TOP500プロジェクトは、世界で最も高性能な非分散型コンピュータシステム500台をランク付けし、その詳細を明らかにしています。このプロジェクトは1993年に開始され、年に2回、最新のスーパーコンピュータリストを公開しています。最初の更新は毎年6月の国際スーパーコンピューティング会議に合わせて行われ、2回目の更新は11月のACM/IEEEスーパーコンピューティング会議で発表されます。このプロジェクトは、高性能コンピューティングの動向を追跡・検出するための信頼性の高い基盤を提供することを目的としており、ランキングはHPLベンチマーク[1]に基づいています。HPLベンチマークは、分散メモリ型コンピュータ向けにFortranで記述された高性能LINPACKベンチマークの移植性の高い実装です。

TOP500の最新版は2025年6月に第65版として発行され、次のTOP500は2025年11月に第66版として発行される予定です。2025年6月現在、米国のEl CapitanがTOP500の中で最も強力なスーパーコンピュータであり、LINPACKベンチマークで1742ペタフロップス（1.742エクサフロップス）に達しています。 [2] 2025年6月までに提出されたデータでは、米国は175台のスーパーコンピュータでシステム数が最も多く、中国が47台で2位、ドイツが41台で3位です。米国は、リスト上の総コンピューティングパワーのシェアが圧倒的に高く（48.4%）、[3]中国の最新プログラムの秘密のため、2025年6月時点で公表されている中国のスーパーコンピュータの性能シェアは世界全体のわずか2%に過ぎない。[3] [4] [5]

TOP500リストは、テネシー大学ノックスビル校のジャック・ドンガラ、国立エネルギー研究科学計算センター（NERSC）とローレンス・バークレー国立研究所（LBNL）のエリック・ストロマイヤーとホルスト・サイモン、そして2014年に亡くなるまでドイツのマンハイム大学のハンス・マイヤーによって編集された。[要出典] TOP500プロジェクトには、Green500（エネルギー効率の測定）やHPCG（I/O帯域幅の測定）などのリストも含まれている。[6]

歴史

top500.orgウェブサイトのデータに基づく、スーパーコンピュータの性能の急速な向上。対数軸のy軸はG FLOPS単位の性能を示しています。
  最大規模のスーパーコンピュータ500台の合計性能
  最速のスーパーコンピュータ
  500位のスーパーコンピュータ

1990年代初頭、意味のある統計を得るために、スーパーコンピュータの新たな定義が必要でした。1992年にプロセッサ数に基づく指標の実験を行った後、マンハイム大学で、インストールされているシステムの詳細なリストを基準とするアイデアが生まれました。1993年初頭、ジャック・ドンガラはLINPACKベンチマークを携えてプロジェクトに参加するよう説得されました。最初のテストバージョンは1993年5月に作成され、インターネット上で入手可能なデータ（以下の情報源を含む）に基づいていました。[7] [8]

  • グンター・アーレントが管理する「世界で最も強力なコンピューティングサイトのリスト」[9]
  • アジア技術情報プログラム（ATIP）のディレクターであるデビッド・カハナー氏[10]は、1992年に「日本のスーパーコンピュータに関するカハナーレポート」 [8]と題する膨大な量のデータを収録した報告書を発表しました。[要出典]

これらの情報源からの情報は、最初の 2 つのリストに使用されました。1993 年 6 月以来、TOP500 はサイトとベンダーからの提出のみに基づいて 2 年に 1 回作成されています。1993 年以来、第 1 位のパフォーマンスはムーアの法則に従って着実に成長し、約 14 か月ごとに倍増しています。2018 年 6 月、Summit はRpeak [11]が 187.6593 P FLOPSで最速でした。比較すると、これは1993 年 11 月 (25 年前) に Rpeak 131.0 G FLOPSで最速のシステムであったConnection Machine CM-5/1024 (1,024 コア) の 1,432,513 倍以上高速です。[12]

アーキテクチャとオペレーティングシステム

TOP500スーパーコンピュータにおけるプロセッサフ​​ァミリの年別シェア[更新が必要]

