如何评价日本ARM超算取得今年6月TOP500、HPCG、HPL-AI和Graph500排名第一？
日本ARM超算今年六月多项榜单登顶：一场技术的革新与产业的曙光
今年六月，由日本理化学研究所（RIKEN）和富士通联合开发的“富岳”（Fugaku）超级计算机，凭借其在TOP500、HPCG、HPLAI以及Graph500四大权威榜单上均夺得桂冠的惊人表现，再次引起了全球科技界的广泛关注。这不仅仅是一次简单的排名超越，更是日本在高性能计算领域，特别是基于ARM架构的超算技术上，取得的一次具有里程碑意义的突破，预示着新的技术范式正在悄然崛起。
“富岳”的辉煌：多维度实力印证
我们不妨逐一审视“富岳”在各项榜单上的表现，来理解其成功之处。
TOP500： 作为衡量超级计算机浮点运算能力的“风向标”，TOP500榜单一直备受瞩目。今年六月的TOP500榜单上，“富岳”以其惊人的Rmax（最大持续性能）数据，无可争议地登顶。这表明其在处理大规模并行计算问题时，拥有卓越的计算效率和稳定性。
HPCG（High Performance Conjugate Gradient）: HPCG榜单衡量的是超级计算机在解决实际应用问题时的性能，尤其是对内存带宽、数据访问延迟以及节点间通信等方面的要求更高。相对于HPL（HighPerformance Linpack）这类纯粹考察理论计算能力的任务，“富岳”在HPCG上的领先，更是证明了它在处理更贴近真实科研和工程计算场景时的强大能力。
HPLAI: 这个榜单是专门针对人工智能（AI）和机器学习（ML）工作负载优化的测试。它评估的是超级计算机在进行深度学习训练、推理等任务时的表现，尤其关注对低精度计算、张量操作以及大数据吞吐能力的需求。“富岳”在此榜单上的第一名，直接宣告了ARM架构在AI领域的巨大潜力，打破了以往人们对x86架构在AI领域一家独大的认知。
Graph500: Graph500榜单则侧重于考察超级计算机在处理图计算和大数据分析方面的能力，这在社交网络分析、生物信息学、金融建模等领域至关重要。“富岳”在该榜单上的表现，则进一步印证了其在处理复杂数据结构和大规模数据集时的出色表现。
ARM架构的胜利：颠覆与潜力
“富岳”的成功，最核心的亮点在于其采用了富士通自主研发的ARMv8架构的“A64FX”高性能CPU。这标志着ARM架构在高性能计算领域的崛起，并首次在最顶尖的超算竞赛中占据主导地位。
长期以来，高性能计算领域（HPC）的霸主地位一直由x86架构（如Intel的Xeon系列）所占据。x86架构以其成熟的生态系统、广泛的软件支持以及强大的单核性能，在HPC领域有着深厚的根基。然而，x86架构也面临着功耗高、同等性能下成本较高以及在特定场景（如AI）下的优化空间有限等挑战。
ARM架构，作为移动设备和嵌入式系统的“老牌劲旅”，近年来凭借其高能效比、灵活的定制化能力以及日益增长的生态系统支持，开始向高性能计算领域发起冲击。富士通的A64FX正是这一趋势的集大成者。
高能效比： ARM架构天生就以其低功耗著称。A64FX在提供强大计算能力的同时，能够有效控制功耗，这对于动辄数万甚至数十万个核心的超级计算机而言，意味着显著降低运营成本（电费、散热）以及更小的环境影响。在能源效率日益受到重视的今天，这一点尤为宝贵。
SVE（Scalable Vector Extension）支持： A64FX是首款全面支持ARMv8A架构的SVE指令集的CPU。SVE允许开发者根据实际应用需求，灵活调整向量寄存器的长度，从而最大化计算吞吐量，特别是在处理科学计算和AI中的向量化操作时，能带来显著的性能提升。这使得“富岳”在HPLAI和Graph500这类对向量计算和数据并行性要求极高的应用上，表现尤为突出。
