CCXiQi


10 siêu máy tính mạnh nhất thế giới và những xu hướng phát triển

Xem chủ đề cũ hơn Xem chủ đề mới hơn Go down

Bài gửi by Admin on Sat May 09, 2015 6:16 pm

10 siêu máy tính mạnh nhất thế giới và những xu hướng phát triển

avatar
Admin
Administrator
Administrator

Tổng số bài gửi : 5122
Points : 8376
Reputation : 1348
Join date : 21/11/2014
Đến từ : Tp.HCM

Xem lý lịch thành viên http://ccxiqi.forumvi.com


Siêu máy tính, hay supercomputer, là một loại máy tính rất khác với những chiếc desktop, laptop mà bạn sử dụng hằng ngày. Nó có kích thước to hơn, sức mạnh vượt trội hơn rất nhiều lần so với các máy tính cá nhân. Cũng chính vì thế mà siêu máy tính không bao giờ được dùng để soạn văn bản, chơi game pikachu mà người ta áp dụng nó vào việc nghiên cứu khoa học, xử lí, tính toán phức tạp. Trong bài viết này mình xin giới thiệu đến các bạn top 10 siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay (tính đến tháng 11/2014), kèm theo đó là những xu hướng phát triển và cách thức mà các quốc gia đang đầu tư cho lĩnh vực này.

A. Siêu máy tính là gì?

Nếu bạn chưa biết siêu máy tính là gì, bạn có thể tham khảo kĩ hơn ở bài viết Tìm hiểu cơ bản về siêu máy tính, những cỗ máy mạnh mẽ và phức tạp. Còn không thì bạn có thể đọc đoạn tóm tắt ở ngay bên dưới.

Cụm từ siêu máy tính (supercomputer) lần đầu tiên xuất hiện trong một bài báo của tờ New York World vào năm 1929 dùng để chỉ các bảng tính khổng lồ mà IBM thiết lập ở Đại học Columbia. Những 1960, kiến trúc siêu máy tính được một kĩ sư người Mỹ tên là Seymour Cray làm việc cho tổ chức Control Data Corporation (CDC) thiết kế và chiếc CDC 6600 ra mắt năm 1964 được xem là supercomputer đầu tiên của thế giới. Seymour Cray được tôn vinh là cha đẻ của siêu máy tính.

Siêu máy tính có hai loại:

Loại thứ nhất sử dụng nhiều máy tính nhỏ nằm xa nhau về mặt địa lý. Người ta sẽ kết nối chúng thành một mạng lưới, khi đó công việc sẽ được chia ra cho tất cả những chiếc máy này xử lý. Có một máy chính (Control Node) nằm ở giữa làm nhiệm vụ điều khiển và phân bổ tác vụ cho các máy con.

Loại thứ hai sử dụng một lượng lớn CPU đặt gần nhau, và người ta gọi đây là computer cluster và đây là kiểu điện toán tập trung. Những CPU này thường nằm trong nhiều máy tính giống nhau, lân cận nhau (gọi là các node, node card hay computer node) và chúng được kết nối nhằm tạo ra một hệ thống lớn hơn, hoàn chỉnh hơn. Người ta xem cả hệ thống như một siêu máy tính duy nhất. Trong bài viết này chủ yếu nói đến loại thứ hai, và loại hai cũng đang chiếm hơn 80% siêu máy tính trên toàn cầu.

Nếu như ở PC, laptop, tablet, smartphone người ta sẽ tiến hành benchmark để biết được sức mạnh của máy thì trên siêu máy tính cũng y như thế. Tuy nhiên, khả năng tính toán của siêu máy tính được đo lường bằng FLOPS (FLoating Point Operations Per Second - phép tính dấu chấm động thực hiện trong mỗi giây), trong khi máy tính bình thường thì đo bằng MIPS (instructions per second - số chỉ dẫn được thực hiện trong mỗi giây). FLOPS có thể được thêm một số tiếp đầu ngữ trong hệ đo lường SI như tera- (TFLOPS, tức 10^12 FLOPS, đọc là teraflops), peta (10^15 FLOPS).

