Khai trương bó máy tính gia tốc sử dụng bộ xử lý đồ họa (GPU) ở Australia

24/12/2009

Hiện nay, công nghệ sử dụng bộ xử lý đồ họa (GPU) vào tính toán đã được ứng dụng ở nhiều quốc gia khác nhau. Từ cuối những năm 90, các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng GPU trong tính toán khoa học nhưng gặp phải một số hạn chế do phần cứng và phần mềm đều chưa phát triển. Từ năm 2006 trở lại đây, với sự ra đời của các công nghệ phần sụn (middleware) như CUDA của Nvidia hay OpenCL (2008) thì việc sử dụng GPU vào tính toán ngày càng trở nên phổ biến. Chẳng hạn như: siêu máy tính RoadRunner của IBM sử dụng CPU AMD Opteron và bộ xử lý Cell (bộ xử lý đồ họa của các máy Play Station 3, Xbox,…) đạt tốc độ tính toán cực đại 1,456 petaflops (1 petaflops = 1 triệu tỷ phép tính/giây) và được dùng trong tính toán tài chính, khảo sát tài nguyên, xử lý ảnh y tế…. Bộ xử lý đồ họa được đánh giá có triển vọng giúp các siêu máy tính đạt tốc độ tính toán lên cỡ 10 petaflops, trong khi siêu máy tính mạnh nhất hiện nay mới chỉ đạt tốc độ xử lý khoảng hơn 1 petaflops). Với giá thành phần cứng ngày càng rẻ như hiện nay, việc sử dụng bộ xử lý đồ họa hỗ trợ tính toán hứa hẹn đem lại nhiều thành quả mới cho tính toán khoa học. Vừa qua đã có thêm một bó máy tính gia tốc sử dụng GPU được khai trương ở Australia.

Siêu máy tính Roadrunner của IBM gồm 6480 CPU AMD Opteron dual-core và 12960 bộ xử lý IBM Power Cell.

Trong trò chơi điện tử, công nghệ làm nổ tung người ngoài hành tinh giờ là một phần công nghệ của bó máy tính gia tốc mới sử dụng bộ xử lý đồ họa (Graphics Processing Units – GPU). Bó máy tính sử dụng GPU này xử lý dữ liệu nghiên cứu của CSIRO (Tổ chức nghiên cứu khoa học và công nghiệp khối thịnh vượng chung) nhanh hơn và hiệu quả hơn gấp hàng nghìn lần so với một máy tính để bàn. Nó bổ sung thêm nguồn tài nguyên siêu tính toán cho các nhà nghiên cứu ở CSIRO, chẳng hạn như khu tổ hợp NCI mới được thiết lập gần đây ở Đại học Quốc gia Australia. CSIRO đã khai trương bó máy tính sử dụng GPU vào ngày 25/11/2009 tại Canberra.

Bó máy tính sử dụng GPU cho phép các nhà khoa học CSIRO khám phá ra cách tiếp cận thế hệ tiếp theo về siêu tính toán - việc sử dụng công nghệ GPU để xử lý song song. Bó máy tính sử dụng GPU này là loại đầu tiên ở Australia với kích cỡ của sáu tủ lạnh cỡ lớn và khoảng 61440 lõi tính toán.

Tiến sĩ John Taylor, người đứng đầu khoa học tính toán và mô phỏng ở CSIRO, cho biết: "Bó máy tính sử dụng GPU gồm các bộ xử lý trung tâm (CPU) giúp làm tăng tính hiệu quả tính toán. GPU đã có từ lâu, được sử dụng trong máy chơi điện tử của bạn nhưng giờ đây chúng ta lại chứng kiến chúng được sử dụng trong tính toán khoa học. Ban đầu chúng được thiết kế ra chỉ là để dựng các cảnh 3D trong trò chơi điện tử. Chúng còn tăng tốc xử lý dữ liệu bằng cách cho phép máy tính thực hiện đa nhiệm với quy mô lớn thông qua xử lý song song”.

Tính theo mỗi đơn vị đo về khả năng xử lý thì một bó máy tính sử dụng GPU thường rẻ và hiệu quả hơn siêu máy tính dùng bộ xử lý tính toán (CPU). Bộ xử lý đồ họa (GPU) không chỉ hữu ích cho dữ liệu ảnh mà còn giải quyết các vấn đề khoa học lớn, chẳng hạn như xử lý hàng petabyte dữ liệu (1 petabyte = 1 triệu tỷ byte) và có tốc độ nhanh hơn CPU từ 30 đến 70 lần.

Sử dụng GPU để phân tích dữ liệu nghiên cứu phức tạp đang trở thành một xu hướng toàn cầu trong tính toán. “Thật tuyệt vời khi thấy một bó máy tính sử dụng GPU đầu tiên được cài đặt ở Australia”, tiến sĩ Alex Zelinsky, giám đốc điều hành nhóm khoa học thông tin ở CSIRO cho biết. “Bó máy tính này sẽ là một phần trong gia đình các máy tính cao cấp ở CSIRO của chúng tôi và nó cũng đóng vai trò quan trọng đối với chiến lược nghiên cứu điện tử (e-Research). Xét về hiệu quả chi phí trong việc giải quyết các vấn đề khoa học lớn thì bó máy tính đã giúp CSIRO có tính cạnh tranh toàn cầu".

Bó máy tính sẽ được sử dụng trong ngành vật liệu cao cấp, điện toán đám mây (cloud computing), công cụ cho hiển thị và dữ liệu, công nghệ gen,… Các phần mềm sẽ chạy trên bó máy tính này bao gồm:
          - Tìm vị trí các mảnh nhỏ của mã gen trong một gen.
          - Xây dựng lại hình ảnh 3 chiều từ ảnh y tế.
          - Mô phỏng các tương tác giữa chất dinh dưỡng và phù du ngoài đại dương.

Ba mươi nhà khoa học của CSIRO, những người được huấn luyện trước trong năm, đã học cách làm thế nào để lập trình các thí nghiệm của họ chạy trên bó máy tính sử dụng GPU mới. “Cần phải có một cách tiếp cận mới về lập trình”, tiến sĩ Taylor nói. “Bạn phải chia mỗi công việc theo một cách nào đó để có thể sử dụng tối đa hết các bộ xử lý được thêm vào. Điều này cũng giống như đưa chỉ thị cho mười thợ nề xây một bức tường, thay vì một người. Chúng tôi sẽ huấn luyện cả những các nhà khoa học khác làm thế nào để có thể sử dụng thiết bị này của chúng tôi. Chúng tôi đã có được rất nhiều sự quan tâm từ các trường Đại học và Chính phủ”.

Công ty Xenon Systems ở Melbourne đã cài đặt bó máy tính sử dụng GPU ở trung tâm dữ liệu ở Canberra. Bó máy tính này sẽ chạy các ứng dụng Linux và Windows.

(Theo hpcwire.com)
Người dịch: Hoàng Vũ

Tags: