Những tiết lộ về siêu máy tính

Bạn đã được nghe nhiều về cụm từ "siêu máy tính", và ngay từ tên gọi, có thể bạn cũng có thể hình dung một phần về chúng: những cỗ máy với năng lực xử lý siêu cao, nhưng đằng sau còn những gì bí ẩn?

Mike McCoy - Giám đốc chương trình điện toán và mô phỏng cấp cao tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore ở Livermore, California (cũng là người chịu trách nhiệm điều hành Sequoia - chiếc siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện tại) sẽ cho chúng ta biết một số thông tin thú vị về những cỗ máy siêu mạnh này.

Siêu máy tính là gì?

Đúng như tên gọi, đó là những cỗ máy tính siêu mạnh. Sequoia - siêu máy tính mạnh nhất thế giới của IBM, là một tập hợp của nhiều hệ thống Blue Gene thế hệ thứ 3, chạy trên 1,6 triệu vi xử lý. Nó có thể đạt tốc độ xử lý tới 20 petaflop. Một petaflop tương đương 10^15 (10 triệu tỷ) phép tính/giây, có nghĩa Sequoia có tốc độ tính toán 20.300 (20 x 10^15) phép tính/giây.

Sequoia - siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay.

Toàn bộ cỗ máy này cần 3.000 gallon (hơn 11.356 mét khối) nước mỗi phút để làm mát, tiêu tốn trung bình 6 đến 7 megawatt và có khi lên tới 9,5 megawatt điện, đủ để bạn hình dung để duy trì hoạt động cho 1 chiếc siêu máy tính tốn nhiều năng lượng đến mức nào (1 megawatt tương đương 1 triệu watt điện). "Chi phí cho năng lượng là rất lớn, tương đương 6 đến 7 triệu USD mỗi năm. Đó là chưa kể nếu chúng tôi không cùng hợp tác với IBM để tối ưu hóa, mức tiêu thụ có thể lên tới 10 megawatt. 1,6 triệu nhân xử lý nằm trên 96 giá đỡ khác nhau. Mỗi giá đỡ này nặng gần 5000 pound (khoảng 2.667 kg) và tỏa ra trung bình 100 kilowatt năng lượng. Đây là số năng lượng đủ để phục vụ cho nhu cầu của khoảng 50 hộ gia đình" - McCoy cho biết.

Siêu máy tính dành cho ai?

Các nhà nghiên cứu. Cứ 6 tháng một lần, Phòng Thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore tiếp nhận khoảng 10 nhà nghiên cứu để thực hiện các dự án. Bất cứ thời gian nào đều có từ một đến bốn dự án phải sử dụng đến siêu máy tính. Những cỗ máy mạnh hơn được ưu tiên cho các dự án quan trọng hơn.

Bản thân khái niệm các nhà nghiên cứu cũng khá rộng lớn và phức tạp. Công việc của họ bao gồm từ tìm cách mô phỏng các phản ứng xảy ra trong mặt trời cho đến việc mô hình hóa các hệ thống vật lý như động cơ máy bay, khí hậu trái đất và hệ thống mạch máu người.

Các siêu máy tính chỉ dành cho các nhà nghiên cứu.

Các quyết định về chính sách quan trọng, trong nhiều trường hợp, thường dựa vào các kết quả tính toán mà các nhà nghiên cứu tìm ra, do đó, những kết quả này đồi hỏi độ chính xác rất cao - một nhiệm vụ quả thực không hề dễ dàng. "Tưởng tượng bạn phải làm việc với 1 triệu chiếc PC mỗi ngày và tất cả chúng đều phải hoạt động" - McCoy nhấn mạnh. Nếu một trong số những chiếc mạnh này gặp sự cố, các kết quả tính toán có thể sẽ trở thành vô nghĩa.

Một siêu máy tính giá bao nhiêu?

Ngoài 6 đến 7 triệu USD chi phí cho năng lượng hàng năm, một siêu máy tính "ngốn" từ 100 đến 250 triệu USD để thiết kế và lắp ráp. Đó là chưa kể đến chi phí bảo trì chúng.

Siêu máy tính có thể mạnh hơn thêm bao nhiêu?

Liệu bạn có thắc mắc vì sao Sequoia cần tới 1,6 triệu nhân xử lý? Đó là do vi xử lý không còn khả năng...mạnh hơn được nữa. "Các định luật vật lý đã bắt đầu đi đến giới hạn" - McCoy cho biết. Một trong những yếu tố giúp vi xử lý chạy nhanh hơn là tăng xung nhịp của chúng. Tuy nhiên, chúng ta không thể tăng xung theo ý thích bởi độ nóng mà vi xử lý tỏa ra có thể "đốt" luôn cả chiếc siêu máy tính đó. Nếu chúng ta không thể tìm cách giúp vi xử lý nhanh hơn, đơn giản là chúng ta phải dùng đến nhiều con chip hơn. Đó là lý do các siêu máy tính càng mạnh thì càng to lớn.

Nhưng trên lý thuyết liệu có thể tọa ra một siêu máy tính với 100 triệu nhân xử lý và tiêu thụ 100 megawatt điện? Có lẽ là không. Đó là lý do vì sao các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ có những công nghệ mới giúp máy tính đạt tốc độ 10^18 phép tính/giây.

"Tuổi thọ" của chúng?

Không quá lâu. Trong thực tế, một siêu máy tính có "vòng đời" còn thấp hơn cả chiếc máy Xbox 360. "Các siêu máy tính thường chỉ tồn tại 2 đến 2,5 năm. Tác dụng của chúng thường trong khoảng 5 năm. Sau đó, chẳng còn lý do gì mà giữ lại các cỗ máy này do chi phí bảo trì cũng như chi phí phải bỏ ra để đảm bảo hoạt động cho chúng là quá lớn. Sau "vòng đời" trên cũng là lúc bắt tay xây dựng một siêu máy tính mới" - McCoy cho biết.