AMD在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)Top500排名中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

逍遙設(shè)計(jì)自動(dòng)化

引言
2024年11月，超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域發(fā)生顯著變化，AMD在Top500排名中取得重大進(jìn)展。這一發(fā)展主要體現(xiàn)在El Capitan超級(jí)計(jì)算機(jī)的部署上。

$ U, h' w% U% l* q" e  A' I圖1：現(xiàn)代超級(jí)計(jì)算機(jī)核心計(jì)算硬件的細(xì)節(jié)視圖。
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El Capitan系統(tǒng)架構(gòu)
8 Y3 a/ k- R5 P3 K/ Y7 NEl Capitan系統(tǒng)搭載了43,808個(gè)AMD "Antares-A" Instinct MI300A設(shè)備，展現(xiàn)了強(qiáng)大的計(jì)算能力。在High Performance Linpack (HPL)測(cè)試中，系統(tǒng)達(dá)到2,746.4千萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算的理論峰值性能，實(shí)際持續(xù)性能為1,742千萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算，計(jì)算效率達(dá)到63.4%。
8 [# {2 a) L; B7 x. @! L6 Z( h
/ z& g6 }; l' @- `$ e圖2：全面展示Top500榜單中各計(jì)算架構(gòu)的分布情況，其中AMD Instinct（綠色）、NVIDIA Grace（棕色）等架構(gòu)以不同顏色表示。
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6 F: p( n9 c; B7 n7 Q5 u技術(shù)規(guī)格
$ @' v; h% i4 h' G) R! Q1 B; o7 bMI300A的技術(shù)規(guī)格具有特色，包含三個(gè)配備24個(gè)"Genoa" Epyc核心的chiplet和六個(gè)工作頻率為1.8 GHz的Antares GPU流處理器chiplet。系統(tǒng)架構(gòu)采用HPE的"Rosetta" Slingshot 11以太網(wǎng)互聯(lián)，集成了超過105萬(wàn)個(gè)Genoa核心和約1000萬(wàn)個(gè)GPU chiplet上的流處理器。
$ Y: w$ S1 M/ ~% ?  H, S% C
: A+ J* O8 l8 B- z: }& w' g圖3：全面展示各超級(jí)計(jì)算機(jī)裝置的系統(tǒng)規(guī)格、性能指標(biāo)和核心數(shù)量。
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市場(chǎng)表現(xiàn)與競(jìng)爭(zhēng)
2024年11月的排名顯示，AMD的市場(chǎng)滲透率大幅提升，AMD GPU貢獻(xiàn)了新增性能的72.1%。這包括El Capitan系統(tǒng)和基于MI300A混合計(jì)算引擎的三個(gè)規(guī)模較小的系統(tǒng)，總計(jì)提供3,134.6千萬(wàn)億次FP64計(jì)算性能，占新增計(jì)算能力的60.1%。
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圖4：按加速器類型分類的超級(jí)計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)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(shì)
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" D* c) W! f0 {圖5：超級(jí)計(jì)算機(jī)性能從1990年到2025年的歷史發(fā)展趨勢(shì)圖，以對(duì)數(shù)刻度顯示總和、第1名和第500名的排名。

, ?  R8 C( O3 k  y' i* o競(jìng)爭(zhēng)格局分析
競(jìng)爭(zhēng)格局已經(jīng)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(jì)算能力的3.8%，而結(jié)合Intel Xeon CPU和Nvidia GPU的系統(tǒng)占新計(jì)算能力的18.6%。

行業(yè)影響
9 I4 {" N( h5 P2 B從更廣泛的角度來看，整個(gè)HPC行業(yè)正在經(jīng)歷重要變革。所有500臺(tái)機(jī)器的總計(jì)算能力已達(dá)到11.72百億億次浮點(diǎn)運(yùn)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(zhǎng)率方面仍面臨挑戰(zhàn)。
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# B7 s) {/ P: m. k這些發(fā)展顯示了超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域正處于轉(zhuǎn)型期，AMD的技術(shù)進(jìn)步正在重塑競(jìng)爭(zhēng)格局�；旌螩PU-GPU架構(gòu)在實(shí)現(xiàn)百億億次級(jí)性能方面的成功，為下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了新思路。
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" r1 r/ W) y- _: ?% b) `目前，進(jìn)入Top500榜單的最低門檻為2.31千萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算（HPL基準(zhǔn)測(cè)試），而進(jìn)入Top100需要12.8千萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算。這一進(jìn)展反映了高端系統(tǒng)能力的提升，以及HPC裝置在擴(kuò)展性能方面持續(xù)面臨的挑戰(zhàn)。

結(jié)論
' a( p+ _( C. [5 T超級(jí)計(jì)算架構(gòu)和性能指標(biāo)的變革展示了行業(yè)在追求更高計(jì)算能力方面的持續(xù)努力，同時(shí)也引發(fā)了對(duì)當(dāng)前增長(zhǎng)趨勢(shì)可持續(xù)性和云計(jì)算在未來HPC部署中作用的思考。

$ u& N) N; r: \3 @, W  h/ e/ M參考文獻(xiàn)
[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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