TOP500榜单互联架构

在互联架构方面，以太网仍旧是超算互联架构的绝对主力，达到了271台，相比2018年6月榜单的247台还有所增加。在以太网中，10GbE仍旧是主流，达到190台，比去年同期还要多20台。这显然与单节点算力持续增加有很大关系（随着单节点算力的增加，很多上榜超算已经不需要太多节点，普通的10GbE也能承载互联需求）。另一方面，高性能网络中的绝对主力Infiniband占比正在缓慢下降，从去年的139台下降为今年的125台。同时，定制互联架构（商业化的定制互联架构，例如Cray的Aries interconnect、Bull的BXI、国防科技大学的TH－Express2、江南计算所的神威互联架构等）的占比从去年同期的68台下降为今年的51台。而专有互联架构更是从去年的7台降为今年的4台（基本上已经是专指富士通的Tofu interconnect 2了）。不过，作为Infiniband主要竞争对手的OmniPath份额则在缓慢上升，从去年的39台增加为今年的49台。这显然与Intel的主推、相对更低廉的价格有很大关系。

TOP500加速器、协处理器汇总

虽然加速卡能够在很大程度上提升超算的性能、能效，但受限于计算类型，加速卡仍然不是超算的主流，500台超算中部署了加速卡的超算只有133台，还不到总数的1／3；不过相对于2018年6月的110台，我们还是能看到加速卡在顶级超算中的应用势头正在缓慢增长。

在已经部署加速卡的机型中，NVIDIA则是绝对主流。而在Tesla众多型号中，价格昂贵的V100和P100成为了当仁不让的宠儿，装机量分别达到了52台和46台。已经进入停产计划的Intel Xeon Phi协处理器则只占到了5席。

TOP100加速器、协处理器汇总

在更高端的TOP100中，加速卡仍旧只占到32席，不到总数的1／3。除了NVIDIA Tesla V100、P100这些常客之外，我们还能看到一个特殊的存在——天河2A采用的Matrix－2000加速卡。

2016年，美国以“怀疑被用于核爆模拟”为由将国家超级计算天津、广州、长沙中心和国防科技大学列入限制出口名单。此后，为了摆脱美国禁令的限制，当年的天河2号进行了升级，将之前使用的KC架构Xeon Phi协处理器换成了由国防科技大学研发的Matrix 2000。

对于这块加速卡，相关专家对其的定义是general－purpose DSP，也就是用途更广泛的DSP。按照外界对国防科大芯片技术路线的推断，Matrix 2000很可能使用的是经过魔改的ARM核心，具备128个物理核心，制程未知（从发布时间点来推测是TSMC 28nm制程），封装之后的芯片面积为66x66mm，使用PCI－E 3．0 x16总线与系统连接。芯片内部包含4个SuperNode，每个SN包含32个核心，SN内部采用名为FIT的点对点内部互联架构，带宽25．6GB／s，环路延迟20ns；每个SN包含8个节点，每节点包含4个计算核心以及共享的DCU和Cache；每个SN拥有两个独立的DDR4－2400内存控制器（SN对应的内存容量有8GB和16GB两种）。Matrix 2000运行频率1．2GHz，支持双精度和单精度浮点运算（不支持半精度），每时钟周期可执行16个双精度运算，双精度时性能为2．458GFlop／s，单精度性能翻倍，TDP240W（早期产品运行频率1．0GHz，TDP200W）。

在用Matrix 2000替换Xeon Phi之后，天河2号更名为天河2A，性能从之前的33682．7TFlops提升为61444．5TFlops。虽然升级之后节点总数从之前的16000增加到17792个，但性能提升却达到了81．45％；可见Matrix 2000的性能还是相当了得的。

TOP500操作系统统计

从操作系统层面来看，TOP500榜单已经被各种版本的Linux全部占领，之前的AIX等操作系统彻底消失。虽然有将近一半的系统并没有提供具体的Linux版本号，但从之后的排名来看，常见的Red Hat、SUSE、CentOS、Ubentu等公开发行版一应俱全。当然，还有很多超算使用了Cray、Bull、Penguin等制造商的魔改版Linux。

TOP500制造商

从超算制造商来看，联想、浪潮、曙光分别以173台、71台和63台的数量霸占了榜单的前三名，三家合计达到307台，占比超过60％。HPE（SGI）、CRAY等超算领域老牌劲旅则只能以40和39台的数量屈居第二集团（去年同期HPE还能以79台的数量在榜单中排名第二，而CRAY去年也还有53台的装机量；联想、浪潮、曙光三家去年同期合计也只有240台的装机量）。总体来看，与企业基础架构领域的情况类似，超算系统也开始呈现出明显的向头部集中的趋势；而值得庆幸的是，超算中的头部企业都来自于中国。

中国超算成就辉煌，但前途布满荆棘

自从2010年中国的天河1A第一次夺得TOP500冠军之时起，中国IT圈乃至中国社会也对这个注定属于小圈子的榜单产生了浓厚的兴趣。在这之后，天河2号、神威太湖之光的相继问，则让国人的对于超算的关注发展到了顶点。

但自从2016年美国将中国众多超算研究、制造及使用机构列入禁运名单之后，美国便开始了对中国超算领域的持续压制。在ISC大会举办期间，美国再次将包括曙光、江南计算所在内的超算制造、研究单位列入实体名单，这无疑会对中国的超算发展带来一定冲击。

这两年，中国TOP10以内的新超算出现频率降低，这是因为中国正在全力备战百亿亿次计算。目前，中国同时准备了三套E级计算系统，分属不同技术路线——国防科大／国家超算天津中心共同主导的天河3号（使用Matrix 200＋）、曙光领衔的x86路线（使用海光处理器，但三家海光公司均被列入实体名单）、江南计算所主导的神威系列超算（众核架构、ARM处理器）。三套系统将在2021－2022年之间集中亮相，不过，在几乎相同的时间段里，美国、欧盟、日本的E级超算也将集体亮相。届时超算领域将再次迎来一场龙争虎斗的高速发展时期。