Supercomputer Conceptual Image 777x437 1
Thông tin công nghệ

Science Made Simple: Exascale Computing là gì?

Supercomputer Conceptual Image

Điện toán Exascale là cột mốc tiếp theo trong sự phát triển của siêu máy tính. Có khả năng xử lý thông tin nhanh hơn nhiều so với các siêu máy tính mạnh nhất hiện nay, máy tính exascale sẽ cung cấp cho các nhà khoa học một công cụ mới để giải quyết một số thách thức lớn nhất mà thế giới của chúng ta phải đối mặt, từ biến đổi khí hậu đến hiểu biết về ung thư đến thiết kế các loại vật liệu mới.

Máy tính Exascale là máy tính kỹ thuật số, gần giống với máy tính và siêu máy tính ngày nay nhưng có phần cứng mạnh hơn nhiều. Điều này làm cho chúng khác với máy tính lượng tử, đại diện cho một cách tiếp cận hoàn toàn mới để xây dựng một máy tính phù hợp với các dạng câu hỏi cụ thể.

Máy tính exascale so với các máy tính khác như thế nào? Một cách mà các nhà khoa học đo lường hiệu suất máy tính là các phép toán dấu phẩy động trên giây (FLOPS). Chúng liên quan đến số học đơn giản như các bài toán cộng và nhân. Nói chung, một người có thể giải các bài toán cộng bằng bút và giấy với tốc độ 1 FLOP. Điều đó có nghĩa là chúng ta mất một giây để thực hiện một bài toán cộng đơn giản. Máy tính nhanh hơn nhiều so với con người. Hiệu suất của chúng trong FLOPS có rất nhiều nhà nghiên cứu số 0 thay vào đó sử dụng tiền tố. Ví dụ: tiền tố “giga” có nghĩa là một số có chín số không. Một bộ xử lý máy tính cá nhân hiện đại có thể hoạt động trong phạm vi gigaflop, vào khoảng 150.000.000.000 FLOPS hoặc 150 gigaFLOPS. “Tera” có nghĩa là 12 số không. Máy tính đạt cột mốc terascale vào năm 1996 với siêu máy tính Intel ASCI Red của Bộ Năng lượng (DOE). Hiệu suất cao nhất của ASCI Red là 1.340.000.000.000 FLOPS, hay 1,34 teraFLOPS.

Siêu máy tính Frontier tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL) dự kiến sẽ là máy tính exascale đầu tiên ở Hoa Kỳ. Tín dụng: Hình ảnh do Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge cung cấp

Tính toán Exascale nhanh hơn thế không thể tưởng tượng được. “Exa” có nghĩa là 18 số không. Điều đó có nghĩa là một máy tính exascale có thể thực hiện hơn 1.000.000.000.000.000.000.000 FLOPS hoặc 1 exaFLOP. Đó là nhanh hơn một triệu lần so với hiệu suất đỉnh cao của ASCI Red vào năm 1996.

Xây dựng một máy tính mạnh mẽ như thế này không phải là dễ dàng. Khi các nhà khoa học bắt đầu suy nghĩ nghiêm túc về máy tính exascale, họ dự đoán những máy tính này có thể cần nhiều năng lượng đến mức 50 ngôi nhà sẽ sử dụng. Con số đó đã được giảm xuống, nhờ vào nghiên cứu liên tục với các nhà cung cấp máy tính. Các nhà khoa học cũng cần có những cách để đảm bảo máy tính exascale đáng tin cậy, bất chấp số lượng lớn các thành phần mà chúng chứa. Ngoài ra, họ phải tìm cách di chuyển dữ liệu giữa các bộ xử lý và bộ lưu trữ đủ nhanh để tránh làm chậm máy.