B. TOP 10 siêu máy tính tính đến tháng 11/2014


1. Tianhe-2:

Được đặt tại Đại học Quốc gia chuyên về Công nghệ Quốc Phòng tọa lạc ở tỉnh Quảng Đông, Trung Quốc, Tianhe-2 hiện đang là siêu máy tính mạnh mẽ nhất trên toàn cầu với hiệu năng đạt mức 33,86 petaflops. Với khả năng thực hiện cả triệu tỉ phép tính mỗi giây, cỗ máy này được dùng để mô phỏng, phân tích số liệu khoa học cũng như ứng dụng vào việc bảo mật cho chính phủ nước sở tại. Bên trong Tianhe-2 có 16.000 node máy tính, mỗi node có 2 CPU Intel Xeon đời Ivy Bridge, 3 coprocessor Xeon Phi, RAM 88GB. Tính chung lại thì có khoảng 3.120.000 nhân xử lý trong hệ thống. Được biết cái tên Tianhe trong tiếng Hoa có nghĩa là Thiên hà.



2. Titan

Hệ thống này được phát triển từ dựa trên nền tảng Cray XK7 và đặt ở Phòng quan sát quốc gia Oak Ridge ở Tennessee. Nó sử dụng 200 tủ chứa và nằm trong khuôn viên rộng 404 mét vuông. Mỗi tủ chứa được cấp dòng điện 480V và tổng cộng cả hệ thống có thể tiêu thụ đến 8,2MW điện. Titan sở hữu 18.688 node, mỗi node có một CPU AMD Opteron 6274 16 nhân, 32GB RAM DDR3 và GPU NVIDIA Tesla K20X GPU (6GB vRAM) dùng để tăng cường sức mạnh cho CPU. Có tất cả 299.008 nhân xử lý trong Titan và tổng dung lượng bộ nhớ của máy là 693,6 TiB (tebibyte, một đơn vị tính bộ nhớ dạng nhị phân, tức cỡ 762,9 terabyte theo dạng thập phân).


Titan có thể được sử dụng cho bất kì mục đích khoa học nào. Trước đây nó từng được ứng dụng vào lĩnh vực vật lý ở cấp phân tử, xây dựng mô hình thời tiết, mô phỏng phản ứng hạt nhân, tính toán phương trình chất lỏng, nghiên cứu các loại hạt vật chất, nghiên cứu siêu tân tinh...

Titan sẽ được thay thế bởi siêu máy tính IBM Summit vào năm 2018.

3. Sequoia

Trước đây Sequoia từng đứng đầu, giờ thì nó nằm ở hạng 3. Đây là một siêu máy tính được đặt tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley ở bang California, Mỹ. Người ta xài nó chủ yếu để nghiên cứu, đánh giá các vũ khí hạt nhân cũ của Mỹ, đồng thời thực hiện thí nghiệm mô phỏng với phản ứng tổng hợp hạt nhân. Nó cũng có thể được xài cho các mục đích khoa học năng lượng, thiên văn học, nghiên cứu não người, theo dõi sự thay đổi của khí hậu.



Sequoia có sức mạnh 17,1 petaflops và sử dụng thiết kế siêu máy tính Blue Gene của IBM. Nó được trang bị 96 rack với 98.304 node máy tính, mỗi node có một CPU PowerPC A2 16 nhân và 16GB RAM. Tổng cộng hệ thống có 1.572.864 nhân và xấp xỉ 1,5PB bộ nhớ. Khu vực chứa Sequoia có diện tích 280 mét vuông.

4. K computer

Siêu máy tính này đặt ở Viện nghiên cứu cao cấp ngành khoa học điện toán ở tỉnh Kobe, Nhật và nó do Fujitsu thiết kế. K computer có sức mạnh 10,5 petaflops và dùng để "giải quyết những thách thức về năng lượng, sự bền vững của môi trường, sức khỏe, biến đổi khí hậu, công nghiệp, vũ trụ". Máy xài 864 tủ chứa, tổng cộng có hơn 640.000 nhân xử lý, mỗi node có 1 CPU 8 nhân SPARC64 VIIIfx 2GHz và 16GB RAM.