これまでスーパーコンピュータのリストでは、Intel、あるいは少なくともx86-64 CPUアーキテクチャが優勢を占めてきましたが、今ではAMDがトップ10にランクインし、1位と2位を含む、同じアーキテクチャを採用したシステムがより多く存在しています。また、 Microsoft Azureはトップ100に8つのシステムがランクインしていますが、そのうちIntel CPUを搭載しているのはわずか2つで、その中でも圧倒的なパフォーマンスを誇る4位（以前は3位）のシステムが含まれています。AMDのCPUは通常、AMDのGPUアクセラレータと組み合わせられますが、IntelのCPUは歴史的にNVidiaのGPUと組み合わせられることが多く、現在Intelが3位（以前は2位）のシステムは、Intel Data Center GPU Maxを使用していることが注目に値します。Armベースのシステムも4位、7位（以前は1位だった富岳）、8位と、Armベースのシステムでトップの座を獲得した富士通だけでなく、少なくとも23のシステムがランクインしています。NVIDIAもGPUだけでなく、「スーパーチップ」CPUを搭載しています。

2022年6月現在、TOP500のスーパーコンピュータはすべて64ビットスーパーコンピュータで、ほとんどがx86-64命令セットアーキテクチャのCPUをベースとしており、そのうち384台はIntel EMT64ベース、101台はAMD AMD64ベースで、後者には上位8台のスーパーコンピュータが含まれています。他の15台のスーパーコンピュータはすべてRISCアーキテクチャに基づいており、そのうち6台はARM64ベース、7台はIBM Powerマイクロプロセッサで使用されるPower ISAベースです。[引用が必要]

近年、ヘテロジニアスコンピューティングがTOP500を席巻しており、その多くはNVIDIAのグラフィックス・プロセッシング・ユニット（GPU）やIntelのx86ベースのXeon Phiをコプロセッサとして使用している。これは、ワットあたりの性能比が優れており、絶対的な性能も高いためである。AMDのGPUがトップ1位を獲得し、リストのトップ10ではNVIDIAに取って代わった。最近の例外としては、前述の富岳、太陽威太湖光、京コンピュータなどが挙げられる。天河2Aもまた興味深い例外で、米国の制裁によりXeon Phiの使用が禁止されたため、中国設計のMatrix-2000 [13]アクセラレータを使用するようにアップグレードされた。[要出典]

2018 年のリストに初めて登場した 2 台のコンピュータは、TOP500 に新しく追加されたアーキテクチャに基づいていました。1 台は中国の製造業者 Sugon の新しい x86-64マイクロアーキテクチャで、 Hygon Dhyana CPU (AMD とのコラボレーションから生まれた、ZenベースのAMD EPYCのマイナー バリアント) を使用し、38 位 (現在は 117 位) にランクされています。 [14]もう 1 台は、リストに載った最初のARMベースのコンピュータで、 Cavium ThunderX2 CPU を使用しています。[15] 2000 年代初頭に32 ビット x86とその後64 ビット x86-64が台頭する前は、 SPARC、MIPS、PA-RISC、Alphaなど、さまざまな RISC プロセッサ ファミリがほとんどの TOP500 スーパーコンピュータを構成していました。

TOP500スーパーコンピュータにおけるオペレーティングシステムファミリーのシェア（時間的傾向別）

地球シミュレータ・スーパーコンピュータ（2002年にトップの座を獲得し、2004年6月まで2年半その座を維持し、2009年に廃止された。ただし、リストに載っているLinux以外の他のスーパーコンピュータはより長くその座を維持している）以来、最速のスーパーコンピュータはすべてLinuxベースのオペレーティングシステムを使用している。2017年11月以降、リストに載っているすべてのスーパーコンピュータはLinuxカーネルベースのオペレーティングシステムを使用している。[16] [17]

