Chính phủ Mỹ đầu tư lớn cho AMD, Intel, NVIDIA xây dựng các siêu máy tính tầm cỡ ExaFLOPS

Khi định luật Moore ngày càng cho thấy giới hạn của mình, việc cứ nhồi nhét ngày càng nhiều transitor vào một con chip để "mong" nó mạnh hơn trước dần trở nên khó khăn hơn và đến một lúc, điều này có thể phải chấm dứt. Với những người dùng phổ thông như chúng ta, những con chip của hôm nay có thể đã "dư xài", nhưng không có nghĩa rằng chúng ta không cần những con chip mạnh hơn, cho những nhu cầu mới.

Giới hạn sau cùng của định luật Moore đang đặt ra các yêu cầu cấp thiết cho sự tiến bộ của công nghệ thông tin. Một trong các yêu cầu ấy là làm sao tạo ra được những con chip mới, vốn không cần đến những kỹ thuật bán dẫn mới nhất, mà vẫn đáp ứng được mục tiêu về sức mạnh tính toán, đồng thời vẫn tiêu thụ điện năng ở một mức độ giới hạn. Song, "nói dễ hơn làm", để đạt được những thành tựu ấy cần tốn kém rất nhiều chi phí và nhân lực.

Đây là lý do mà chính phủ Mỹ, cụ thể là Bộ Năng lượng (DOE) đã quyết định tạo ra gói chương trình hỗ trợ các hãng công nghệ cùng các học viện chuyên tâm nghiên cứu ra các hướng đi mới, nhằm giải quyết được bài toán làm sao tạo ra các hệ thống siêu máy tính (SC) với năng lực tính toán lên đến tầm cỡ ExaFLOPS (exascale). Gói chương trình này có tên FastForward.

FLOPS hay flop/s, là viết tắt của floating-point operations per second, tức số phép toán số thực mỗi giây. Đây là một đại lượng dùng để đo sức mạnh của máy tính, chủ yếu tập trung vào năng lực tính số thực (floating point). FLOPS thường được dùng trong mảng siêu điện toán (HPC). Các chip xử lý hôm nay có năng lực trung bình cỡ GigaFLOPS (GFLOPS), tức 1 tỷ FLOPS. Cá biệt một số chip như GPU đã đạt tới tầm cỡ TeraFLOPS (TFLOPS), tức 1.000 tỷ FLOPS. Top 10 SC mới nhất của hè năm nay đã lên tới ngưỡng PetaFLOPS (PFLOPS) hay 1 triệu tỷ FLOPS. Song năng lực này vẫn còn khá xa để đạt tầm ExaFLOPS (EFLOPS), gấp 1.000 lần 1 PFLOPS. Theo thống kê của Top500, tổng sức mạnh 500 chiếc SC mạnh nhất thế giới hiện chỉ mới đạt 123,4 PFLOPS. Trong khi mục tiêu của DOE là đạt mức EFLOPS với chỉ MỘT cỗ máy.

Quay lại với FastForward, hiện DOE đã chính thức trao các gói tài trợ cho cả AMD, Intel và NVIDIA. Cụ thể AMD nhận 12,6 triệu USD từ DOE, NVIDIA nhận 12,4 triệu và Intel nhận 19 triệu. Ngoài ra còn một số công ty khác nhưng chúng ta chưa được biết tên.

Theo NVIDIA, hiện vẫn có thể tạo ra được các hệ thống exascale bằng các chip x86, nhưng lượng điện năng cần thiết để chạy hệ thống trên sẽ lên đến 2 Gigawatt (tỷ watt), là tổng sản lượng điện của đập Hoover Dam (Mỹ). NVIDIA dự kiến hệ thống exascale được xây dựng bằng chip Kepler K20 của hãng này sẽ chỉ xài hết 150 Megawatt (triệu watt). Trong khi đó, mục tiêu của DOE là đến cuối thập kỷ này, một hệ thống exascale sẽ chỉ dùng chưa tới 20 Megawatt.

Còn với AMD, hãng này cho hay 9,6 triệu USD sẽ được dùng để nghiên cứu chip xử lý và 3 triệu còn lại đầu tư vào phát triển công nghệ bộ nhớ. AMD hiện là hãng đang đứng đầu ngành trong cả công nghệ GPU và CPU (x86), đang đầu tư mạnh vào điện toán phức hợp (heterogeneous computing). Riêng với Intel, hãng này không tiết lộ cụ thể các dự án đầu tư của mình, chỉ cho biết 2 hợp đồng ký với DOE có tổng trị giá 19 triệu. Dù sao, hãng này có đề cập đến kiến trúc MIC hiện đang dùng trong bộ tăng tốc tính toán Xeon Phi vừa mới ra mắt, đồng thời là việc mua lại một số công nghệ liên kết mạng (quan trọng với SC) từ Infiniband, QLogic và Cray trong thời gian gần đây.

Cả 3 công ty trên, mỗi công ty đều có những lợi thế và hướng đi của riêng mình. Sẽ rất thú vị xem thử liệu AMD hay Intel hay NVIDIA sẽ là người cán đích đầu tiên trong cuộc đua exascale. Thuc Hoang, đại diện cho Phòng điều hành An ninh Hạt nhân Quốc gia (NNSA), cùng phối hợp với DOE, phát biểu về mục đích của việc đầu tư vào các hãng này: