IBM đưa ra mô hình mới cho siêu máy tính

(PCWorldVN) IBM có kế hoạch đưa thêm vào các dòng siêu máy tính trong tương lai nhiều bộ đồng xử lý và bộ tăng tốc để cải thiện hơn nữa tốc độ tính toán và hiệu quả về điện năng.

• Siêu máy tính góp phần chế tạo thuốc chống lão hóa
• IBM giành lại 'vương miện' siêu máy tính nhanh nhất thế giới
• Mỹ công bố siêu máy tính Titan mạnh nhất thế giới
• Siêu máy tính “made in Vietnam”
• IBM muốn phá vỡ thị trường siêu máy tính

Theo Computerworld, các siêu máy tính sử dụng kiến trúc mới này có thể xuất hiện khoảng năm sau và mục tiêu của IBM là tăng cường xử lý dữ liệu ở mức lưu trữ, bộ nhớ và xuất/nhập (I/O).

Kiến trúc mới này sẽ giúp chia nhỏ hơn nữa các tác vụ tính toán song song, giảm chu trình tính toán đối với các tác vụ cụ thể. Đây là cách để vượt qua được những hạn chế của khả năng mở rộng/thu nhỏ (scaling) hệ thống và cả mặt kinh tế của điện toán song song mà những hệ thống điện toán hiện thời vấp phải.

IBM đang đặt ra một thách thức mới cho siêu máy tính.

Bộ nhớ, lưu trữ và I/O là 3 yếu tố tăng tốc độ hệ thống nhưng hiện có vài điểm thắt cổ chai trong những model hiện thời. Mất nhiều thời gian và điện năng để liên tục chuyển những khối dữ liệu lớn giữa các bộ xử lý, bộ nhớ và bộ lưu trữ.

IBM muốn giảm lượng dữ liệu cần phải chuyển tới lui vì có thể tăng tốc độ xử lý lên đến 3 lần. Vì khi xử lý các khối dữ liệu có kích thước hàng petabyte và exabyte, việc di dời những khối dữ liệu như vậy là cực kỳ không hiệu quả và tốn nhiều thời gian.

Nhiều thập kỷ qua, IBM luôn tiên phong trong việc chế tạo những cỗ máy chạy nhanh nhất thế giới, trong đó có siêu máy tính đứng thứ 3 và thứ 5 trong danh sách Top 500 siêu máy tính mới đây. Nhưng lượng dữ liệu cần được chuyển đến các máy chủ đang vượt quá tốc độ phát triển của siêu máy tính. Hệ thống mạng không nhanh hơn, tốc độ xung nhịp bộ xử lý không tăng lên và thời gian truy xuất dữ liệu cũng không rút xuống nhiều so với trước.

Mô hình thực thi của IBM được bảo hộ bản quyền, nhưng IBM cũng tiết lộ ở mức cơ bản về mô hình này, là để giảm được kích thước các tập dữ liệu, họ phân tách thông tin trong bộ lưu trữ rồi chuyển thông tin ấy đến bộ nhớ.

Một mô hình như vậy có thể áp dụng cho các tải việc (workload) trong ngành dầu khí mà trước đây workload này phải mất hàng tháng trời mới hoàn thành.

Nếu mô hình mới vận hành thành công thì sẽ tiết kiệm được rất nhiều thời gian để các kỹ sư dầu khí có thể quyết định khoan hay không.

IBM không cố thay đổi kiến trúc điện toán xưa nay như cách tiếp cận Von Neumann là dữ liệu được đẩy vào bộ xử lý, rồi bộ xử lý tính toán, rồi đẩy kết quả trả về cho bộ nhớ. Hầu hết hệ thống máy tính hiện nay đều vận hành theo kiến trúc Von Neumann này, là kiến trúc bắt nguồn từ hồi những năm 1940 do nhà toán học John von Neumann đưa ra.

Theo IBM, ở mức tính toán cơ bản, độc lập thì họ vẫn dùng cách tiếp cận Von Neumann. Nhưng ở mức hệ thống, họ đưa ra một cách phụ là dời quá trình tính toán vào ngay ở mức dữ liệu. Có nhiều cách để giảm độ trễ trong hệ thống và giảm lượng dữ liệu cần phải di chuyển.

Di dời khâu xử lý gần với bộ lưu trữ hoặc bộ nhớ không phải là quan điểm mới. IBM từng tạo các ứng dụng và máy chủ để CPU chỉ xử lý những workload cụ thể, và tách bộ nhớ, bộ lưu trữ và các tác vụ xử lý phụ thành những bộ phận riêng. Nhưng IBM đang tìm cách tối ưu hóa toàn bộ tải tính toán của siêu máy tính có liên quan đến các tác vụ như dựng hình, giả lập, ảo hóa và phân tích chuyên sâu đối với các tập dữ liệu kích thước lớn.

Mô hình này sẽ phù hợp cho các lĩnh vực như khai khoáng dầu khí, sinh vật học, phân tích và dự báo thời tiết và nghiên cứu chất liệu. Các ứng dụng sẽ cần viết lại cho phù hợp với các mức xử lý khác nhau và IBM đang bắt tay với các công ty, viện nghiên cứu và các nhà khoa học để tạo các mô hình phần mềm thích hợp cho các lĩnh vực chủ chốt trên.

Siêu máy tính nhanh nhất ngày nay được đo bằng công cụ benchmark LINPACK, là công cụ đo khả năng tính toán dấu chấm động. IBM không phải là không quan tâm tới danh sách Top 500 nhưng họ cũng quan tâm đến cách tiếp cận khác để cải thiện tốc độ xử lý của siêu máy tính. LINPACK là công cụ tốt để đo hiệu năng siêu máy tính nhưng nó chưa toàn diện, như chưa thể đo chính xác được các yếu tố xử lý chuyên biệt như xử lý số nguyên và FPGA.

Theo Insight 64, các tổ chức chế tạo ra những siêu máy tính thường xây dựng ứng dụng tận dụng LINPACK. Nhưng tốc độ thực sự của siêu máy tính cần đo theo các ứng dụng chuyên dụng cụ thể, không thể dựa vào chỉ một LINPACK.

Cũng có một số công ty đang phát triển cách thức mới để truy cập và xử lý dữ liệu. D-Wave Systems đưa ra chiếc máy tính lượng tử đầu tiên và duy nhất trên thế giới cho đến nay, hiện được NASA, Lockheed Martin và Google sử dụng để chạy một số tác vụ chuyên biệt. Những công ty khác đang ở giai đoạn thử nghiệm.

IBM cũng có một máy tính thử nghiệm với một chip được thiết kê mô phỏng giống với não bộ của người. Chiếc Machine của HP cũng có một loại bộ nhớ mới gọi là memristor với tốc độ truyền dữ liệu ngang ngửa tốc độ ánh sáng.