2015年11月以降、リストに載っているコンピュータのうちWindowsを実行しているものはない（ただし、Microsoftは2021年にLinuxベースのUbuntuで再登場した）。2014年11月、Windows Azure [18]クラウドコンピュータは最速のスーパーコンピュータのリストから外れた（最高順位は2012年の165位）ため、上海スーパーコンピュータセンターのMagic Cubeがリスト上の唯一のWindowsベースのスーパーコンピュータとなったが、これもリストから外れた。2015年6月にリリースされたリストに最後に登場したときは436位だったが、最高順位は2008年の11位だった。[19]リストにはMac OSコンピュータはもう載っていない。一度にそのようなシステムは最大5台あり、後から登場したWindowsシステムよりも1台多い一方、Windowsの総パフォーマンスシェアはWindowsの方が高かった。ただし、リスト全体での相対的なパフォーマンスシェアは似ており、どちらも決して高くなかった。 2004年には、Mac OS XをベースにしたSystem Xスーパーコンピュータ（Xserve、PowerPC 970プロセッサ2,200基搭載）が7位にランクインしたことがある。[20]

MIPSシステムがリストから完全に消えてから10年以上が経ちましたが[21]、 2017年11月に4位に躍進したGyoukouスーパーコンピュータには、コプロセッサの小さな部分にMIPSベースの設計が搭載されていました。2,048コアのコプロセッサ（およびそれぞれに8×6コアMIPS、外部のIntel Xeon E5ホストプロセッサに依存する必要がなくなった）の使用により、このスーパーコンピュータは他のトップ10よりもはるかにエネルギー効率が高くなりました（つまり、Green500で5位になり、他のZettaScaler-2.2ベースのシステムが最初の3つを占めました）。[24] 1986万コアで、コア数では圧倒的に最大のシステムであり、当時最高のメニーコアシステムであった中国のSunway TaihuLightのほぼ2倍でした。

トップ500

2025年6月現在、トップのスーパーコンピュータはEl Capitanで、Green500のトップはJEDI（Nvidia Grace Hopper GH200スーパーチップを搭載したBull Sequana XH3000システム）です。2022年6月時点では、Graph500の上位4システムはAMD CPUとAMDアクセラレータの両方を使用していました。アップグレード後、2020年11月の第56回TOP500では、

富岳はHPL性能を442ペタフロップスに向上させました。これは、2020年6月のデビュー時に達成した416ペタフロップスからわずかな向上です。さらに注目すべきは、ARMv8.2ベースの富岳が、新しい混合精度HPC-AIベンチマークで2.0エクサフロップスまで性能を向上させ、6か月前に記録した1.4エクサフロップスを上回ったことです。これは、あらゆるハードウェア、あらゆる精度において1エクサフロップスを超えた初めてのベンチマーク測定となります。[25]

かつて最速だったスーパーコンピュータ「Summit」は、現在IBM製スーパーコンピュータの中で最高位にランクされています。搭載されているのはIBM POWER9 CPUです。Sequoiaは、リストから完全に外れた最後のIBM Blue Gene/Qモデルとなりました。Sequoiaは、第52回リストでは10位にランクされていました（2012年6月の第41回リストでは、アップグレード後に1位にランクされました）。

初めて、500台すべてのシステムが高性能Linpack（HPL）ベンチマークでペタフロップス以上の性能を達成し、リストのエントリーレベルは現在1.022ペタフロップスとなっている。しかし、別のベンチマークでは、「HPCGベンチマークでペタフロップスを超えたのはSummitとSierraの2つのシステムのみで、それぞれ2.9ペタフロップスと1.8ペタフロップスを達成している。現在のリストにおけるHPCGの平均結果は213.3テラフロップスで、6か月前の211.2テラフロップスからわずかに増加している。」[26]

マイクロソフトは、6つのMicrosoft Azureインスタンス（ Ubuntuを使用/ベンチマークされているため、すべてのスーパーコンピュータは依然としてLinuxベース）でTOP500リストに復帰しました。CPUとGPUは同じベンダー製で、最速のものは現在11位、[27]もう1つは以前は10位でした。[28]そして、1つのAWSインスタンスを持つAmazonは現在64位にランクされています（以前は40位でした）。Armベースのスーパーコンピュータの数は6で、現在すべてのArmベースのスーパーコンピュータは、第2位のシステムと同じ富士通CPUを使用しており、次のCPUは以前は13位でしたが、現在は25位です。[29]

