2021 SuperComputer (Siêu Máy Tính) là gì?

Siêu máy tính là gì?

Siêu máy tính, hay supercomputer, là một loại máy tính có kích thước và sức mạnh vượt trội hơn rất nhiều lần so với các máy tính cá nhân thông thường. Cũng chính vì thế mà siêu máy tính thường được sử dụng vào việc nghiên cứu khoa học, xử lí, tính toán phức tạp.

Lịch sử ra đời của siêu máy tính

Máy tính điện lập trình được đầu tiên trong lịch sử là Colossus, vận hành ngày 1/10/1943, dùng để giải các mật mã quân đội Đức. Ba năm sau, siêu máy tính đầu tiên mới ghi nhận, đó là ENIAC (máy tính và tích hợp số điện tử) tại Đại học Pennsylvania. Cỗ máy do John Mauchly và J. Presper Eckert xây dựng, dài khoảng 25m và nặng 30 tấn.

Năm 1953, IBM phát triển máy tính lớn gọi là IBM 701 và bán khoảng 20 chiếc cho nhiều cơ quan chính phủ và quân đội. Năm 1956, IBM phát triển siêu máy tính Stretch cho Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos. Nó vẫn là máy tính nhanh nhất thế giới cho đến năm 1964.

Mẫu CDC6600 ra mắt năm 1964, có thể dùng một bộ xử lý duy nhất để giải quyết 3 triệu phép tính mỗi giây. Nghe có vẻ ấn tượng, nhưng con số này chậm hơn hàng chục nghìn lần so với iPhone đời đầu.

Những năm 1960 – 1970 ghi nhận sự xuất hiện của hàng loạt siêu máy tính, trong đó có Hệ thống Nghiên cứu Nguyên tử Livermore (LARC), IBM 7030 Stretch và máy tính Atlas của Đại học Manchester. Chúng chủ yếu phục vụ cho nhu cầu dự báo thời tiết và nghiên cứu khí động lực học, cũng như chế tạo ô tô, máy bay và tên lửa vũ trụ.

Đến những năm 1980 – 2000, siêu máy tính dùng cho tìm xác suất, mô hình chống phóng xạ, giả lập 3D về thử hạt nhân. Giai đoạn sau đó, với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI), chúng bắt đầu được ứng dụng vào quân sự như phát triển vũ khí hạt nhân, mã hóa, phòng thủ tên lửa… Riêng 1993, Fujitsu ra Numerical Wind Tunnel nhanh nhất thế giới.

Hiện nay, Mỹ, Liên minh châu Âu, Nhật Bản và Trung Quốc đang là những nơi có hệ thống siêu máy tính hàng đầu, trong đó Mỹ và Trung Quốc đang chạy đua ngôi vị mạnh nhất. Sunway TaihuLight của Trung Quốc là siêu máy tính mạnh nhất thế giới 2016 với tốc độ 93 petaflop. Mỹ đã đòi lại vị trí này vào năm ngoái với IBM Summit có tốc độ 200 petaflop (mỗi petaflop thực hiện một nghìn tỷ phép tính mỗi giây). Tuy vậy, nếu tính top 500 siêu máy tính mạnh nhất thế giới, Trung Quốc vẫn đứng đầu với 219 hệ thống (chiếm 43,8%) trong khi Mỹ thấp hơn gần một nửa với 116 hệ thống.

Siêu máy tính dùng để làm gì?

Những năm 1970, siêu máy tính như chiếc Cray-1 thường được dùng cho dự báo thời tiết, nghiên cứu khí động lực học. Tới những năm 1980, người ta dùng nó để phân tích xác suất thống kê, thiết kế các mô hình che chắn phóng xạ. Năm 1990-2000, người ta xài nó để phá mật mã, mô phỏng các bài thử nghiệm hạt nhân (mà không cần phải đem ra test ngoài đời thật, giảm thiểu rủi ro). Thời 2010, người ta xài đó để nghiên cứu ở cấp độ phân tử.

Và năm 2020 thì người ta dùng siêu máy tính để nghiên cứu, mô hình và dự báo về sự bùng phát của các bệnh tật giống như COVID-19. IBM Summit là chiếc máy tính làm điều đó, nó có công suất 10 MW được chế tạo với 4608 node xử lý, mỗi node xử lý chứa một cặp CPU Power9 3,07 GHz và 6 GPU Nvidia Volta V100. Đây được xem là siêu máy tính nhanh nhất trên Trái Đất.

Những siêu máy tính mạnh nhất thế giới

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).

Và dưới đây chúng ta sẽ cùng liệt kê một vài siêu máy tính mạnh nhất nhé

Lassen (18,2 petaflop)

Lassen là phiên bản chưa được phân loại của Sierra, cỗ máy chị em được phân loại của nó tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore.

