Ngày 20 tháng 6 năm 2011 – Tại hội thảo Siêu máy tính quốc tế (ISC) diễn ra vào ngày 20 tháng 6, 2011 tại SANTA CLARA, Calif. và HAMBURG, Đức, ông Kirk Skaugen, Phó chủ tịch Tập đoàn Intel kiêm Tổng giám đốc cơ quan Trung tâm Dữ liệu đã phác họa kế hoạch của công ty nhằm đạt được hiệu năng ExaFLOP/s vào cuối thập niên này. Một ExaFLOP/s là khả năng một máy tính thực hiện một tỉ tỉ phép tính trong 1 giây, nhanh hơn gấp trăm lần so với siêu máy tính nhanh nhất hiện nay.
Theo ông Skaugen, việc đạt được mức hiệu năng exascale trong tương lai không những đòi hỏi nỗ lực hợp tác giữa ngành công nghiệp này với các chính phủ mà còn cần có nhiều hướng tiếp cận tiên phong bởi Kiến trúc đa nhân tích hợp của Intel® (Intel® MIC). Để quản lý sự bùng nổ của khối lượng thông tin được chia sẻ trên internet, tìm giải pháp cho các xu hướng trên thị trường, quản lý giá cả tăng vọt của các nhiên liệu như dầu mỏ và khí ga, và vô số các thách thức khác đòi hỏi phải tăng thêm số lượng các nguồn tài nguyên máy tính mà chỉ những siêu máy tính với hiệu năng ngày một cao đáp ứng được.
“Trong khi bộ vi xử lý Intel® Xeon® vẫn là lựa chọn cấu trúc số một của các siêu máy tính trong danh sách TOP5000 siêu máy tính hiện nay, Intel đang mở rộng sự quan tâm của mình vào mảng máy tính hiệu năng cao bằng cách tiến tới ranh giới tiếp theo với kiến trúc Đa nhân Tích hợp dành cho petascale và exascale trong tương lai.” Skaugen phát biểu: “Intel là nơi duy nhất được trang bị những công nghệ sản xuất không có đối thủ, những cải tiến kiến trúc mới, và một môi trường lập trình phần mềm quen thuộc. Đây là những yếu tố sẽ mang chúng tôi tới gần hơn với mục tiêu exascale thú vị này.”
Mở đường tiến tới hiệu năng Exaflop
Hành trình theo đuổi Định luật Moore’s kông ngừng nghỉ của Intel – tăng gấp đôi số lượng bóng bán dẫn trên bộ vi xử lí sau mỗi 2 năm để tăng cường chức năng và hiệu năng, đồng thời giảm chi phí – cùng với những phầm mềm sáng tạo, hiệu quả cao và khả năng mở rộng hệ thống vượt bậc, theo ông Skaugen, là những yếu tố chủ chốt để vượt qua giai đoạn chuyển đổi từ máy tính petascale sang một kỉ nguyên mới của máy tính exascale. Tuy vậy, bước chuyển mình này cũng kéo theo việc tăng mức tiêu thụ điện năng đáng kể.
Để giải quyết khó khăn này, Intel và các nhà nghiên cứu châu Âu đã thành lập 3 phòng thí nghiệm tại châu Âu với 3 mục tiêu: xây dựng một đối tác lâu dài ở châu Âu, tận dụng những kết quả nghiên cứu máy tính hiệu năng cao (HPC) của châu Âu, và khả năng tăng trưởng theo cấp số nhân của ngành khoa học máy tính, cơ khí và điện toán chiến lược. Một trong những mục tiêu kĩ thuật chính của các phòng thí nghiệm này là tạo ra các ứng dụng mô phỏng để tìm cách giải quyết vấn đề về hiệu điện năng khi chuyển sang hiệu năng exascale.
Intel hi vọng đến năm 2013, 100 siêu máy tính hàng đầu thế giới sẽ sử dụng 1 triệu bộ vi xử lí. Đến năm 2015, con số này được trông đợi sẽ tăng gấp đôi, và nó được dự báo sẽ đạt tới con số 8 triệu vào cuối thập kỉ. Hiệu năng của hệ thống đứng đầu trong TOP 500 ước lượng đạt tới 100 PetaFLOP/s vào năm 2015, và sẽ phá vỡ rào cản 1 ExaFLOP/s vào năm 2018. Theo dự đoán, vào cuối thập kỉ, hệ thống nhanh nhất trái đất có thể cung cấp hiệu năng tới hơn 4 ExaFLOP/s.
