TOP500

TOP500

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Le TOP500 est un projet de classification, par ordre décroissant, des 500 superordinateurs les plus puissants au monde.

Depuis juin 1993, le projet met à jour sa liste tous les six mois :

• en juin lors de l'International Supercomputing Conference, qui a lieu en Allemagne^[1] ;
• en novembre pendant l'ACM/IEEE Supercomputing Conference, qui a lieu aux États-Unis et est organisée par l'IEEE et l'Association for Computing Machinery.

Le TOP500 est réalisé par Hans Meuer de l'université de Mannheim en Allemagne, Jack Dongarra de l'université du Tennessee à Knoxville, Erich Strohmaier et Horst Simon du National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) du Lawrence Berkeley National Laboratory (LBL)^[2].

Le logiciel de test est LINPACK, un test de performance (benchmark) écrit en Fortran, contesté en 2010 mais qui, à défaut de mieux, sert pour l'instant à donner un aperçu relativement fiable de la performance des superordinateurs connus. Il effectue ces calculs sur des nombres d'une longueur de 64 bits^{[note 1]}.

Le développement des supercalculateurs se déroule dans un contexte de compétition économique et politique entre les nations développées. Il y a encore quinze ans, le TOP500 ne comptait aucun ordinateur d'origine chinoise^[3]. En 2016, la Chine détient 167 places dans ce classement et dépasse ainsi les Américains, qui en comptent 165^[4],[5]. Depuis, l'écart s'est creusé, la Chine étant en 2020 largement à la première place.

Certains grands systèmes ne figurent pas sur la liste. Le plus grand exemple est celui des Blue Waters (en) du National Center for Supercomputing Applications (NCSA), celui-ci ayant annoncé publiquement la décision de ne pas participer à la liste^[6] parce qu'ils ne pensent pas que cela indique avec précision la capacité d'un système à faire un travail utile^[7]. D'autres organisations décident de ne pas lister les systèmes pour des raisons de sécurité et/ou de compétitivité commerciale. Les machines spécialement conçues pour une certaine tâche et qui ne sont pas capables ou n'exécutent pas le benchmark LINPACK n'ont pas été incluses, comme RIKEN MDGRAPE-3 et MDGRAPE-4 (en).

Top 10 du TOP500 (en date de juin 2023)^[8]

Rang	Nom	Architecture	Bus d'interconnexion	Constructeur	Opérateur	Pays	Cœurs	Rmax Rpeak (pétaFLOPS)	Puissance (kW)
1	Frontier	HPE Cray EX235a	Slingshot-11	HPE	DOE/SC/ORNL	États-Unis	8,699,904	1194,00 1679,82	22703
2	Supercomputer Fugaku	Supercomputer Fugaku	Tofu interconnect D	Fujitsu	RIKEN Center for Computational Science	Japon	7,630,848	442,01 537,21	29899
3	LUMI	HPE Cray EX235a	Slingshot-11	HPE	EuroHPC/CSC	Finlande	2,220,288	309,10 428,70	6016
4	Leonardo	BullSequana XH2000	Quad-rail NVIDIA HDR100 Infiniband	Atos	EuroHPC/CINECA	Italie	1,824,768	238,70 304,47	7404
5	Summit	IBM Power System AC922	Dual-rail Mellanox EDR Infiniband	IBM	DOE/SC/ORNL	États-Unis	2,414,592	148,60 200,79	10096
6	Sierra	IBM Power System AC922	Dual-rail Mellanox EDR Infiniband	IBM / NVIDIA / Mellanox	DOE/NNSA/LLNL	États-Unis	1,572,480	94,64 125,71	7438
7	Sunway TaihuLight	Sunway MPP	Sunway	NRCPC	National Supercomputing Center in Wuxi	Chine	10,649,600	93,01 125,44	15371
8	Perlmutter	HPE Cray EX235n	Slingshot-10	HPE	DOE/SC/LBNL/NERSC	États-Unis	761,856	70,87 93,75	2589
9	Selene	NVIDIA DGX A100	Mellanox HDR Infiniband	Nvidia	NVIDIA Corporation	États-Unis	555,520	63,46 79,22	2646
10	Tianhe-2A	TH-IVB-FEP Cluster	TH Express-2, Matrix-2000	NUDT	National Super Computer Center in Guangzhou	Chine	4,981,760	61,44 100,68	18482

