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Noch kein Exascale-System an der Spitze der Top500-Supercomputer

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top100Zur Supercomputing 2021, einer Messe rund um das Thema HPC, gibt es im November immer die halbjährliche Aktualisierung der Top500-Liste der schnellsten Supercomputer. Auch wenn es im Vorfeld Meldungen dazu gab, dass es mindestens einen neuen Spitzenreiter mit mindestens einem ExaFLOPS an Rechenleistung geben wird, bleibt es weitestgehend bei der altbekannten Top10-Liste.

Seit Jahren wird viel Wind um die ersten Exascale-Systeme gemacht, aber auch Ende 2021 findet sich noch keines auf der Top500-Liste. Der für Ende 2021 angekündigte Frontier-Supercomputer des Oak Ridge National Lab mit AMDs EPYC-Prozessoren und Instinct-MI250X-Beschleunigern befindet sich zwar im Aufbau, hat es jedoch nicht mehr auf die November-Liste geschafft.

Die Top10 der Top500
Platz System / Betreiber HardwareRechenleistung
1 Fugaku
Riken
158.976x Fujitsu A64FX 442 PFLOPS
2 Summit
ORNL
9.216x IBM Power9
27.648x NVIDIA V100
148,6 PFLOPS
3 Sierra
LLNL
8.640x IBM Power9
17.280x NVIDIA V100
94,64 PFLOPS
4 Sunway TaihuLight
National Supercomputing Center in Wuxi
40.960x ShenWei 2601093,01 PFLOPS
5 Perlmutter
NERSC
1.536x AMD EPYC 7763
17.280x NVIDIA V100
70,87 PFLOPS
6 Selene
NVIDIA
1.120x AMD EPYC 7763
4.480x NVIDIA A100
63,5 PFLOPS
7 Tianhe-2A
National Supercomputing Center in Guangzhou
35.584x Intel Xeon E5-2692v2
35.584x Matrix 2000
61,4 PFLOPS
8 JUWELS Booster
Jülich SC
1.872x AMD EPYC 7763
3.744x NVIDIA A100
44,1 PFLOPS
9 HPC5
Eni
3.640x Intel Xeon Gold 6252
7.280x NVIDIA V100
35,45 PFLOPS
10 Voyager-EUS2
Microsoft Azure
528x AMD EPYC 7V12
1.782x NVIDIA A100
30,05 PFLOPS

Platz eins bis neun sind identisch mit der Liste, die im Juni veröffentlicht wurde. Hier gibt es keinerlei Änderungen. Der Fugaku des Riken in Japan mit seinen 158.976 Fujitsu-A64FX-Prozessoren mit jeweils 48 Arm-Kernen und SVE2-Erweiterungen bleibt also auf Platz eins. Darauf folgen zwei Systeme in den USA und dann der erste Supercomputer, der in China steht. Perlmutter ist ebenfalls ein System in den USA, der Selene von NVIDIA das schnellste System, welches von einem privaten Unternehmen eingereicht wurde. Auf Platz acht befindet sich der JUWELS Booster des Jülich Supercomputing Center – das einzige System in den Top10, welches in Deutschland steht. Die einzige Änderung in den Top10 betrifft den zehnten Platz. Der Voyager-EUS2 ist ein Cloud-System von Microsoft.

Eigentlich hätte sich auf Platz zwei der LUMI als weiteres europäisches System wiederfinden sollen. Offenbar rechnen bisher aber nur die 3.040 AMD EPYC 7763 und bringen es auf 6,3 PFLOPS. Erst die Radeon-Instinct-GPU-Beschleuniger sollten ihn auf 400 PFLOPS katapultieren.

Die Gesamt-Rechenleistung der Top500 stieg um weniger als 10 % an – das dürfte eine der geringsten Steigerungsraten der Top500-Liste sein. Einer der Gründe ist, dass es eben keinen neuen Spitzenreiter gibt und sich gleich mehrere Exascale-Systeme verzögert haben. Frontier sollte ebenso wie Aurora bereits laufen. Beide sollen am Ende sogar deutlich mehr als die angepeilten 1 ExaFLOPS erreichen. El Capitan steht ebenfalls in Wartestellung.

In weiterer Grund ist, dass viele Systeme sich nicht in den Top500 wiederfinden, weil sie schlicht und ergreifend nicht eingereicht wurden. Ein Grund dafür ist, dass nicht jedes Unternehmen und jede Behörde daran interessiert ist, dass bekannt wird, wie schnell ihre Systeme sind.

Der Elefant im Raum ist sicherlich das Fehlen neuer Systeme aus China. China hat offenbar kein Interesse daran seine Systeme einzureichen. Der Sunway OceanLight mit den Nachfolgern der ShenWei-SW26010-Prozessoren soll bereits im Frühjahr 1,05 ExaFLOPS erreicht haben. Der Tianhe-3 mit seinen Matrix-3000-Beschleuniger soll sogar schon 1,3 ExaFLOPS erreicht haben. Die geopolitischen Machtspiele zwischen Peking und Washington wirken sich so auch auf die eigentlich davon nicht betroffene Wissenschaft im Bereich des Supercomputing aus.

Anders als bei der Rechenleistung gibt es zumindest in der Effizienz einiger Systeme teilweise deutliche Verbesserungen. Haupttreiber sind hier die A100-GPU-Beschleuniger von NVIDIA. AMD sichert sich zunehmend Anteile bei den Supercomputern, während Intel mit neuen Systemen etwas in den Hintergrund getreten ist. Vor allem fehlt es an neuen Ice-Lake-Systemen – viele Hersteller und Betreiber warten wohl auf die Nachfolger Sapphire Rapids.

NVIDIA kann seine Dominanz bei den GPU-Beschleunigern weiter ausbauen und ist quasi konkurrenzlos in diesem Bereich. Dies könnte sich mit den von AMD vorgestellten Instinct-MI250X-Beschleunigern aber für kommende Systeme ändern. Abgesehen von der bestehenden Nummer eins gibt es wenig Neuerungen bei den Supercomputern mit Arm-Prozessoren. Dies könnte sich in 2022 allerdings ebenfalls ändern.