德国“朱庇特”超级计算机：揭秘欧盟首台百亿亿次级计算巨兽

6月发布的最新Top500超级计算机排行榜中，备受期待的“Jupiter”系统终于亮相。这台位于德国尤利希研究中心（Forschungszentrum Jülich）的混合CPU-GPU超级计算机是欧盟EuroHPC联合项目的首个成果。尽管最初希望使用欧洲自产的定制CPU和XPU，但最终Jupiter主要采用了Nvidia的技术，这反映了欧洲在芯片独立方面面临的挑战。 Jupiter系统的配置和性能 1. 系统架构： Jupiter是由Atos旗下Eviden和德国高性能计算系统设计师ParTec联合建造的。这台超级计算机采用模块化设计，包括基于SiPearl Rhea1 Arm服务器CPU的Universal Cluster模块和基于Nvidia Grace CPU和Hopper GPU的GPU Booster模块。每个Jupiter节点包含两个计算板，每块板有四组Grace-Hopper超级芯片。此外，每个节点还配备了两块双端口400 Gb/s ConnectX-7 NDR InfiniBand卡，为每个超级芯片提供网络连接。 2. 性能数据： Jupiter的GPU Booster模块在6月的Top500排行榜上位列第四，表现出强大的性能。该模块使用4,801,344个核心进行测试，其中3,106,752个核心分配给GPU，剩下的1,694,592个核心属于CPU主机。根据测试，每块Grace CPU有72个核心，总共需要23,536块Grace-Hopper超级芯片。这些Hopper H200 GPU每个拥有96 GB或141 GB的HBM3内存，峰值理论性能为33.5 TFLOPS FP64浮点精度。这意味着整个GPU Booster模块的理论峰值性能为788.5 PFLOPS FP64。然而，根据Top500认证，实际测试的机器达到了930 PFLOPS的峰值性能（Rpeak）和793.4 PFLOPS的HPL性能（Rmax），这表明H200 GPU可能在液冷条件下进行了超频。 3. 计算效率： Jupiter的GPU Booster模块计算效率达到了85.3%，即HPL性能除以峰值性能。这一效率显著高于同期安装的其他两个使用HPE Slingshot以太网互连的Grace-Hopper集群——“Isambard AI”（77.7%）和“Olivia”（78.6%）。即使在网络需求更高的情况下，Jupiter GPU Booster模块仍能保持高效的能源利用，其能效为60 gigaflops/watt，这与美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的前沿（Frontier）超级计算机和劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）的埃尔卡皮坦（El Capitan）超级计算机相当。 4. 存储和网络： Jupiter还配备了一套高性能存储系统，包括29 PB的闪存阵列用于临时存储，300 PB的磁盘存储模块用于长期存储，以及700 PB的磁带库。网络方面，整个系统由Nvidia的Quantum-2 InfiniBand fabric组成，具备25,400个终端点、867个交换机和50,800条链接，总计101,600个逻辑端口。这种高效的网络设计有助于实现更好的计算性能和可扩展性。 事件的时间线和背景 1. 初步开发： 2018年，尤利希研究中心首次部署了混合CPU-GPU超级计算机“Jewels”，并在随后几年进行了多次升级。2020年，Jewels添加了一个基于AMD Rome CPU和Nvidia Ampere GPU的Booster Module。 2. 最新进展： 2024年5月，尤利希研究中心的一次报告详细介绍了Jupiter的设计规划。2024年9月，关于Jupiter节点的更多技术细节被公布。2025年6月，Jupiter的GPU Booster模块在Top500排行榜上崭露头角，展示了其实力。 3. 项目资金： Jupiter的核心资助资金为约5亿欧元（约合5.76亿美元），其中一半来自欧盟EuroHPC，德国联邦教育部和研究部提供了1.25亿欧元，北莱茵-威斯特法伦州提供了1.25亿欧元。这笔资金中的2.73亿欧元（约合3.15亿美元）用于硬件、软件和服务，其余部分则用于电力、冷却和运营人员。 业内评价及公司背景 虽然Jupiter未能完全使用欧洲自产的芯片，但它在计算性能和能效方面的表现仍然令人印象深刻。Eviden和ParTec作为主要承包商，为项目提供了重要的技术支持和安装服务。SiPearl的Rhea1 CPU虽然在数量上较少，但仍标志着欧洲在高性能计算领域实现一定程度的独立性。Nvidia在这笔交易中似乎给予了尤利希研究中心非常优惠的价格，可能是为了进一步推广其技术和市场份额。总体来看，Jupiter不仅是技术上的突破，也是国际合作和自主发展的象征。