内存集成： A64FX CPU集成了高带宽内存（HBM2），这极大地缩短了CPU与内存之间的数据传输延迟。在许多HPC应用中，内存带宽往往成为性能瓶颈。将内存集成在CPU封装内，实现了“内存随芯，近在咫尺”，显著提升了数据处理效率。
定制化与开放性： 相比于x86架构相对封闭的生态，ARM架构更具开放性和可定制性。富士通可以根据“富岳”的特定需求，对CPU设计进行优化，从而实现最佳性能。这种灵活度为未来高性能计算的发展提供了更多可能性。
“富岳”的意义：多层面的影响
“富岳”的成功，不仅仅是一项技术成就，它对整个高性能计算产业以及相关的科学研究领域都将产生深远的影响。
1. 技术范式的转变： “富岳”的登顶，可以说是对ARM架构在HPC领域潜力的“正名”。它有力地证明了ARM架构完全有能力与传统的x86架构在最顶尖的超算领域一较高下，甚至在某些方面（如能效和AI性能）展现出更强的优势。这预示着未来HPC市场的格局可能发生重大变化，ARM架构有望成为更多超级计算机设计的重要选项。
2. AI时代的加速器： 在AI浪潮席卷全球的当下，“富岳”在HPLAI榜单上的优异表现，为AI研究和应用提供了强大的算力支撑。它能够加速复杂的深度学习模型训练，推动AI技术在科学发现、药物研发、气候模拟等领域的应用落地。
3. 对日本科技产业的推动： “富岳”的成功，是日本在基础科研和高端制造领域实力的一次集中体现。它不仅提升了日本在国际高性能计算领域的地位，也为日本国内的产业发展提供了强大的技术基础和示范效应。从CPU设计到制造，再到软件生态的建设，都将带动相关产业的升级。
4. 软件生态的演进： 尽管ARM在HPC领域开始崭露头角，但与之配套的软件生态系统仍是关键。目前，许多HPC应用和开发工具仍然主要针对x86架构进行优化。不过，随着ARM在HPC领域的投入加大，以及“富岳”这样的成功案例出现，预计会有更多的开发者和软件供应商投入到ARM生态的建设中。这将是一个持续演进的过程，但“富岳”的成功无疑是一个强有力的催化剂。
5. 未来超算设计的启示： “富岳”的经验表明，未来的超级计算机设计将更加注重异构计算、能效比以及针对特定应用场景的优化。单纯追求绝对的计算速度可能不再是唯一的标准，更加平衡和高效的系统设计将是关键。
挑战与展望
当然，任何一项伟大的技术突破都伴随着挑战。“富岳”在ARM架构上的成功，也意味着需要克服一些潜在的难题：
软件移植与优化： 将大量现有的HPC软件从x86架构移植到ARM架构，并进行充分优化，需要大量的时间和资源投入。
生态系统的成熟度： 尽管ARM生态在快速发展，但与x86成熟的生态相比，仍有一定差距。例如，在编译器、调试器、性能分析工具等方面，需要进一步完善。
人才培养： 熟悉ARM架构在HPC领域应用的开发人才相对稀缺，需要加强相关的人才培养。
尽管如此，“富岳”的辉煌成就，已经为高性能计算领域打开了一扇新的大门。它不仅展示了ARM架构的巨大潜力，也为全球超算界带来了新的思考和方向。我们有理由相信，在不久的将来，ARM架构将在高性能计算领域扮演越来越重要的角色，甚至可能成为下一代超算的主流选择。这场由日本ARM超算引领的变革，才刚刚开始。
今年六月，由日本理化学研究所（RIKEN）和富士通联合开发的“富岳”（Fugaku）超级计算机，凭借其在TOP500、HPCG、HPLAI以及Graph500四大权威榜单上均夺得桂冠的惊人表现，再次引起了全球科技界的广泛关注。这不仅仅是一次简单的排名超越，更是日本在高性能计算领域，特别是基于ARM架构的超算技术上，取得的一次具有里程碑意义的突破，预示着新的技术范式正在悄然崛起。
“富岳”的辉煌：多维度实力印证
我们不妨逐一审视“富岳”在各项榜单上的表现，来理解其成功之处。
