超級電腦排行榜   美國包辦前三名

編譯／高晟鈞

目前世界500大超級電腦依舊由美國能源部旗下的Frontier與Aurora拿下冠亞軍，緊隨其後是微軟Azure Cloud資料中心的超級電腦Eagle。想像一下，一百萬台最好的筆記型電腦同時完美、沒有錯誤地進行計算，就能擁有「接近」一台超級電腦的運算能力。

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什麼是超級電腦?

超級電腦的架構本身並不複雜，一個機板上會有一至數個處理器（CPU），數個機板會組成一個「節點」（Node），而數個節點則會組成一個機櫃（Carbinet or Rack）。一台超級電腦可能由超過數千個節點所組成，節點間的連結，主要則是依靠網路來進行CPU間的溝通，達到「平行運算」的效果。

想像每個CPU就像是一個拿著電腦的員工，等著主管指派工作。一個節點就像是一個部門，同部門間的溝通肯定更快，但當不同部門間需要溝通時，就需要走到另外一個部門進行資料交換。那麼，當所有部門同時上繳資料時會發生什麼事呢？因此增加員工間的溝通效率，就是工程師的課題了。

CPU/GPU架構

現今超級電腦的架構也逐漸地朝向CPU與GPU的混和架構靠攏。舉例來說，第二名的美國能源部阿貢國家實驗室的Aurora，便使用了Intel Exascale Compute Blade的HPE Cray EX系統，並搭載Xeon CPU Max系列處理器及Intel Data Center GPU Max系列加速器。

高效計算是利用許多運算元件（CPU/GPU），採用平行運算的概念，將一個問題切成許多碎片進行計算。而軟體是否能配合平行化，也是能否進行高效運算的重點之一。CPU/GPU的運算架構，決定了未來如果要在超級電腦上進行高效運算，軟體勢必得朝GPU運算的方向前進與推動。

為什麼需要超級電腦?

超級電腦強大的運算能力，大多被用來解決世界上難以回答的問題：氣候變遷、病毒機制、核聚變能源開發、宇宙起源、基因工程、人類大腦結構與藥物開發等需要大量計算的任務。

儘管強大如超級電腦，也並不意味著可以模擬百年間地球的氣候變化，或是幾秒內預測核子彈的破壞能力。平行計算所增加的計算能力終究有其極限，更別提可能將耗光了超級電腦的儲存空間。

另一方面，能源消耗也是超級電腦的一大挑戰，光是維持一台超級電腦的運作，就需要佔據相當於兩個NBA球場的面積，消耗數千個家庭相當的能源，並需要高達44,000加侖的冷凍水系統進行冷卻，而這還是沒有進行模擬前提下的能量消耗，其能耗之巨值得所有科學家注意。

資料來源:ScitechDaily

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