5. Mira

Thêm một siêu máy tính dựa theo thiết kế IBM Blue Gene. Mira nằm ở Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, bang Illinois, Mỹ và được sở hữu bởi Bộ năng lượng Hoa Kỳ. Mira là một trong những siêu máy tính có mức độ sử dụng năng lượng hiệu quả cao nhất và sức mạnh đạt con số 8,58 petaflops. IBm quảng cáo rằng nếu mỗi người dân Mỹ thực hiện một phép tính trong mỗi giây thì họ sẽ cần một năm để có thể làm được những gì Mira tính toán trong vòng 1 giây. Mira hiện đang được xài cho các mục đích về khoa học vật liệu, nghiên cứu thời tiết, địa chấn học và hóa học.



6. Piz Daint

Được đặt tên theo một ngọn núi thuộc dãy Alps, sản phẩm này nằm tại Trung tâm siêu máy tính quốc gia Thụy Sĩ. Piz Daint được phát triển dựa trên nền Cray XC30 và có sức mạnh 6,27 petaflops. Máy chủ yếu được dùng để mô hình hóa thời tiết và khí hậu, vật lý thiên văn, khoa học vật liệu và khoa học đời sống. Piz Daint sử dụng nhiều nhân CPU Intel Sandy Bridge xung nhịp 2,6GHz kết hợp với GPU NVIDIA Tesla K20X. Tại cơ sở nghiên cứu nói trên còn có một số siêu máy tính yếu hơn.



7. Stampede

Mẫu siêu máy tính này do Dell sản xuất và nó có sức mạnh là 5,1 petaflops, tọa lạc ở Trung Tâm Điện toán cao cấp Texas, Mỹ. Nó có tổng cộng 462.462 nhân xử lý và phục vụ cho việc nghiên cứu thuốc ở cấp độ phân tử, dự báo thời tiết, thiên văn học...



8. Juqueen

Đây là siêu máy tính duy nhất của Đức trên top 10. Nó có 458.752 nhân và có sức mạnh 5 petaflops. Đây cũng là sản phẩm được thiết kế dựa trên kiểu IBM BlueGene. Juqueen dùng để nghiên cứu khoa học thần kinh, sinh học, thời tiết và vật lý lượng tử.



9. Vulcan

Vulcan cũng gần giống như Juqueen, tuy nhiên sức mạnh chỉ đạt 4,29 petaflops và nằm ở Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore ở bang California, Mỹ. Cơ sở này vừa ký hợp đồng với IBM, NVIDIA và Mellanox để lắp một chiếc supercomputer mới mang tên Sierra vào năm 2017. Họ hy vọng có thể cải thiện việc nghiên cứu mô hình vũ khí hạt nhân trên máy tính mà không phải thử nghiệm thực tế trong lòng đất.

10. *Tối mật, không có tên*

Chiếc siêu máy tính này được đặt tại một cơ sở bí mật của chính phủ Mỹ, nó không có tên và cũng không ai biết nó nằm ở đâu ngoại trừ những người tham gia vào dự án. Chúng ta chỉ biết rằng nó được phát triển dựa trên hệ thống Cray CS-Storm và có sức mạnh 3,57 petaflops. Đây là chiếc máy tính hiệu năng cao có mức độ sử dụng năng lượng tốt nhất hiện nay.

C. 3 xu hướng phát triển chính của siêu máy tính

Liệu kích thước có là yếu tố quan trọng nhất?

Andy Grant, giám đốc mảng điện toán hiệu năng cao và big data của Trung tâm Thông tin Bull cho biết: "Với một số người, kích thước siêu máy tính vẫn còn là yếu tố quan trọng trong lĩnh vực điện toán cao cấp. Họ nói rằng những supercomputer càng lớn thì sẽ càng chạy được những mô phỏng thực tế hơn, phân tích dữ liệu có ích hơn và đưa ra những tiến bộ khoa học sáng tạo hơn. Tuy nhiên, điều này chỉ đúng ở buổi đầu của kỉ nguyên siêu máy tính hồi nửa thế kỉ trước khi mà công nghệ được dùng cho các lĩnh vực chuyên môn như dự báo thời tiết, chuyển mạch điện thoại, thử nghiệm vũ khí hạt nhân".

