Top500排名中取得重大進展。這一發(fā)展主要體現(xiàn)在El Capitan超級計算機的部署上。
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# u+ P2 Z+ ?' P8 r. `% G( p" i% }圖1：現(xiàn)代超級計算機核心計算硬件的細節(jié)視圖。
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El Capitan系統(tǒng)架構
2 J+ A- u9 y* F9 V7 Q( }5 TEl Capitan系統(tǒng)搭載了43,808個AMD "Antares-A" Instinct MI300A設備，展現(xiàn)了強大的計算能力。在High Performance Linpack (HPL)測試中，系統(tǒng)達到2,746.4千萬億次浮點運算的理論峰值性能，實際持續(xù)性能為1,742千萬億次浮點運算，計算效率達到63.4%。
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圖2：全面展示Top500榜單中各計算架構的分布情況，其中AMD Instinct（綠色）、NVIDIA Grace（棕色）等架構以不同顏色表示。

技術規(guī)格
MI300A的技術規(guī)格具有特色，包含三個配備24個"Genoa" Epyc核心的chiplet和六個工作頻率為1.8 GHz的Antares GPU流處理器chiplet。系統(tǒng)架構采用HPE的"Rosetta" Slingshot 11以太網互聯(lián)，集成了超過105萬個Genoa核心和約1000萬個GPU chiplet上的流處理器。

% h0 F, D7 j# d5 [: q. F/ v圖3：全面展示各超級計算機裝置的系統(tǒng)規(guī)格、性能指標和核心數(shù)量。
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' l' Q6 t- ], A+ ^% }* c" Q市場表現(xiàn)與競爭
* A+ s/ @5 p7 B& Z2024年11月的排名顯示，AMD的市場滲透率大幅提升，AMD GPU貢獻了新增性能的72.1%。這包括El Capitan系統(tǒng)和基于MI300A混合計算引擎的三個規(guī)模較小的系統(tǒng)，總計提供3,134.6千萬億次FP64計算性能，占新增計算能力的60.1%。

- C9 V+ H7 d7 K: u* M圖4：按加速器類型分類的超級計算機統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)數(shù)量、峰值性能和核心分布。
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歷史性能趨勢
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圖5：超級計算機性能從1990年到2025年的歷史發(fā)展趨勢圖，以對數(shù)刻度顯示總和、第1名和第500名的排名。
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競爭格局分析
競爭格局已經發(fā)生明顯變化，Nvidia在新裝置中的占比有所下降。Grace-Hopper系統(tǒng)僅占新計算能力的3.8%，而結合Intel Xeon CPU和Nvidia GPU的系統(tǒng)占新計算能力的18.6%。

行業(yè)影響
; ?+ m- s! D  y7 Y! D( X從更廣泛的角度來看，整個HPC行業(yè)正在經歷重要變革。所有500臺機器的總計算能力已達到11.72百億億次浮點運算，較2024年6月的8.21百億億次有顯著提升。但在保持Top500榜單低端歷史增長率方面仍面臨挑戰(zhàn)。
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這些發(fā)展顯示了超級計算領域正處于轉型期，AMD的技術進步正在重塑競爭格局。混合CPU-GPU架構在實現(xiàn)百億億次級性能方面的成功，為下一代超級計算機的系統(tǒng)設計提供了新思路。
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目前，進入Top500榜單的最低門檻為2.31千萬億次浮點運算（HPL基準測試），而進入Top100需要12.8千萬億次浮點運算。這一進展反映了高端系統(tǒng)能力的提升，以及HPC裝置在擴展性能方面持續(xù)面臨的挑戰(zhàn)。

結論
超級計算架構和性能指標的變革展示了行業(yè)在追求更高計算能力方面的持續(xù)努力，同時也引發(fā)了對當前增長趨勢可持續(xù)性和云計算在未來HPC部署中作用的思考。

5 `' B' d2 \* E參考文獻
) C+ {& v2 B# }4 z/ M[1] T. P. Morgan, "AMD Is The Undisputed Datacenter GPU Performance Champ – For Now," The Next Platform, Dec. 6, 2023. [Online]. Available: https://www.nextplatform.com/2023/12/06/amd-is-the-undisputed-datacenter-gpu-performance-champ-for-now/ [Accessed: Dec. 5, 2024]
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