SuperMUC-NG Super (19,5 petaflop)

SuperMUC là tên chiếc siêu máy tính mới nhất của Trung tân Siêu điện toán Leibniz, Đức. Hiện SuperMUC đang hoạt động dựa trên hệ thống máy chủ IBM iDataPlex với 300TB RAM và công nghệ siêu kết nối InfiniBand đảm bảo việc 147.456 nhân xử lý có thể hoạt động đồng nhất. Được biết, để đảm bảo tối giản chi phí hoạt động, các kĩ sư ở đây đã sử dụng một phương pháp làm mát khá đặc biệt cho SuperMUC. Cụ thể, họ giảm nhiệt cho siêu máy tính bằng cách trực tiếp sử dụng nước ở nhiệt độ khoảng 40 độ C.

Al Bridging Cloud Infrastructure (19,9 petaflop)

Được lắp đặt tại Viện Công nghệ và Khoa học tiên tiến quốc gia ở Nhật Bản. Đây là một cỗ máy tiết kiệm năng lượng được Fujitsu chế tạo bằng máy chủ Primergy CX2550, trang bị bộ xử lý Xeon Gold và GPU Nvidia Testa V100. Nó có khả năng xử lý 19,9 petaflop và tự hào có hiệu suất năng lượng 12,05 gigaflop/watt.

Trinity (20,2 petaflop)

Trinity, một hệ thống Cray XC40 được vận hành bởi Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos và Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia National Laboratories đạt tốc độ tối đa là 20,2 petaflop. Chiếc siêu máy tính này sử dụng bộ xử lý Intel Xeon và Xeon Phi và được đặt tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos của Bộ năng lượng Mỹ. Hiệu suất năng lượng của nó là 3,678 gigaflop/watt.

Piz Daint (21,2 petaflop)

Piz Daint có một hệ thống Cray XC50 được lắp đặt tại Trung tâm siêu máy tính quốc gia Thụy Sỹ (CSCS) ở Lugano, Thụy Sĩ, trang bị CPU Intel Xeon và GPU NVIDIA Testa P100. Piz Daint vẫn là hệ thống mạnh nhất ở châu Âu với hiệu suất 21,2 petaflop.

Frontera (23,5 petaflop)

Frontera là siêu máy tính khá mới. Đây là hệ thống Dell C6420, được cung cấp bởi bộ vi xử lý Intel Xeon Platinum 8280 và được cài đặt tại Trung tâm máy tính tiên tiến Texas của Đại học Texas, Austin. Hiệu suất cao nhất của nó là 23,5 petaflop trên HPL.

Tianhe-2A  – Milky Way 2A (61,4 petaflop)

Hệ thống Tianhe-2A, được phát triển bởi trường đại học quốc gia công nghệ quốc phòng của Trung Quốc và được triển khai tại Trung tâm siêu máy tính quốc gia tại Quảng Châu, Trung Quốc. Nó được cung cấp bởi bộ xử lý Intel Xeon E5-2692v2 và Matrix-2000 với gần 5 triệu lõi. Hiệu suất tối đa của nó là 61,4 petaflop giống như trước đây và hiệu suất năng lượng của nó là 3.325 gigaflop/watt.

Sunway TaihuLight (93 petaflop)

Nó được cài đặt tại Trung tâm siêu máy tính quốc gia của Trung Quốc ở Vô Tích. Có hiệu suất HPL là 93 petaflop. Đáng chú ý là chiếc siêu máy tính này không sử dụng bất kỳ chip tăng tốc nào, thay vào đó dựa vào bộ xử lý 40.960 Sunway 26010, mỗi bộ có 260 lõi. Hiệu suất năng lượng của nó là 6.051 gigaflop/watt.

Sierra (94,6 petaflop)

Sierra, được IBM xây dựng cho Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore ở California. Nó có 1.572.480 lõi được cung cấp bởi bộ xử lý IBM Power9 và được tăng cường bởi bộ tăng tốc Nvidia Volta GV100, bổ sung thêm 1.382.400 lõi. Hiệu suất của nó vẫn không thay đổi ở mức 94,6 petaflop.

Summit (187,66 petaflop)

Nó cung cấp 148,6 petaflop, chiếc siêu máy tính này được xây dựng cho Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge của Bộ năng lượng Mỹ với 2.282,544 lõi IBM Power9 và 2,090,880 lõi Nvidia Volta GV100. Summit có hiệu suất cao nhất về mặt lý thuyết là 187,66 petaflop và duy trì hiệu suất năng lượng là 11.324 gigaflop/watt.

CẢNH BÁO: Đầu tư vào các sản phẩm tài chính tiềm ẩn rất nhiều rủi ro mà có thể không phù hợp với một số nhà đầu tư. Do đó hãy cân nhắc kỹ lưỡng và làm chủ bản thân trước khi đưa ra bất kỳ quyết định nào cấu thành từ những nội dung tham khảo tại website này. Đồng thời bạn có thể THAM GIA NHÓM THẢO LUẬN của chúng tôi để thảo luận thêm về những gì bạn đang quan tâm.