Siêu máy tính làm từ thiết bị di dộng

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.

Siêu máy tính làm từ thiết bị di dộng
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.











Sieu may tinh lam tu thiet bi di dong


Sieu may tinh exaflop che tao tu CPU cua thiet bi di dong dang dan duoc hoan thien voi ki vong la buoc dot pha trong cong nghe dien toan toan cau.


Mot so tap doàn công nghe Châu Âu dang muon hoàn thien các siêu máy tính su dung bo xu lý CPU cua smartphone và tablet. Không chi dung lai o siêu máy tính mà ho dang còn có ý dinh huong toi toc do exaflops (ty ty phép tính /giây) nhanh gap 1000 lan hieu suat hien nay. Thuat ngu Siêu Tính Toán duoc dùng lan dau vào nam 1920 de nói den nhung bang tính (tabulators) lon cua IBM. Trong nhung nam 1970-80, các siêu máy tính dang nhu Cray không khác gì may mot PC lon cua doanh nghiep, chi chua bo xu lí và dã tung duoc thiet ke de tao ra toc do tính toán nhanh nhat.

Sieu may tinh lam tu thiet bi di dong
Cray 1: Siêu máy tính tu thap niên 70.


Nhung nam 1990-200, máy tính cá nhân và máy tính xách tay dã chiem uu the trong công viec hang ngày còn các siêu máy tính dã tro thành mot to hop cua hàng tram, hàng trieu bo xu lý cua PC, máy chu. Siêu máy tính nhanh nhat the gioi hien nay là Tianhe-2 cua Trung Quoc, voi 3,1 trieu nhân xu lí Intel Xeon nhung hieu nang chi dat khoang 5% so voi mot máy exaflop.


Vì the, trong thoi dai máy tính bang và smartphone thì viec thuc hien các siêu máy tính dua trên tu các công cu di dongg ngày nay chi là van de thoi gian. Các nhân ARM duoc thiet ke de chay trên smartphone và tablet nho gon khien viec mot siêu máy tính duoc dung nên tu dó có the cho toc do nhanh và ít ton dien nang hon.


Hien tai cung là thoi dai cua hieu nang tính toán cao hay còn goi HPC(High Performance Computing) thuong bi han che boi thiet bi và kha nang tiêu thu dien, dieu dó dong nghia voi viec han che kha nang mo rong cua các siêu máy tính.


Du án Mont-Blanc vào nam 2011 tai Trung tâm siêu máy tính Barcelona duoc xem nhu là mot trong nhung no luc de giam tai các han che cua siêu máy tính. Siêu máy tính này xu dung 256 bo vi xu lí bon nhân NVIDIA Tegra 3, 256 bo xu lí do hoa GeForce 520MX và 1TB bo nho RAM DDR3 de hoat dong. Voi cau hình nhu the này, máy có the tính duoc 38 teraflops trong mot giây nhung chi ton 1W dien cho moi 7,5 gigaflops.


Du án Mont-Blan.


Tính den thoi diem hien tai thì du án này dã có 14 doi tác và 22 trieu Euro de phát trien nham dua ra san pham hoàn chinh vào nam 2015.
Hien nay siêu máy tính này dang duoc trang bi CPU lõi kép Exynos 5 cua Samsung và mot he thong chip SoC (System on Chip - tích hop tat ca các thành phan và he thong dien tu trên mot vi mach) Cortex-A15 cua ARM. Kha nang tiêu thu nang luong cua siêu máy tính này chi vào khoang 1/15 hoac 1/30 so voi he thong HPC hien nay.


Jean-François Lavignon, nguoi dung sau du án Mont-Blanc cho biet, hien nay Intel CPU x86 van là bo xu lý cho hieu suat tot nhat cho hau het các siêu máy tính. Và ông hy vong rang bo vi xu lý x86 ket hop voi vi xu lý gia toc nhu GPU se tiep tuc thong tri danh sách Top500 cua các siêu máy tính có hieu suat nhanh nhat the gioi. Tuy nhiên Lavignon cung cho biet các siêu máy tính dua vào ARM duong nhu là mot su dau tu khôn ngoan dành cho tuong lai.


Jack Dongarra, giáo su khoa hoc máy tính tai Dai hoc Tennessee cho rang các nhân xu lý ARM là mot dieu thú vi nhung trong tuong lai gan khó có the dat toi kien trúc siêu máy tính Exascale. Hoi tháng 12 vua qua, Nhat Ban dã công bo ke hoach tao ra siêu máy tính exaflop vào nam 2020 bang viec su dung các bo vi xu lý thông thuong. Mot trong nhung tro ngai lon nhat cua siêu máy tính là nang luong tiêu thu.


He thong Exascale Nhat Ban se su dung bo vi xu lý trên thi truong voi các GPU se tiêu thu khoang 30-40 megawatt dien. Mot megawatt moi nam tai My có giá khoang 1 trieu USD. Vì vay chi riêng chi phí nang luong su dung dã vào khoang 30-40 trieu USD/nam, mot con so khá lon can phai giam tai trong tuong lai.




Siêu máy tính làm từ thiết bị di dộng

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.
Giới thiệu cho bạn bè
  • gplus
  • pinterest

Bình luận

Đăng bình luận

Đánh giá