• Thứ Năm, 22/05/2014 11:40 (GMT+7)

    Siêu máy tính làm từ thiết bị di dộng

    Thạch An
    Siêu máy tính exaflop chế tạo từ CPU của thiết bị di động đang dần được hoàn thiện với kì vọng là bước đột phá trong công nghệ điện toán toàn cầu.

    Một số tập đoàn công nghệ Châu Âu đang muốn hoàn thiện các siêu máy tính sử dụng bộ xử lý CPU của smartphone và tablet. Không chỉ dừng lại ở siêu máy tính mà họ đang còn có ý định hướng tới tốc độ exaflops (tỷ tỷ phép tính /giây) nhanh gấp 1000 lần hiệu suất hiện nay. Thuật ngữ Siêu Tính Toán được dùng lần đầu vào năm 1920 để nói đến những bảng tính (tabulators) lớn của IBM. Trong những năm 1970-80, các siêu máy tính dạng như Cray không khác gì mấy một PC lớn của doanh nghiệp, chỉ chứa bộ xử lí và đã từng được thiết kế để tạo ra tốc độ tính toán nhanh nhất. 

    Cray 1: Siêu máy tính từ thập niên 70.

    Những năm 1990-200, máy tính cá nhân và máy tính xách tay đã chiếm ưu thế trong công việc hằng ngày còn các siêu máy tính đã trở thành một tổ hợp của hàng trăm, hàng triệu bộ xử lý của PC, máy chủ. Siêu máy tính nhanh nhất thế giới hiện nay là Tianhe-2 của Trung Quốc, với 3,1 triệu nhân xử lí Intel Xeon nhưng hiệu năng chỉ đạt khoảng 5% so với một máy exaflop.

    Vì thế, trong thời đại máy tính bảng và smartphone thì việc thực hiện các siêu máy tính dựa trên từ các công cụ di độngg ngày nay chỉ là vấn đề thời gian. Các nhân ARM được thiết kế để chạy trên smartphone và tablet nhỏ gọn khiến việc một siêu máy tính được dựng nên từ đó có thể cho tốc độ nhanh và ít tốn điện năng hơn.

    Hiện tại cũng là thời đại của hiệu năng tính toán cao hay còn gọi HPC(High Performance Computing) thường bị hạn chế bởi thiết bị và khả năng tiêu thụ điện, điều đó đồng nghĩa với việc hạn chế khả năng mở rộng của các siêu máy tính.

    Dự án Mont-Blanc vào năm 2011 tại Trung tâm siêu máy tính Barcelona được xem như là một trong những nỗ lực để giảm tải các hạn chế của siêu máy tính. Siêu máy tính này xử dụng 256 bộ vi xử lí bốn nhân NVIDIA Tegra 3, 256 bộ xử lí đồ họa GeForce 520MX và 1TB bộ nhớ RAM DDR3 để hoạt động. Với cấu hình như thế này, máy có thể tính được 38 teraflops trong một giây nhưng chỉ tốn 1W điện cho mỗi 7,5 gigaflops.

    Dự án Mont-Blan.

    Tính đến thời điểm hiện tại thì dự án này đã có 14 đối tác và 22 triệu Euro để phát triển nhằm đưa ra sản phẩm hoàn chỉnh vào năm 2015.
    Hiện nay siêu máy tính này đang được trang bị CPU lõi kép Exynos 5 của Samsung và một hệ thống chip SoC (System on Chip - tích hợp tất cả các thành phần và hệ thống điện tử trên một vi mạch) Cortex-A15 của ARM. Khả năng tiêu thụ năng lượng của siêu máy tính này chỉ vào khoảng 1/15 hoặc 1/30 so với hệ thống HPC hiện nay.

    Jean-François Lavignon, người đứng sau dự án Mont-Blanc cho biết, hiện nay Intel CPU x86 vẫn là bộ xử lý cho hiệu suất tốt nhất cho hầu hết các siêu máy tính. Và ông hy vọng rằng bộ vi xử lý x86 kết hợp với vi xử lý gia tốc như GPU sẽ tiếp tục thống trị danh sách Top500 của các siêu máy tính có hiệu suất nhanh nhất thế giới. Tuy nhiên Lavignon cũng cho biết các siêu máy tính dựa vào ARM dường như là một sự đầu tư khôn ngoan dành cho tương lai.

    Jack Dongarra, giáo sư khoa học máy tính tại Đại học Tennessee cho rằng các nhân xử lý ARM là một điều thú vị nhưng trong tương lai gần khó có thể đạt tới kiến trúc siêu máy tính Exascale. Hồi tháng 12 vừa qua, Nhật Bản đã công bố kế hoạch tạo ra siêu máy tính exaflop vào năm 2020 bằng việc sử dụng các bộ vi xử lý thông thường. Một trong những trở ngại lớn nhất của siêu máy tính là năng lượng tiêu thụ.

    Hệ thống Exascale Nhật Bản sẽ sử dụng bộ vi xử lý trên thị trường với các GPU sẽ tiêu thụ khoảng 30-40 megawatt điện. Một megawatt mỗi năm tai Mỹ có giá khoảng 1 triệu USD. Vì vậy chỉ riêng chi phí năng lượng sử dụng đã vào khoảng 30-40 triệu USD/năm, một con số khá lớn cần phải giảm tải trong tương lai.