凡例: [32]

  • ランク – TOP500ランキング内の順位。TOP500リスト表では、コンピュータはまずRmax値で並べられます。異なるコンピュータのパフォーマンス（Rmax値）が同じ場合は、Rpeakで並べられます。同じコンピュータを使用しているサイトの場合は、メモリサイズ、次にアルファベット順で並べられます。
  • Rmax – LINPACKベンチマークスイートを用いて測定された最高スコア。これはコンピュータの順位付けに使用される数値です。1秒あたりの64ビット浮動小数点演算回数の1000兆回、つまりペタFLOPSで測定されます。[33]
  • Rpeak – システムの理論上のピーク性能。ペタFLOPS単位で計算されます。
  • 名前 – 一部のスーパーコンピューターは、少なくともその場所においては固有であるため、所有者によって名前が付けられています。
  • モデル – 販売されているコンピューティング プラットフォーム。
  • プロセッサ –命令セットアーキテクチャまたはプロセッサマイクロアーキテクチャ、および利用可能な場合は GPU とアクセラレータ。
  • インターコネクト –コンピューティングノード間の相互接続。パフォーマンスシェアではInfiniBandが最も多く（38%）、コンピューター数ではギガビットイーサネットが最も多く（54%）使用されています。
  • 製造元 – プラットフォームとハードウェアの製造元。
  • サイト – スーパーコンピュータを運用している施設の名前。
  • 国 – コンピュータが所在する国。
  • 年 – インストールまたは最後のメジャーアップデートの年。
  • オペレーティング システム – コンピューターが使用するオペレーティング システム。

上位の国

以下の数字は、リストに記載されている各国または地域におけるTOP500にランクインしたコンピュータの数を表しています。2025年現在、リストに掲載されているスーパーコンピュータの中で最も多いのは米国で、174台を保有しています。米国は6,696ペタフロップス（Rmax）で世界最高の計算能力を誇り、日本（1,229ペタフロップス/秒）が2位、ドイツ（1,201ペタフロップス/秒）が3位となっています。

その他のランキング

国別TOP500最速スーパーコンピュータ

（2023年11月現在[34]）

システムが第1位にランクイン

追加統計

2025年6月時点のシステム数：[43]

注: TOP500 システムのすべてのオペレーティング システムはLinuxファミリ ベースですが、上記の Linux は汎用 Linux です。

Sunway TaihuLightはCPUコア数（10,649,600）が最も多いシステムです。Tianhe -2はGPU/アクセラレータコア数（4,554,752）が最も多いシステムです。Auroraは38,698キロワットで消費電力が最も大きいシステムです。

スーパーコンピューティングの新たな発展

2014年11月、米国は世界最速スーパーコンピュータの座を中国の天河2号から奪還すべく、2台の新型スーパーコンピュータを開発中であると発表された。SierraとSummitの2台のコンピュータは、それぞれ天河2号のピーク時処理能力55ペタフロップスを超える。2台のうちより高性能なSummitは、ピーク時処理能力150～300ペタフロップスを実現する。[44] 2015年4月10日、米国政府機関は、NVIDIAのチップを中国のスーパーコンピュータセンターに販売することを「米国の国家安全保障上の利益に反する」として禁止した。 [45]また、Intel社は、米国によると核兵器研究に使用されているとして、Xeonチップを中国に提供することを禁止した。米国輸出管理法は、米国企業のこの研究への貢献を禁じている。「商務省は、このマシンが核研究に利用されることを懸念し、これを拒否した。」[46]

2015年7月29日、オバマ大統領は、エクサスケール（1000ペタフロップス）システムの開発を加速し、ポスト半導体コンピューティングの研究に資金を提供することを求めた国家戦略コンピューティングイニシアチブを創設する大統領令に署名した。[47]