Lexique :

• FLOPS est une unité de mesure désignant les opérations par seconde. Cette unité fait ici référence à des calculs en virgule flottante double précision (DP) de 64 bits^{[note 1]} normalisé par l'IEEE. Habituellement exprimé en GFlops (gigaFlops) (milliards d'opérations par seconde), depuis l'année 2008 on parle de Tflops (téraFlops) (mille fois plus) voire de Pflops (pétaFlops) (un million de fois plus) ;
• HPL benchmark (Highly-Parallel LINPACK benchmark^[9]) est le logiciel de test effectuant des calculs mathématiques sur des superordinateurs parallèles sur la base de LINPACK.

Les résultats de chaque superordinateur sont :

• Rang : rang obtenu de la machine dans le classement ;
• Cœurs : nombre de cœurs dans la machine ;
• R_max : performance LINPACK maximale en FLOPS pour le plus gros problème tournant sur la machine ;
• R_peak : performance théorique en FLOPS de la machine.

• 
  Somme de la puissance de calcul des 500 meilleurs supercalculateurs mondiaux de 1993 à 2008. Source : TOP500.
• 
  Puissance de calcul des 500 meilleurs supercalculateurs mondiaux en novembre 2009 par pays.

Le tableau ci-dessous liste le nombre de superordinateurs du TOP500 dans chacun des pays ou territoires répertoriés. Il ne tient évidemment pas compte des supercalculateurs qui ne sont pas dans le TOP500, et ceux qui sont sortis de cette liste au fil des années.

Répartition des superordinateurs dans la liste TOP500 par pays (en date de juin 2020)^[10]

Pays ou territoires	Systèmes
Chine	226
États-Unis	114
Japon	29
France	19
Allemagne	16
Pays-Bas	15
Irlande	14
Canada	12
Royaume-Uni	10
Italie	7
Singapour	4
Brésil	4
Corée du sud	3
Arabie saoudite	3
Norvège	3
Australie	2
Russie	2
Émirats arabes unis	2
Taïwan	2
Suisse	2
Suède	2
Inde	2
Finlande	2
Espagne	1
Tchéquie	1

Par nombre de systèmes en 2018^[11]:

Note : tous les systèmes d'exploitation du TOP500 utilisent Linux, mais le Linux indiqué ci-dessus est « générique ».

Les nouveaux besoins en matière de développement durable ont poussé les professionnels à classer les ordinateurs selon des critères d'informatique verte. Le Green 500 liste classe les superordinateurs de la liste TOP500 en matière d'efficacité énergétique^[12]. Celle-ci est mesurée selon des critères de Green 500, et mesurée en flops/watt.

• Tianhe-I
• Advanced Simulation and Computing Program
• TERA-10
• Roadrunner
• AlphaServer SC45
• Blue Gene
• Earth Simulator
• Pleiades, superordinateur de la NASA
• Centre informatique national de l'enseignement supérieur (premier ordinateur français pour la recherche publique apparaissant dans le TOP500)

• (en) Site officiel
• (en) HPL - A Portable Implementation of the High-Performance Linpack Benchmark for Distributed-Memory Computers, 10 septembre 2008, sur netlib.org
• (en) Jack J. Dongarra, Piotr Luszczek et Antoine Petitet, « The LINPACK Benchmark : Past, Present, and Future », Concurrency and Computation: Practice and Experience, vol. 15, n^o 9,‎ décembre 2001, p. 803-820 (DOI 10.1002/cpe.728, lire en ligne [PDF], consulté le 13 juillet 2015)
• (en) Frequently Asked Questions on the Linpack Benchmark and Top500, 8 mai 2007, sur netlib.org
• (en) China to get top500 prize, sur happysysadm.com

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