Ông nói thêm, rằng trong thời buổi của điện toán đám mây như hiện nay thì điều đó không còn chính xác. Người ta có thể sử dụng siêu máy tính dễ dàng hơn (thực chất cũng không dễ lắm, ít nhất là với những người dân thường), và nhờ sức mạnh của đám mây mà kích thước không còn là yếu tố quan trọng nhất đối với một siêu máy tính chứ không còn là kích thước. Công nghệ ảo hóa cũng giúp đỡ rất nhiều trong việc tăng cường mức độ sử dụng siêu máy tính.

Tăng hiệu quả sử dụng năng lượng

Như các bạn đã biết, siêu máy tính ngốn một lượng điện lớn khủng khiếp, không chỉ để các linh kiện chính hoạt động mà còn dùng cho hệ thống làm mát và các hệ thống bổ trợ khác. Chính vì thế, người ta muốn tiết kiệm con số này, giảm hao phí và tăng hiệu quả xài điện của từng node máy tính để có thể đưa siêu máy tính đến nhiều người hơn với chi phí thấp hơn. Thách thực hiện nay là phải giải quyết được vấn đề về điện, nhiệt lượng cũng như hiệu năng trong giai đoạn thiết kế hệ thống siêu máy tính chứ không phải đợi đến khi có máy rồi mới đi tối ưu.

Các hãng sản xuất CPU, GPU cũng cần phải tham gia vào quá trình này bởi CPU, GPU cần đưa ra được nhiều kết quả nhất có thể trên mỗi watt điện mà linh kiện tiêu thụ. Trong khi đó, nhiệt độ của hai linh kiện này cũng không được quá cao để các nhà thiết kế siêu máy tính có thể cắt bớt các hệ thống tản nhiệt. Hiện nay các công nghệ như bộ nhớ flash cũng được đưa vào xài nhằm tiết kiệm không gian, tăng tốc độ và giảm nhiệt tỏa ra.

Tiến đến Exaflop và hơn thế nữa

Mức petaflop (10^15 phép tính mỗi giây) được phá vỡ đầu tiên vào năm 2008 với siêu máy tính IBM Roadrunner. Toàn bộ những siêu máy tính hiện nay cũng đều đạt mức hiệu năng là petaflop, cao nhất là Tianhe-2 với 33,86 petaflop. Nhưng đó chỉ là ở thời điểm hiện tại mà thôi, còn trong tương lai, nhiều chuyên gia dự đoán rằng đến năm 2019 chúng ta sẽ thấy được những siêu máy tính đầu tiên có khả năng tính toán exaflop (10^18 phép tính mỗi giây), tức là nhanh hơn 1000 lần so với các cỗ máy petaflop.

Tiếp tục trong tương lai, sau exaflop sẽ là zettaflops (10^21 phép tính mỗi giây) vào rồi đến yottaflops (10^24 phép tính mỗi giây) vào năm 2030 theo dự đoán của các chuyên gia làm việc cho trang TOP500.

Nhưng tóm lại thì những con số này có ý nghĩa ra sao? Nó có nghĩa là các chuyên gia sẽ thực hiện những bài toán của họ nhanh hơn, các mô hình được xây dựng chính xác hơn, dự báo thời tiết đúng hơn ở khoảng thời gian xa hơn, các siêu máy tính cũng trở nên thông minh hơn và có thể bắt chước một phần suy nghĩ trong não người. Nhiều vật liệu, thuốc men, lý thuyết khoa học mới cũng có thể được sinh ra từ những chiếc siêu máy tính "khủng khiếp" này.


| CCXiQi's Facebook | Hướng Dẫn Sử Dụng Diễn Đàn | Hãy nhấn "Cảm Ơn" |
| Hãy Chia Sẻ Link Diễn Đàn CCXiQi và Mời Bạn Bè Tham Gia Tại CCXiQi |
Về Đầu Trang Go down
  • Trả lời chủ đề này

Xem chủ đề cũ hơn Xem chủ đề mới hơn Về Đầu Trang


Permissions in this forum:
Bạn không có quyền trả lời bài viết