2016年6月、日本の富士通は国際スーパーコンピューティング会議（ISC）において、将来発売予定のエクサスケール・スーパーコンピュータに、 ARMv8アーキテクチャを実装した自社設計のプロセッサを搭載すると発表した。富士通が理化学研究所（RIKEN）向けに開発を進めているFlagship2020プログラムは、富岳スーパーコンピュータを通じて2020年までにエクサフロップスの壁を突破する計画だ（「中国とフランスにはそのチャンスがあり、米国は少なくとも現時点では、エクサフロップスの壁を突破するのに2023年まで待つことに満足しているようだ」[48] ）。これらのプロセッサは、富士通がArmと共同で開発しているHPC-ACE2に相当するARMv8アーキテクチャの拡張機能も実装する。[48]

2016年6月、Sunway TaihuLightはLinpackベンチマークで93ペタフロップス/秒（PFLOP/秒）を記録し、第1位のシステムとなった。[49]

2016年11月、Piz Daintは8位から3位にランクアップし、米国では2度目となるTOP3以下のシステムが存在しない状況となった。[50] [51]

中国済南市に拠点を置くInspurは、最大手のHPCシステムメーカーの一つです。2017年5月時点で、Inspurは64ウェイシステムを製造した3番目のメーカーとなりました。この記録はこれまでIBMとHPが保持していました。同社は100億ドル以上の収益を上げており、スーダン、ジンバブエ、サウジアラビア、ベネズエラなどの国々に数多くのシステムを提供してきました。Inspurは、天河2号と太湖スーパーコンピューターの主要な技術パートナーでもあり、2017年11月までTOP500リストの上位2位を占めていました。InspurとSupermicroは、2017年5月にSR-AIやAGX-2など、GPUを使用したHPC向けのプラットフォームをいくつかリリースしました。[52]

2018年6月、米国テネシー州オークリッジ国立研究所（ORNL）にあるIBM製のシステムであるSummitが122.3ペタフロップス/秒（PFLOP/秒）の性能で第1位を獲得し、米国カリフォルニア州ローレンスリバモア国立研究所にある非常によく似たシステムであるSierraが第3位を獲得しました。これらのシステムは、HPCGベンチマークでも最初の2位を獲得しました。SummitとSierraのおかげで、米国はインストールされた全体の性能の38.2％でHPC性能の消費者として再びトップに立ち、中国はインストールされた全体の性能の29.1％で2位になりました。史上初めて、主要なHPCメーカーが米国企業以外になりました。レノボはインストールされたシステムの23.8％でトップになりました

2019年3月18日、米国エネルギー省とインテルは、2021年末までにアルゴンヌ国立研究所で初のエクサフロップス・スーパーコンピュータが稼働すると発表した。オーロラと名付けられたこのコンピュータは、インテルとクレイによってアルゴンヌに納入された。[54] [55]

2019年5月7日、米国エネルギー省は、オークリッジ国立研究所に「フロンティア」スーパーコンピュータを建設するため、クレイ社との契約を締結したと発表した。フロンティアは当初2021年の稼働開始が予定されており、ピーク性能が1.5エクサフロップスを超える世界最強のコンピュータになると予想されていた。[56]

2019年6月以降、TOP500システムはすべて、ハイパフォーマンスLinpack （HPL）ベンチマークで1ペタフロップス以上の性能を実現しており、リストへのエントリーレベルは現在1.022ペタフロップスとなっている。[57]

2022年5月、フロンティア・スーパーコンピュータはエクサスケールの壁を破り、1秒あたり1京回を超える64ビット浮動小数点演算を実行しました。フロンティアは約1.1エクサフロップスを記録し、これまでの記録保持者である富岳を上回りました。[58] [59] 2024年6月、オーロラはTOP500で2番目にエクサスケールRmax値を記録し、1.012エクサフロップスを達成しました。[60]

それ以来、Frontierはローレンス・リバモア国立研究所でホストされているEl Capitanに王座を奪われ、HPLスコアは1.742エクサフロップスとなった。[61]

リストに載っていない大型機械

いくつかの主要なシステムはリストに掲載されていません。顕著な例として、NCSAのBlue Watersが挙げられます。同システムは、リスト[62]に掲載されていないことを公表しました。これは、リスト[63]がシステムの有用な作業能力を正確に示すものではないと考えているためです。

