2014年9月，日本科技政策研究所在其9-10月号的《科学技术动向》期刊上登载了一篇题为《全球超级计算机动向（2014）》^[1]的文章，分析了全球超级计算机的发展现状、趋势及主要国家的动向。

一、发展现状与趋势

1、运算性能的提升

2014年6月公布的Top500超算排行榜显示，半导体微型化带来的高速、低能耗、低成本等优势不再明显，500套系统的整体性能之和虽继续提升，但增幅减缓。1993-2008年，系统性能的年度增长率达到90%，而最近5年的增长率已降至50%附近。

2、能效的改善

反映超级计算机能效排名的Green500排行榜最新榜单显示，排名前17位的系统都采用了异构架构。排名第一的TSUBAME-KFC能效高达4.5 GFlops/W，但距离预期的目标依然遥远。除了硬件外，还应结合软件改善整个系统的能效。

3、数据密集型处理能力的提升

Graph500排行榜反映了超级计算机处理大数据问题的能力。目前，为改善处理器与内存之间、处理器与处理器之间的数据传输，对互联性能的要求正在提升，针对数据密集型任务的应用程序也在增加。

4、硬件架构的多样化

Top500中由CPU构成的系统占87%，异构系统占13%。CPU目前的主流架构是6核到8核，可能很快就会出现超过60核的众核处理器，分别以提升运算性能、能效和数据密集型处理能力为目标的各种架构也会陆续出现，架构将更趋多样化。

二、主要国家的动向

针对下一代超级计算机的研发，美、欧、中、日等主要国家和地区都在积极推出相关规划与项目。

美国能源部制定了百亿亿次计算发展战略，提出要在2022年前研制成功百亿亿次超级计算机，并为此推出了关注处理器、内存、存储和I/O研发的“快进”（Fast Forward）项目，以及关注互联架构及其技术、数据传输与可靠性研究的“正向设计”（Design Forward）项目。2014年7月新公布的“极端规模超算系统的可恢复性”项目关注系统的可恢复性与稳定性。目前，劳伦斯·利弗莫尔、阿贡和橡树岭三家国家实验室已开始携手研发代号为“珊瑚”（Coral）的超级计算机，计划2017-2018年启用。

欧盟资助开展的百亿亿次计算研发项目目前共有6个。包括已经实施数年的“百亿亿次系统、工具与应用合作研究”（CRESTA）、“动态百亿亿次入口平台”（DEEP/DEEP-ER）、Mont-Blanc/Mont-Blanc2（旨在设计能满足未来高性能计算标准和百亿亿次计算能效要求的新型计算机架构）三个项目和新增的“百亿亿次编程模型”（EPiGRAM）、“百亿亿次算法与先进计算技术”（EXA2CT）、“用于解决工程和应用科学百亿亿次计算重大挑战的数字方法与工具”（NUMEXAS）三个项目。

中国的超级计算机在Top500排行榜上已经连续三届蝉联桂冠，入围Top500的系统总数也仅次于美国，名列第二。但是其中采用国产处理器作为主要运算单元的系统仅有一台。不过，中国计划到2015年研发出运算性能达到100 PF的系统，该计划目前正在切实推进中。

日本文部科学省计划到2020年前开发出能解决各类问题的世界级通用系统，并以实现百亿亿次运算性能为目标。为最大程度地发挥上述系统的性能，理化学研究所已开始进行相关的应用软件开发，并于2014年4月1日设立了“百亿亿次计算研发项目”。               

（张娟）