Siêu máy tính Roadrunner lừng lẫy một thời ngừng hoạt động

Cách đây 5 năm, chiếc siêu máy tính Roadrunner được IBM phát triển ra để mô hình hóa sự phân hủy của kho vũ khí hạt nhân của Mỹ.

Tại thời điểm đó, Roadrunner cho sức mạnh tính toán mà không có chiếc máy tính nào trên thế giới có thể đạt tới: 1 petaflop (1 triệu tỷ phép tính mỗi giây). Với sức mạnh của mình, Roadrunner đã giành vị trí siêu máy tính mạnh nhất thế giới ở tận 3 thời điểm: tháng Sáu năm 2008, tháng 11 năm 2008, và tháng Sáu năm 2009.

Tuy nhiên, cho tới hôm nay, Roadrunner đã trở nên lỗi thời và vừa mới đây, nó đã được cho “nghỉ hưu”. Dưới sự điều hành của Phòng Thí nghiệm quốc gia Los Alamos thuộc Bộ Năng lượng Mỹ ở New Mexico, Roadrunner sẽ được tận dụng để nghiên cứu trong một thời gian ngắn nữa trước khi bị phá bỏ hoàn toàn, mặc cho hiện nay, nó vẫn đang chiếm vị trí thứ 22 trong danh sách 500 siêu máy tính mạnh nhất. Nguyên nhân của sự phá bỏ này là do Roadrunner đã lỗi thời và nó tiêu tốn quá nhiều điện.

“Trong suốt 5 năm hoạt động, Roadrunner là một phần của Cục An ninh hạt nhân quốc gia, đóng vai trò quan trọng trong chương trình Stockpile Stewardship (một chương trình về nghiên cứu kho hạt nhân). Roadrunner là một hệ thống mạnh mẽ, đảm nhiệm các công việc tính toán về ngăn chặn hạt nhân, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong các chương trình khoa học khác” – Phòng thí nghiệm Los Alamos cho biết trong một công bố.

Roadrunner có giá trị hơn 120 triệu USD và là một hệ thống với 296 rack server, chiếm diện tích 6000 feet vuông, được kết nối với nhau bằng dây cáp InfiniBand. Trái tim của cỗ máy là 122.400 nhân xử lý. Roadrunner là một hệ thống lai, sử dụng CPU PowerXCell 8i của IBM lẫn chip xử lý Opteron 2 nhân của AMD. Chip của AMD chịu trách nhiệm xử lý các tác vụ chính, còn CPU của IBM “hoạt động như một máy gia tốc tính toán, tham gia vào các phần tính toán có cường độ cao nhất” – theo Phòng thí nghiệm Los Alamos.

Các hệ thống máy tính lai không phải là hiếm, nhưng chưa một hệ thống nào đạt đến tầm siêu máy tính. Nhiều người nghi ngờ rằng các hệ thống siêu máy tính lai như Roadrunner sẽ không thể hoạt động hiệu quả, thế nhưng thực tế đã chứng minh nghi ngờ đó là không có cơ sở.

Roadrunner đánh mất danh hiệu siêu máy tính mạnh nhất về tay Jaguar vào tháng 11 năm 2009. Jaguar cũng là một siêu máy tính thuộc Bộ Năng lượng Mỹ, sử dụng vi xử lý Opteron của AMD với vi xử lý Cray. Jaguar cho sức mạnh 1,76 petaflop và cho tới nay vẫn tồn tại như là một phần của siêu máy tính mạnh nhất thế giới là Titan. Titan đạt danh hiệu siêu máy tính số một vào hồi tháng 11 năm ngoái, với sức mạnh tính toán 17,6 petaflop.

Nguyên nhân đóng cửa

Các siêu máy tính hiện nay đang hướng tới sức mạnh xử lý tầm exascale, với 1 exascale mạnh hơn 1 petaflop tới 1000 lần. Tuy nhiên, các yếu tố khác cũng không thể bỏ qua đó là tính hiệu quả về điện năng tiêu thụ, cũng như sự cân nhắc về hiệu năng/giá thành của hệ thống.

Các hệ thống với sức mạnh petaflop chưa phải đã lỗi thời ở thời điểm hiện tại. Một siêu máy tính đạt tới tầm 1 petaflop vẫn có thể nằm trong danh sách 25 siêu máy tính mạnh nhất. Roadrunner cũng là một hệ thống như thế. Nó vẫn đủ mạnh để thực hiện các công việc tính toán ở tốc độ cao. Tuy nhiên, nguyên nhân khiến nó phải “nghỉ hưu” sớm nằm ở mức điện năng mà nó tiêu tốn.

Tháng 11 năm 2012, người ta tính toán được rằng Roadrunner, siêu máy tính mạnh thứ 22, mất 2345 kilowatt điện để đạt mức tính toán 1,042 petaflop. Trong khi đó, cỗ máy đứng vị trí ngay trước nó chỉ cần 1.177 kilowatt điện để hoạt động. Cỗ máy thứ 23 (tốc độ 1,035) thì chỉ cần 493 kilowatt. “Các siêu máy tính trong tương lai sẽ phải cân nhắc nhiều hơn nữa tính tiết kiệm năng lượng. Đồng thời, trong tương lai, chúng ta cũng phải tìm ra các giải pháp mới để xử lý và lưu trữ những lượng dữ liệu khổng lồ liên quan đến các công việc tính toán lớn như vậy” – Phòng thí nghiệm Los Alamos cho biết.

Sau khi được cho đóng cửa vào hôm nay, các nhà nghiên cứu sẽ dành 1 tháng để làm các thí nghiệm về các kỹ thuật nén bộ nhớ, nhằm tìm ra các giải pháp tối ưu trong xây dựng siêu máy tính tương lai.