TOP500： 作为衡量超级计算机浮点运算能力的“风向标”，TOP500榜单一直备受瞩目。今年六月的TOP500榜单上，“富岳”以其惊人的Rmax（最大持续性能）数据，无可争议地登顶。这表明其在处理大规模并行计算问题时，拥有卓越的计算效率和稳定性。
HPCG（High Performance Conjugate Gradient）: HPCG榜单衡量的是超级计算机在解决实际应用问题时的性能，尤其是对内存带宽、数据访问延迟以及节点间通信等方面的要求更高。相对于HPL（HighPerformance Linpack）这类纯粹考察理论计算能力的任务，“富岳”在HPCG上的领先，更是证明了它在处理更贴近真实科研和工程计算场景时的强大能力。
HPLAI: 这个榜单是专门针对人工智能（AI）和机器学习（ML）工作负载优化的测试。它评估的是超级计算机在进行深度学习训练、推理等任务时的表现，尤其关注对低精度计算、张量操作以及大数据吞吐能力的需求。“富岳”在此榜单上的第一名，直接宣告了ARM架构在AI领域的巨大潜力，打破了以往人们对x86架构在AI领域一家独大的认知。
Graph500: Graph500榜单则侧重于考察超级计算机在处理图计算和大数据分析方面的能力，这在社交网络分析、生物信息学、金融建模等领域至关重要。“富岳”在该榜单上的表现，则进一步印证了其在处理复杂数据结构和大规模数据集时的出色表现。
ARM架构的胜利：颠覆与潜力
“富岳”的成功，最核心的亮点在于其采用了富士通自主研发的ARMv8架构的“A64FX”高性能CPU。这标志着ARM架构在高性能计算领域的崛起，并首次在最顶尖的超算竞赛中占据主导地位。
长期以来，高性能计算领域（HPC）的霸主地位一直由x86架构（如Intel的Xeon系列）所占据。x86架构以其成熟的生态系统、广泛的软件支持以及强大的单核性能，在HPC领域有着深厚的根基。然而，x86架构也面临着功耗高、同等性能下成本较高以及在特定场景（如AI）下的优化空间有限等挑战。
ARM架构，作为移动设备和嵌入式系统的“老牌劲旅”，近年来凭借其高能效比、灵活的定制化能力以及日益增长的生态系统支持，开始向高性能计算领域发起冲击。富士通的A64FX正是这一趋势的集大成者。
高能效比： ARM架构天生就以其低功耗著称。A64FX在提供强大计算能力的同时，能够有效控制功耗，这对于动辄数万甚至数十万个核心的超级计算机而言，意味着显著降低运营成本（电费、散热）以及更小的环境影响。在能源效率日益受到重视的今天，这一点尤为宝贵。
SVE（Scalable Vector Extension）支持： A64FX是首款全面支持ARMv8A架构的SVE指令集的CPU。SVE允许开发者根据实际应用需求，灵活调整向量寄存器的长度，从而最大化计算吞吐量，特别是在处理科学计算和AI中的向量化操作时，能带来显著的性能提升。这使得“富岳”在HPLAI和Graph500这类对向量计算和数据并行性要求极高的应用上，表现尤为突出。
内存集成： A64FX CPU集成了高带宽内存（HBM2），这极大地缩短了CPU与内存之间的数据传输延迟。在许多HPC应用中，内存带宽往往成为性能瓶颈。将内存集成在CPU封装内，实现了“内存随芯，近在咫尺”，显著提升了数据处理效率。
定制化与开放性： 相比于x86架构相对封闭的生态，ARM架构更具开放性和可定制性。富士通可以根据“富岳”的特定需求，对CPU设计进行优化，从而实现最佳性能。这种灵活度为未来高性能计算的发展提供了更多可能性。
“富岳”的意义：多层面的影响
“富岳”的成功，不仅仅是一项技术成就，它对整个高性能计算产业以及相关的科学研究领域都将产生深远的影响。
1. 技术范式的转变： “富岳”的登顶，可以说是对ARM架构在HPC领域潜力的“正名”。它有力地证明了ARM架构完全有能力与传统的x86架构在最顶尖的超算领域一较高下，甚至在某些方面（如能效和AI性能）展现出更强的优势。这预示着未来HPC市场的格局可能发生重大变化，ARM架构有望成为更多超级计算机设计的重要选项。
