“Đa lõi” thách thức mới của ngành CNTT

Cuộc đua “đa lõi” của các nhà sản xuất bộ vi xử lý máy tính đã và đang đặt ngành công nghiệp phần cứng và phần mềm thế giới trước những thách thức khó vượt qua.

Ít người biết rằng, nền tảng phần cứng và các công cụ lập trình phần mềm hiện nay của thế giới CNTT chỉ có thể làm việc với các dòng vi xử lý (chip) có từ 4 lõi trở xuống. Trong khi đó, các hãng sản xuất chip vẫn đang ráo riết trong cuộc đua “đa lõi” mà không biết rằng chính họ đang đặt ra một thách thức không nhỏ cho cả thế giới CNTT.

Càng nhiều, càng… vô ích

Bấy lâu nay người dùng thường có một suy nghĩ rằng một chiếc máy tính (PC) có bộ vi xử lý càng nhiều lõi thì có tốc độ càng nhanh và họ luôn tỏ ra rất háo hức với tin một nhà sản xuất nào đó tung ra sản phẩm chip có nhiều lõi hơn. Điều này chỉ đúng một phần, các chuyên gia tại Triển lãm Multicore Expo (được tổ chức tại Santa Clara, bang California – Hoa Kỳ tuần trước) đã lên tiếng cảnh báo rằng, tất cả những nỗ lực đưa thêm thật nhiều lõi vào một con chip của các nhà sản xuất sẽ chỉ là vô nghĩa nếu như ngành công nghiệp phần cứng và phần mềm của thế giới không chuyển mình thật nhanh để theo kịp xu hướng này.

Nền tảng phần cứng và phần mềm của CNTT thế giới hiện chỉ có thể tương thích
với các CPU 4 lõi trở xuống

Ngày nay, hầu hết các nhà phát triển phần mềm vẫn đang cho ra đời những sản phẩm với phương thức truyền thống hoạt động dựa trên một bộ vi xử lý đơn lõi. Các chuyên gia điện toán thế giới đều thống nhất một quan điểm, hầu hết các sản phẩm phần mềm và phần cứng hiện nay đều chỉ có thể làm việc được với các bộ vi xử lý 4 lõi trở xuống. Với các sản phẩm truyền thống, nếu đưa chúng vào hoạt động với các con chip có trên 4 lõi, sự cố ngay lập tức phát sinh. Hãng nghiên cứu thị trường CNTT nổi tiếng Gartner mới đây cũng đã phải lên tiếng cảnh báo cả thế giới về thực trạng này.

Phần mềm: Tiến thoái lưỡng nan

Theo ông Linley Gwennap – Chủ tịch của tập đoàn The Linley (hãng chuyên phân tích, tư vấn doanh nghiệp trong lĩnh vực bán dẫn và công nghệ), cuộc đua của Intel, Sun, AMD… đang đặt ra cho hàng loạt các hãng phần mềm một nhiệm vụ nan giải: Viết lại sản phẩm. Các nhà sản xuất chip và xây dựng hệ thống đã nhận ra vấn đề “trục trặc phần mềm” trước tiên và chính họ cũng là những người buộc phải tìm cách giải quyết nếu không muốn sản phẩm của mình làm ra chỉ để “làm cảnh”. Nhưng quan trọng nhất là những công cụ lập trình để cho ra các phần mềm chạy trên nền tảng đa lõi lại chưa xuất hiện. Cách đây một năm, hãng sản xuất chip Intel và hãng phần mềm Microsoft đã quyết định hợp tác, đầu tư tới 20 triệu USD để xây dựng 2 trung tâm nghiên cứu giải quyết vấn đề này.

Cho đến nay, hầu hết các phần mềm đều được xây dựng dựa trên nguyên lý “điện toán song song” nên khả năng hoạt động đa tác vụ rất hạn chế. Trong khi đó, cuộc đua đa lõi vẫn không có dấu hiệu dừng lại khi mà mới đây, hãng Intel tuyên bố đang tiến hành xây dựng và chuẩn bị cho ra đời thế hệ chip Nehalem với 8 lõi, còn hãng sản xuất chip PC thứ 2 thế giới là AMD cũng không vừa khi tuyên bố sẽ cho ra sản phẩm chip 12 lõi dành cho máy chủ. Không chỉ thêm lõi, các hãng này còn tiếp tục gia tăng khả năng của công nghệ siêu phân luồng giúp cho mỗi lõi có thể thực hiện nhiều tác vụ cùng một lúc.

Giải pháp trước mắt của ngành công nghiệp phần mềm là buộc phải viết lại (lập trình) các sản phẩm hiện có để khai thác tối đã khả năng của những con chip đa lõi. Nhưng “bước lùi” này của họ cũng không hề dễ dàng vì đòi hỏi nhiều thời gian và còn có khả năng phát sinh thêm nhiều lỗ hổng nữa.

Bên cạnh việc thiếu công cụ lập trình mới, một nguyên nhân khác khiến cho các hãng phần mềm vẫn chưa hào hứng với việc theo đuổi trào lưu đa lõi là việc họ vẫn có thể dùng công cụ cũ với một chút cải biến để phục vụ cho các chương trình đơn giản như xử lý hình ảnh hay video. Điển hình nhất của hình thức này là hãng Adobe và dòng sản phẩm trình biên tập ảnh Photoshop. Họ đã viết lại chương trình Photoshop bằng các công cụ cũ và vẫn trên nền tảng chip x86 nhưng đã được điều chỉnh để có thể hoạt động tốt với các dòng chip thế hệ mới và tốc độ làm việc nhanh gấp 3-4 lần.

Phần cứng: Chưa có giải pháp

Tuy không đến nỗi bế tắc như phần mềm nhưng nhiệm vụ đặt ra cho các nhà sản xuất phần cứng cũng không hề nhỏ. Việc sử dụng các dòng chip đa lõi trên hệ thống cũ giống như việc ai đó thay động cơ của một chiếc xe siêu tốc vào bộ khung của chiếc xe bình dân. Tốc độ chắc chắn được cải thiện nhưng độ rủi ro về hệ thống cũng theo đó tăng lên với cấp số nhân. Dễ thấy nhất là việc các hệ thống hiện nay trên thế giới không thể có đủ bộ nhớ cho các dòng chip mới này và đường truyền tín hiệu nội bộ hệ thống (bus) không đủ băng thông. “Yêu cầu đầu tiên và tối thiểu của việc bổ sung CPU trên mỗi con chip là phải có đủ bộ nhớ và đường truyền cho chúng hoạt động. Nhưng vấn đề này lại chưa thể giải quyết trong một thời gian ngắn”, Linley Gwennap nói.

Việc cố tình sử dụng bộ nhớ và bus cũ cho những con chip đa lõi không chỉ khiến tác dụng của chúng không thể phát huy mà còn gây ra tình trạng “thắt cổ chai” trong quá trình làm việc. “Khi đó, thay vì nhanh hơn, những con chip đa lõi khiến bạn mất thời gian và bực mình hơn mà thôi”, Linley Gwennap kết luận.