Chip Intel 48 nhân có ý nghĩa gì?

Hôm 02/12, Intel đã trình diễn một bộ xử lý 48 nhân, mở đường cho sự ra đời các thế hệ máy tính siêu dữ liệu có sức mạnh đủ để làm được hơn những gì mà con người có thể.

Bộ xử lý chứa 1,3 tỷ transistor, có tên gọi là Chip đơn dùng cho máy tính cụm ảo (SCC) là thế hệ tiếp sau Bộ xử lý Ploaris 80 nhân mà dự án quy mô một ngàn tỷ phép tính của Intel đã tạo ra vào năm 2007. Không giống như bộ xử lý thế hệ trước, mô hình thế hệ thứ 2 có khả năng chạy cả những phần mềm chuẩn của chip x86 của Intel như là các dòng Core hay Pentium.

Justin Rattner, Giám đốc công nghệ của Intel nói trong một cuộc họp báo rằng, các nhân bản thân chúng không có sức mạnh khủng khiếp – gần giống với những bộ xử lý bình dân của Atom hơn là các dòng Nehalem cao cấp của Intel. Nhưng khi kết hợp lại chúng có sức mạnh khủng khiếp, và Intel có những mục tiêu đầy tham vọng đối với cả dự án này.

“Cỗ máy sẽ có khả năng hiểu được thế giới xung quanh như con người”, Rattner nói. “Chúng sẽ có thể nhìn và nghe, thậm chí là nói và làm được một số thao tác giống với khả năng của con người, và theo đó, cũng đòi hỏi những khả năng lập trình rất mạnh mẽ.”

Intel cũng đang hợp tác với các công ty đang đối mặt với những thử thách máy tính ở quy mô lớn mà ngày nay đang đòi hỏi hàng nghìn những server được nối mạng với nhau. Nó giờ đây giống như một vấn đề hiện hữu, chứ không còn giống như những thách thức mang tính khoa học giả tưởng về tương lai của máy tính.

Ý tưởng của Intel đối với chip SCC và những sản phẩm tương tự, thì Rattner cho rằng trong tương lai: “Bạn có thể thay thế một loạt các thiết bị ngày nay bằng một hoặc một số thiết bị sử dụng chip nhiều nhân như SCC”.

Cho tới nay, nhà chế tạo chip số một thế giới cũng mới chỉ tìm thấy một lỗi duy nhất và đã thử nghiệm chạy Windows và Linux trên các hệ thống sử dụng chip SCC. Công ty này cũng đã trình diễn máy tính sử dụng bộ xử lý này với phần mềm Visual Studio của Microsoft trên Windows và các thao tác khác tại sự kiện vừa qua.

Không có viên đạn bạc cho lập trình đa nhiệm

Tuy vậy, dự án quy mô ngàn tỷ phép tính về cơ bản không hướng tới một trong những thách thức lớn nhất hiện nay của ngành công nghiệp máy tính, đó là đưa các bộ vi xử lý nhiều nhân chạy những thao tác điện toán ngày nay thường được thiết kế để chạy như là một tiểu trình hoặc lệnh hơn là các nhiệm vụ độc lập chạy song song. So với trước đây, thì tần số mạch đồng hồ của bộ vi xử lý đã ngày càng trở nên nhanh hơn, giúp cho các tiểu trình đơn được thực hiện nhanh hơn, nhưng vấn đề sinh nhiệt quá mức lại khiến cho những nhà thiết kế chip thay vì tăng số nhân của bộ vi xử lý, phải làm thế nào tăng sức mạnh tính toán.

Rattner đề cập đến thách thức đối với lập trình: “Đây chưa thể là một giải pháp đầy đủ". Ông cho rằng với góc độ là một lập trình viên, thì chip SCC có nhiều điểm giống với một máy chủ có 48 nhân.