2. AI时代的加速器： 在AI浪潮席卷全球的当下，“富岳”在HPLAI榜单上的优异表现，为AI研究和应用提供了强大的算力支撑。它能够加速复杂的深度学习模型训练，推动AI技术在科学发现、药物研发、气候模拟等领域的应用落地。
3. 对日本科技产业的推动： “富岳”的成功，是日本在基础科研和高端制造领域实力的一次集中体现。它不仅提升了日本在国际高性能计算领域的地位，也为日本国内的产业发展提供了强大的技术基础和示范效应。从CPU设计到制造，再到软件生态的建设，都将带动相关产业的升级。
4. 软件生态的演进： 尽管ARM在HPC领域开始崭露头角，但与之配套的软件生态系统仍是关键。目前，许多HPC应用和开发工具仍然主要针对x86架构进行优化。不过，随着ARM在HPC领域的投入加大，以及“富岳”这样的成功案例出现，预计会有更多的开发者和软件供应商投入到ARM生态的建设中。这将是一个持续演进的过程，但“富岳”的成功无疑是一个强有力的催化剂。
5. 未来超算设计的启示： “富岳”的经验表明，未来的超级计算机设计将更加注重异构计算、能效比以及针对特定应用场景的优化。单纯追求绝对的计算速度可能不再是唯一的标准，更加平衡和高效的系统设计将是关键。
挑战与展望
当然，任何一项伟大的技术突破都伴随着挑战。“富岳”在ARM架构上的成功，也意味着需要克服一些潜在的难题：
软件移植与优化： 将大量现有的HPC软件从x86架构移植到ARM架构，并进行充分优化，需要大量的时间和资源投入。
生态系统的成熟度： 尽管ARM生态在快速发展，但与x86成熟的生态相比，仍有一定差距。例如，在编译器、调试器、性能分析工具等方面，需要进一步完善。
人才培养： 熟悉ARM架构在HPC领域应用的开发人才相对稀缺，需要加强相关的人才培养。
尽管如此，“富岳”的辉煌成就，已经为高性能计算领域打开了一扇新的大门。它不仅展示了ARM架构的巨大潜力，也为全球超算界带来了新的思考和方向。我们有理由相信，在不久的将来，ARM架构将在高性能计算领域扮演越来越重要的角色，甚至可能成为下一代超算的主流选择。这场由日本ARM超算引领的变革，才刚刚开始。
网友意见
这事儿富士通自家功劳占99%，ARM最多占1%。
为什么最近10年来人人用脚投票给ARM站队？主要是x86相关指令集受专利保护太严重了，而ARM从根本上解决了这个问题——卖IP core，也卖指令集，客户掏钱买就可以了——也因此创造了一连串的盖了帽的商业奇迹：
- 在x86的一圈专利围攻下自己啥都不可能造出来的Apple，买来ARM指令集造CPU，然后一路领跑；
- 全球安卓手机、平板的SoC供应商，也都集体站队ARM；
- 被x86围攻的Amazon的AWS，被逼自己买ARM的指令集和架构，自己造Neoverse的CPU用在自家云服务器上，并且引来了一堆诸如Ampere的公司自己开始造80核的服务器CPU；
- 已经出货上千万的、上可当成工业microcontroller、下可给小朋友当电子编程入门的树莓派，也是用的broadcom的一款ARM处理器；
- 无数个领域里的控制器，上到卫星飞机轮船大炮、下到汽车空调智能手环，ARM processor已经几乎把其他架构的芯片挤兑到非常小的市场容量中；
- 还有上面这条富士通超算的新闻。
指令集是CPU的共同语言，你继续用专利守着自己x86专利保护下的一亩三分地的整个技术栈肯定是没希望的，别人把指令集、IP core都可以分开一次性授权，在不同的场景和领域里上下游一起合作，你再想着一个人独吞整个市场肯定是不现实的。
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