Lộ trình phát triển phần mềm kiến trúc Intel MIC
Kiến trúc Intel MIC là sự bổ sung chủ chốt cho những sản phẩm hiện có của công ti, bao gồm các bộ xử lí IntelXeon, và được trông đợi sẽ giúp công ti dẫn đầu kỉ nguyên điện toán exascale. Sản phẩm Intel MIC đầu tiên với tên mã "Knights Corner” được lên kế hoạch sản xuất theo công nghệ 22nnm, đặc trưng của bóng bán dẫn 3-D Tri-Gate. Intel hiện đang tiến hành chuyển giao nền tảng phát triển phần mềm Intel MIC với tên mã “Knights Ferry” cho các đối tác được chọn.
Tại ISC, Intel và một vài đối tác, trong đó có Forschungszentrum Juelich, Trung tâm Siêu máy tính Leibniz (LRZ), CERN và Viện Khoa học và Công nghệ Thông tin Hàn Quốc (KISTI), đã giới thiệu những kết quả họ đạt được với nền tảng “Knight Ferry”. Buổi trình diễn đã cho thấy cách thức kiến trúc Intel MIC cung cấp cả hiệu năng và những thuận lợi để lập trình phần mềm.
“Lợi ích về mặt lập trình của kiến trúc Intel MIC cho phép chúng ta điều chỉnh các ứng dụng chạy trên bộ vi xử lí Intel Xeon cho tương thích với nền tảng phát triển phần mềm Knights Ferry”, Giáo sư Arndt Bode thuộc Trung tâm Siêu máy tính Leibniz phát biểu, “Việc này ban đầu được phát triển và tối ưu hóa cho bộ vi xử lí Intel Xeon, nhưng nhờ dòng chương trình đã quen thuộc nên giúp chúng tôi có thể tối ưu hóa mã cho kiến trúc Intel MIC chỉ trong vòng vài tiếng và đạt được hiệu năng trên 650 GFLOP/S.”
Intel cũng giới thiệu nền tảng máy chủ và máy trạm từ các hãng SGI, Dell, HP, IBM, Colfax và Supermicro. Tất cả đều đang hợp tác với Intel để lên kế hoạch cho những sản phẩm dựa trên “Knights Corner”. “SGI nhận thấy tầm quan trọng của thông tin liên bộ vi xử lí, sức mạnh, mật độ và khả năng sử dụng khi kiến thiết cho exascale.”, tiến sĩ Eng Lim Goh, CTO của SGI nói, “Các sản phẩm Intel MIC sẽ thỏa mãn tất cả 4 điểm ưu tiên này, đặc biệt là với sự tăng cường được mong đợi trong mật độ tính toán và môi trường lập trình X86 quen thuộc.”
Top 500 Siêu máy tính
Ấn bản thứ 37 của danh sách Top 500 công bố tại ISC cho thấy Intel tiếp tục là một thế lực lớn trong lĩnh vực điện toán hiệu năng cao với 387 hệ thống, hơn 77% được trang bị bộ vi xử lí Intel. Trong số tất cả các hệ thống mới nằm trong danh sách năm 2011, Các hệ thống do Intel cung cấp chiếm gần 90%. Hơn một nửa trong số những bổ sung mới này đều dựa trên bộ vi xử lí sê-ri Intel Xeon 5600 32nm mới nhất. Các bộ vi xử lí này hiện đang cung cấp sức mạnh vận hành cho trên 35% các hệ thống trong danh sách Top 500, gấp 3 lần so với năm ngoái. Intel còn là nền tảng cho 5 hệ thống nằm trong top 10.
Danh sách Top 500 siêu máy tính công bố nửa năm một lần là tác phẩm của Hans Meuer ở trường đại học Mannheim, Erich Strohmaier and Horst Simon từ Trung tâm Điện toán Khoa học Nghiên cứu Năng lượng Quốc gia thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kì, và Jack Dongarra từ Đại học Tennessee. Báo cáo hoàn chỉnh có tại www.top500.org.
Thông tin chi tiết của ISC’11 bao gồm mô tả chi tiết của bản thử nghiệm kiến trúc Intel MIC và màn trình diễn, bài thuyết trình của Skaugen và hình ảnh hiện có tại trang web http://newsroom.intel.com/docs/DOC-2152.