Siêu máy tính Nhật Bản sẽ sử dụng chip như smartphone của bạn và đó là tin rất xấu với Intel

Nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới, Intel, đang phải vật lộn với khó khăn khi họ bỏ qua thị trường chip dành cho thiết bị di động. Không những thế, giờ các chip cho di động đang tiến đến một thị trường mà từ lâu đã là lãnh địa riêng của Intel, các siêu máy tính.

Các siêu máy tính được sử dụng trong các chính phủ, các học viện và các ngành công nghiệp để nghiên cứu về các chủ đề khác nhau như vũ khí hạt nhân, các loại thuốc tiềm năng mới. Các chip của Intel đã cung cấp sức mạnh cho hơn 90% trong số 500 máy tính mạnh nhất trong số này, cũng như thống trị thị trường máy chủ và PC. Nhưng hầu như tất cả các smartphone và tablet được cung cấp sức mạnh bởi các chip sử dụng thiết kế được cấp phép bởi công ty của Anh, ARM, vốn có ưu thế hơn hẳn về hiệu quả sử dụng năng lượng.

Một tin xấu cho Intel đã đến khi Fujitsu cho biết tuần này họ sẽ sử dụng các bộ xử lý trên nền ARM để xây dựng nên người kế nhiệm cho siêu máy tính hiện tại của Nhật Bản có tên gọi Project K. Fujitsu đang xây dựng một cỗ máy “Hậu Project K” cho Viện Khoa học máy tính cao cấp Riken, với dự định sử dụng nó vào các nghiên cứu sinh học, khí tượng và năng lượng. Chiếc máy tính dự kiến sẽ được cài đặt và bắt đầu hoạt động vào 2020.

Siêu máy tính Project K của Nhật Bản.

Trước đó, Fujitsu đã thông báo kế hoạch này tại Hội nghị Quốc tế về Siêu máy tính tại Đức, nơi còn nhiều tin tức xấu vẫn đang chờ Intel. Một danh sách mới những siêu máy tính mạnh nhất thế giới vừa mới được tiết lộ, và cỗ máy đứng hàng đầu trong danh sách này rất tiếc lại không dựa trên công nghệ x86 của Intel.

Nhà sản xuất hệ thống máy tính của Trung Quốc, TaihuLight, tại Trung tâm Siêu máy tính Quốc gia ở thành phố Vô Tích, đã sử dụng một bộ xử lý tùy chỉnh theo một cấu trúc không xác định do người Trung Quốc tạo nên. Sức mạnh của các siêu máy tính này có thể được đo lường bởi số phép tính nó thực hiện trong mỗi giây, theo đơn vị đo FLOP. TaihuLight có thể thực hiện 93 petaflop – tương đương 93 triệu tỷ phép tính mỗi giây.

Siêu máy tính TaihuLight của Trung Quốc.

Cho dù TaihuLight có sức mạnh tính toán thật khủng khiếp nhưng như thế vẫn chưa đủ. Triển vọng để làm các siêu máy tính nhanh hơn nữa đã bắt đầu trở nên u ám hơn trong những năm gần đây. Sử dụng càng nhiều chip mạnh hơn – thông thường từ Intel – sẽ giúp mang lại những lợi ích rõ ràng về khả năng tính toán hiệu suất cao.

Nhưng một yếu tố khác, ví dụ tốc độ di chuyển dữ liệu bên trong hệ thống máy tính, lại trở nên bị hạn chế hơn. Và các hóa đơn tiền điện dành cho các siêu máy tính hàng đầu này cũng đang trở thành vấn đề gây đau đầu. Gần đây một siêu máy tính tại Brazil đã bị tắt đi khi chính phủ nước này không đủ sức chi trả tiền điện cho nó. Vì vậy, cuộc chạy đua cho việc xây dựng các máy tính lớn hơn dường như đã đụng phải một bức tường lớn.

Siêu máy tính Santos Dumont của Brazil.

Các thiết bị điện toán từ các siêu máy tính cho đến các thiết bị di động đang sử dụng ngày càng nhiều năng lượng hơn khi các nhà sản xuất chip đang nhồi nhét ngày càng nhiều các bóng bán dẫn nhỏ hơn vào một con chip, theo một xu hướng còn gọi là định luật Moore. Nhưng các bóng bán dẫn không còn được thu hẹp quá nhanh nữa, và điện năng tiêu thụ của các con chip ngày càng trở nên ngoài tầm kiểm soát. Những nhà xây dựng siêu máy tính đã bắt đầu tìm kiếm một thiết kế thay thế nhằm cho phép các cỗ máy của họ chạy nhanh hơn. Một trong số đó là ARM.

“Đây là một quãng thời gian gián đoạn trong lĩnh vực điện toán hiệu suất cao.” Ông James Cuff, trợ lý hiệu trưởng về nghiên cứu máy tính tại Đại học Harvard cho biết. “Những cỗ máy với thiết kế chip đó, cùng với lợi thế về năng lượng và hỗ trợ đúng đắn bằng các thuật toán và dòng code quan trọng, đang trở thành những người chơi mới. Nhưng cuối cùng chính họ mới là người giành chiến thắng trong trò chơi này.”

ARM đầu tư những đồng USD đầu tiên của họ vào các con chip cho máy tính hiệu suất cao từ 2011. Họ đã thiết lập quan hệ đối tác với IBM và nhà sản xuất chip đồ họa Nvidia, và gần đây họ đã thiết lập quan hệ với các đối tác phần mềm để đảm bảo các phần mềm nghiên cứu phổ biến có thể chạy trên các bộ xử lý nền ARM.

Mặc dù vậy, theo một giáo sư về khoa học máy tính tại Đại học Tennesse ở Knoxville, ông Jack Dongarra cho biết, chiến lược của ARM có vẻ vẫn chưa được kiểm tra đầy đủ, do đến nay vẫn chưa có siêu máy tính nào hoàn toàn dựa trên thiết kế chip của họ được xây dựng. Nhưng rõ ràng, với ý thức mới về năng lượng của các siêu máy tính, điều này hoàn toàn có thể trở thành sự thật.

“Tôi nghĩ ARM có tiềm năng lớn.” Ông cho biết. “Cho đến nay nó đã chưa được thể hiện khả năng của mình trên các cỗ máy có quy mô lớn. Nhưng không gì trong thiết kế máy tính có thể hạn chế khả năng sử dụng của nó.”