Trong khi bộ xử lý này dường như không có bất kỳ viên đạn bạc nào bắn vào thách thức lập trình đa nhiệm, nó lại có lợi thế về tính tương thích với những thiết kế máy tính hiện có. Nó có thể căn bản chạy các phần mềm cho chip của Intel, không giống như những bộ xử lý đồ họa ngày càng mạnh mẽ được chế tạo vởi các đối thủ của Intel là Nvidia và Advanced Micro Devices (AMD).

Intel giới thiệu chip 48 nhân

Tuy nhiên, hệ thống cũng có những điểm khác biệt đáng kể, dễ nhận thấy nhất là hạn chế về liên kết bộ đệm – công nghệ lưu trữ dữ liệu trong mỗi nhân với ngân hàng bộ nhớ tốc độ cao được đồng bộ với những nhân khác trên con chip. Ngược lại bộ vi xử lý Larrabee của Intel, một chip đa nhân x86 đang được phát triển để tăng cường sức mạnh đồ họa, là một mẫu thiết kế có lên kết bộ đệm rất lớn để phục vụ lưu trữ dữ liệu bằng bộ nhớ đệm.

100 con chip cho các đối tác nghiên cứu

Intel hy vọng sẽ khuyến khích giới học thuật và các đối tác khác đối mặt với các thách thức về lập trình trên chip. Vì thế, Intel dự kiến sẽ chia sẻ 100 hệ thống trên nền SCC cho các đối tác khác nhau là các công ty trong ngành và các học viện.

Microsoft là một trong số các đối tác đó. “Chúng tôi đang rất hứng thú đối với phương tiện nghiên cứu này,” Jim Larus, giám đốc dự án lập trình cụm ảo tại Microsoft Research nói.

Một tính năng nổi bật của mẫu thiết kế chip SCC là một mạng mắt lưới tốc độ cao có thể cho phép mỗi nhân liên hệ với các nhân khác, hoặc với 4 mạch điều khiển liên kết bộ nhớ. Cũng theo Rattner thế hệ đầu tiên của chip một nghìn tỷ phép tính cũng đã có mạng lưới này, nhưng mạng mắt lưới thế hệ thứ hai chỉ tiêu thụ năng lượng bằng một phần ba và được tăng cường với phần cứng và các lệnh cài đặt sẵn để giảm thiểu độ trễ trong liên lạc.

Khả năng thông tin nhanh được thiết kế như là một phần trong nỗ lực của Intel trong việc đáp ứng đòi hỏi của các đối tác của Intel, mà theo Rattner thì: “Họ hy vọng vào góc trễ thật thấp – không chỉ giữa nhân với nhân mà ở cả cấp độ bộ xử lý, giữa các bộ xử lý với nhau nữa.”

Lỗi liên kết trên con chip này có thể truyền tải 64 gigabyte dữ liệu trong một giây. Khả năng quản lý năng lượng hiệu quả hơn cũng là một tính năng của thiết kế mới. Các nhân trong bộ vi xử lý có thể được khởi động hoặc tắt trong khi con chip đang chạy.

"Tính năng khá thông minh, bởi vì điều đó đồng nghĩa với việc bộ xử lý sẽ được vận hành ở một chế độ tự tương thích. Các vi chip có thể được bật hoặc tắt tùy thuộc vào các ứng dụng,” Jon Peddie, một nhà phân tích tại Jon Peddie Research nhận xét.

Nhìn chung, bộ xử lý này tiêu tốn điện năng ở mức khoảng từ 25 tới 125 watt. Và nó được xây dựng bằng cách sử dụng quá trình chế tạo với các tính năng điện tử 45 nanomet. Nó bao gồm 24 mô-đun 2 nhân được liên kết với nhau. Một máy tính chạy trên nền bộ xử lý này sẽ có thể phục vụ với bộ nhớ lên tới 64 GB.

Chip SCC mới là thế hệ thứ hai, nhưng chưa phải là cuối cùng mà dự án quy mô ngàn tỷ phép tính của Intel hướng tới. Trong dài hạn, Intel có tham vọng cung cấp cho những lập trình viên cơ hội thử sức với những máy tính có bộ xử lý hàng nghìn nhân.