Tại sao chúng ta cần máy tính exascale? Những thách thức mà thế giới của chúng ta phải đối mặt và những câu hỏi nghiên cứu khoa học phức tạp nhất ngày càng cần nhiều sức mạnh máy tính hơn để giải quyết. Siêu máy tính Exascale sẽ cho phép các nhà khoa học tạo ra các mô hình khí hậu và hệ thống Trái đất thực tế hơn. Chúng sẽ giúp các nhà nghiên cứu hiểu được khoa học nano đằng sau các vật liệu mới. Máy tính Exascale sẽ giúp chúng ta xây dựng các nhà máy điện nhiệt hạch trong tương lai. Họ sẽ cung cấp năng lượng cho các nghiên cứu mới về vũ trụ , từ vật lý hạt đến sự hình thành các ngôi sao. Và những máy tính này sẽ giúp đảm bảo sự an toàn và an ninh của Hoa Kỳ bằng cách hỗ trợ các nhiệm vụ như duy trì khả năng răn đe hạt nhân của chúng ta .

Thông tin nhanh

  • Xem video mô phỏng COVID hỗ trợ exascale
  • từ NVIDIA.
  • Máy tính đã tăng đều đặn về hiệu suất kể từ những năm 1940.
  • Máy tính ống chân không Colossus là máy tính điện tử đầu tiên trên thế giới. Được xây dựng ở Anh trong Chiến tranh thế giới thứ hai, Colossus chạy với tốc độ 500.000 FLOPS.
  • CDC 6600 năm 1964 là siêu máy tính đầu tiên có 3 megaFLOPS.
  • Cray-2 năm 1985 là siêu máy tính đầu tiên đạt hơn 1 gigaFLOP.
  • ASCI Red năm 1996 là máy tính song song lớn đầu tiên đạt trên teraFLOP.
  • Roadrunner vào năm 2008, siêu máy tính đầu tiên đạt 1 petaFLOP.

Những đóng góp của DOE cho tính toán Exascale

Chương trình Nghiên cứu Máy tính Khoa học Tiên tiến của Bộ Năng lượng (DOE) đã làm việc trong nhiều thập kỷ với các công ty công nghệ Hoa Kỳ để chế tạo siêu máy tính phá vỡ các rào cản trong khám phá khoa học. Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, Oak Ridge, và Argonne là nơi sở hữu các cơ sở người dùng của Văn phòng Khoa học DOE để tính toán hiệu suất cao. Các cơ sở này cung cấp cho các nhà khoa học quyền truy cập máy tính dựa trên những lợi ích tiềm năng của nghiên cứu của họ. Sáng kiến Điện toán Exascale của DOE, do Văn phòng Khoa học và Cục Quản lý An ninh Hạt nhân Quốc gia (NNSA) của DOE đồng lãnh đạo, bắt đầu vào năm 2016 với mục tiêu tăng tốc độ phát triển của một hệ sinh thái điện toán exascale. Một trong những thành phần của sáng kiến là Dự án Máy tính Exascale kéo dài bảy năm

. Dự án nhằm chuẩn bị cho các nhà khoa học và các phương tiện máy tính cho exascale. Nó tập trung vào ba lĩnh vực rộng:

  • Phát triển ứng dụng: xây dựng các ứng dụng tận dụng tối đa lợi thế của máy tính exascale.
  • Công nghệ phần mềm: phát triển các công cụ mới để quản lý hệ thống, xử lý lượng lớn dữ liệu và tích hợp máy tính tương lai với hệ thống máy tính hiện có.
  • Phần cứng và Tích hợp: thiết lập quan hệ đối tác để tạo ra các thành phần mới, đào tạo mới, tiêu chuẩn và thử nghiệm liên tục để làm cho các công cụ mới này hoạt động tại các phòng thí nghiệm quốc gia và các cơ sở khác của chúng tôi.

DOE đang triển khai các máy tính exascale đầu tiên của Hoa Kỳ: Frontier tại ORNL và Aurora tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne và El Capitan tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore.

Theo Scitechdaily

What's your reaction?

Excited
0
Happy
0
In Love
0
Not Sure
0

You may also like

Leave a reply

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.