Японский суперкомпьютер на ARM признали мощнейшим в мире.

Проект Top500 опубликовал новый список из 500 мощнейших суперкомпьютеров, который впервые возглавил компьютер с процессорами на архитектуре ARM. Японский суперкомпьютер Fugaku имеет мощность 415, 5 петафлопса, что в 2, 8 раза выше, чем у предыдущего лидера Summit, который теперь на втором месте. Новый компьютер также имеет высокую, хотя и не рекордную (девятое место в списке), энергоэффективность: она составляет 14, 665 гигафлопс на ватт потребляемой мощности.

Подавляющее большинство суперкомпьютеров из списка Top500, как и обычных компьютеров и серверов, работает на процессорах с архитектурой x86 (если быть точнее, то x86-64. Однако в последние годы многие разработчики и производители начали рассматривать архитектуру ARM, которая обычно применяется в мобильных устройствах, как полноценную замену x86. В потребительских устройствах главное преимущество заключается в том, что такие чипы имеют большую энергоэффективность. Но у ARM есть и значительные отличия в принципе работы. Главное из них - это то, что в ARM используется короткий набор простых инструкций (Risc), тогда как в x86 применяется полный набор (Cisc. Главное преимущество Risc заключается в том, что при таком подходе то, как именно выполняются вычисления, в большей степени задается на программном, а не аппаратном уровне. Подробнее об этом можно прочитать тут.
О планах Fujitsu по созданию рекордного компьютера Fugaku на архитектуре ARM стало известно еще в 2016 году. В конце 2019 года инженеры начали собирать компьютер в институте Кобе в составе института физико-химических исследований (Riken), а в середине мая получили последние стойки и завершили установку, поэтому Top500 смог включить новый суперкомпьютер в свой список, публикуемый каждые полгода в декабре и июне.

Fugaku состоит из почти 159 тысяч вычислительных узлов, в каждом из которых используется ARM - чип Fujitsu A64fx. Он имеет 48 основных вычислительных ядер и еще четыре для работы операционной системы. Для хранения данных используется SSD объемом 1, 6 терабайта на каждые 16 узлов. В каждом узле используется 32 гигибайта оперативной памяти формата Hbm2 со скоростью 1025 гигабита в секунду. Суперкомпьютер работает на операционной системе Red Hat Enterprise Linux 8 c гибридным ядром, состоящим из одновременно работающих ядер Linux и Mckernel.

В стандартном тесте Hplinpack Fugaku показывает 415, 5 петафлопса, на пике - 513, 854 петафлопса. При работе с числами половинчатой точности мощность составляет 1, 42 экзафлопса. А потребляемая электрическая мощность Fugaku составляет более 28 мегаватт.
В следующем году один из лидеров рынка суперкомпьютеров, компания Cray, планирует достроить два своих мощнейших суперкомпьютера, Aurora и Frontier. Оба будут работать на архитектуре x86, но Aurora будет использовать чипы Intel Xeon Phi и развивать мощность выше одного экзафлопса, а Frontier будет работать на AMD Epyc и иметь мощность выше 1, 5 экзафлопса. Также суперкомпьютер с мощностью выше экзафлопса должен появиться в 2021 году в Китае. Он будет называться Tianhe - 3, и в нем будет использована комбинация из пока неизвестного центрального процессора и китайского цифрового сигнального процессора Matrix - 3000 на архитектуре Risc.