他の組織は、セキュリティや商業競争力上の理由でシステムをリストに載せないことに決めている。その一例は、2021年3月に完成した青島のOceanLightスーパーコンピュータで、ゴードン・ベル賞に応募され受賞した。このコンピュータはエクサフロップスのコンピュータであるが、TOP500リストには提出されなかった。TOP500リストに提出された最初のエクサフロップスのマシンはFrontierだった。アナリストは、NSCQが世界初のエクサスケール・スーパーコンピュータとなるはずだったものを提出しなかった理由は、米中貿易戦争を背景に米国内の政治的感情や恐怖を煽ることを避けるためではないかと疑った。[64]同様に、国家安全保障局などの政府機関もかつてはTOP500にデバイスを提出していたが、1998年以降は提出を停止している。[65]

RIKEN MDGRAPE-3やMDGRAPE-4など、ベンチマークを実行できない、またはベンチマークを実行できない追加の専用マシンは含まれていません。

Google Tensor Processing Unit v4ポッドは1.1エクサフロップスのピーク性能を発揮しますが[66]、TPU v5pはBfloat16浮動小数点形式で4エクサフロップス以上を主張しています[67] 。ただし、これらのユニットは機械学習のワークロードを実行するために高度に特化されており、TOP500は特定の数値精度を使用して特定のベンチマークアルゴリズムを測定します。

5,760基のNvidia A100 グラフィック処理装置（GPU）を搭載したTesla Dojoの主要な無名のクラスターは、 2021年の第4回国際コンピュータビジョンとパターン認識合同会議（CCVPR 2021）で、 Andrej Karpathyによって「世界でおよそ5番目のスーパーコンピュータ」[68]と宣伝されました。これは、同様のコンポーネントを使用するNvidia Seleneスーパーコンピュータの性能をスケーリングしたもので、約81.6ペタフロップスです。 [69]

2024年3月、Meta AIは24,576基のH100 GPUを搭載した2つのデータセンターを運用していることを明らかにしました[70]。これはMicrosoft Azure Eagle（2024年9月時点で第3位）のほぼ2倍であり、TOP500で3位と4位を占めていた可能性がありますが、どちらもベンチマークされていません。10月に行われた同社の2024年第3四半期の決算説明会で、M.ザッカーバーグは10万基を超えるH100を搭載したクラスターの利用を明らかにしました[71] 。

xAIメンフィス・スーパークラスター（別名「コロッサス」）は、同じH100 GPUを10万個搭載していると言われており、これが1位になる可能性もあったが、電力不足のためフル稼働していないと報告されている。 [72]

米中貿易戦争の勃発後、中国は新たに稼働を開始したスーパーコンピュータやデータセンターを秘密裏に公開し、TOP500リストへの掲載を控えている。[4]これは、中国国内のサプライヤーに対する米国の制裁措置の対象となることへの懸念が一因となっている。[73] [5]

リストから外れたコンピュータとアーキテクチャ

IBM Roadrunner [74]はリストに載っていません（CellコプロセッサやPowerXCellを使用している他の製品も同様です）。

Itaniumベースのシステムは2004年に第2位に到達しましたが、[75] [76]現在残っているものはありません。

同様に（SIMD方式ではない）ベクトルプロセッサ（NEC製、例えば2002年に最速だった地球シミュレータ[77]など）もリストから外れました。また、かつて多くのランキングを占めていた Sun Starfireコンピュータも、今ではリストから外れています。

リストに載っていた最後のLinux以外のコンピュータ（POWER7上で動作するAIXコンピュータ2台）は、2017年11月にリストから外れた（2017年7月には494位と495位、[78]当初は86位と85位だった）。

注記

  • 64 ビット スーパーコンピューターのみを特集した最初の TOP500 版は、2022 年 6 月に発行された TOP500 の第 59 版でした。

参照

ウィキメディア・コモンズには、 TOP500に関連するメディアがあります。

参考文献

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  • 公式サイト
  • TOP500のLINPACKベンチマーク