freewarez
01-09-2004, 01:39
Chế tạo bộ vi xử lý có công suất cực lớn
Viện nghiên cứu hóa học và vật lý Nhật Bản (RIKEN) đã đưa ra miêu tả về MDG**** 3, một bộ vi xử lý mà họ tin rằng sẽ trở thành nền tảng của một máy tính có công suất hàng petaflop (hàng triệu tỷ phép tính một giây), nhanh hơn nhiều so với những siêu máy tính có công suất 36 nghìn tỷ phép tính một giây hiện nay.
Mẫu của bộ vi xử lý này, được thiết kế cho hoạt động nghiên cứu sinh học, hiện có thể hoạt động với công suất 230 gigaflop (230 tỷ phép tính một giây) khi chạy với tốc độ 350 MHz, mạnh hơn nhiều so với các bộ vi xử lý đa chức năng tiêu chuẩn. Ông Makoto Tanji, một nhà nghiên cứu thuộc nhóm vi tính hiệu suất cao của RIKEN cho biết, với tốc độ 250MHz, bộ vi xử lý này cũng có công suất lên tới 160 gigaflop.
Theo ông Tanji, bộ vi xử lý này có sức mạnh như vậy là do được tối ưu hóa cho những công việc bao gồm những phép tính tương tự với số lượng lớn trên một bộ dữ liệu tương đối nhỏ. Loại công việc này rất phổ biến trong lĩnh vực sinh học và công nghệ vi sinh học. Thí dụ việc khảo sát sự tương tác của một protein với hàng nghìn phân tử khác. Bởi vậy nếu so sánh chiếc máy tính sử dụng bộ vi xử lý này với những siêu máy tính đa chức năng khác trong một lĩnh vực nhất định thì nó có tốc độ xử lý cao hơn.
Ông Tanji nói: "Chúng tôi có thể đạt được hiệu suất cao gấp 100 lần so với hiện nay bằng cách chuyên môn hóa. Số lượng các phép tính bị hạn chế hơn rất nhiều trong các máy tính đa chức năng". Theo ông, để MDG**** 3 có thể hoạt động tốt thì "số lượng các phép tính toán phải lớn hơn nhiều lần so với dữ liệu".
Đại học Tokyo đã bắt đầu triển khai dự án MDG**** 15 năm trước đây để phát triển một loại vi xử lý cho các nhà vật lý học thiên thể. Ông Tanji cho biết, RIKEN, một trong những viện nghiên cứu sinh học lớn nhất thế giới, cũng đã mất vài năm để phát triển kiến trúc của bộ vi xử lý để tối ưu hóa cho ngành sinh học và động lực phân tử bởi phạm vi của các ứng dụng này là rất lớn. Nhóm nghiên cứu sẽ tạo ra những máy tính sử dụng bộ vi xử lý này để thực hiện dự án Protein 3000 của họ nhằm phân tích đặc tính của 3.000 protein. Những máy tính này có thể sẽ hoàn thành vào năm 2007.
Ông Tanji cho biết, những hệ thống thương mại sử dụng MDG**** 2, có khả năng hoạt động với công suất 16 gigaflop và chạy với tốc độ 100MHz, hiện đã có mặt trên thị trường. Còn với chip MDG**** 3, có tên là Thám hiểm Protein, được bắt đầu nghiên cứu chế tạo vào năm 2002, sẽ có thể được đưa vào sử dụng vào năm 2006.
Các nghiên cứu vẫn đang được tiếp tục ở ĐH Tokyo để phát triển một bộ vi xử lý gần như đa chức năng có công suất khoảng 1 teraflop (một nghìn tỷ phép tính/giây). IBM và ĐH Texas hiện cũng đang nghiên cứu một dự án vi xử lý có công suất tương tự.
Về mặt kiến trúc, MDG**** 3 khác biệt về cơ bản với phần lớn các bộ vi xử lý khác. Nó sử dụng 20 ống dẫn cho việc tính toán trong một con chíp. Những bộ vi xử lý khác thường có từ một tới hai ống dẫn. Kiến trúc song song, một kiến trúc thường được dùng thực hiện các phép tính toán song song, cũng được tối ưu hóa trong thiết kế của con chip.
Mặc dù khác với các bộ vi xử lý khác, MDG****3 cũng được chế tạo với tiến trình 130-nano-mét, một công nghệ sản xuất thông thường đã xuất hiện từ vài năm qua.
Tiến bộ này có thể mang lại những lợi ích to lớn so với những bộ vi xử lý đa chức năng. Ông Tanji cho biết bộ vi xử lý G**** 3 tốc độ 350MHz có thể cung cấp năng lực tính toán lên tới một gigaflop chỉ với chi phí 15 USD (trong khi người ta phải chi 400 USD trên mỗi gigaflop của bộ vi xử lý Pentium 4, 640 USD trên mỗi gigaflop của các bộ vi xử lý trong hệ thống Blue Gene/L của IBM và chi phí khổng lồ 4.000 USD cho mỗi gigaflop của hệ thống Earth Simulator thuộc hãng NEC, hiện là siêu máy tính mạnh nhất thế giới).
Về mặt năng lượng tiêu thụ, bộ vi xử lý MDG**** 3 tốc độ 350MHz sử dụng khoảng 14w, hay khoảng 0,1w/gigaflop. Một bộ vi xử lý Pentium 4 tốc độ 3GHz chạy với công suất 82w, tương đương với 14w/gigaflop. Còn Blue Gene/L và Earth Simulator thì tiêu thụ khoảng 6w và 128w/gigaflop.
RIKEN cũng đang thiết kế chiếc máy tính sử dụng bộ vi xử lý MDG**** 3. 12 bộ vi xử lý sẽ được gắn trên một bo mạch và hai bo mạch sẽ được gắn lên một hộp có kích thước 3,5 inch. Các bộ vi xử lý sẽ được kết nối với nhau qua các kênh 81-bit, và các bo mạch sẽ được kết nối với phần còn lại của máy tính bằng kiến trúc PCI Express.
Chiếc máy tính petaflop sẽ bao gồm 6.144 bộ vi xử lý được gắn trên 512 bo mạch kết nối với nhau. Tổng cộng, hệ thống này sẽ bao gồm 32 hộp được gắn trên một cái bệ rộng 19 inch.
Theo CNet
Viện nghiên cứu hóa học và vật lý Nhật Bản (RIKEN) đã đưa ra miêu tả về MDG**** 3, một bộ vi xử lý mà họ tin rằng sẽ trở thành nền tảng của một máy tính có công suất hàng petaflop (hàng triệu tỷ phép tính một giây), nhanh hơn nhiều so với những siêu máy tính có công suất 36 nghìn tỷ phép tính một giây hiện nay.
Mẫu của bộ vi xử lý này, được thiết kế cho hoạt động nghiên cứu sinh học, hiện có thể hoạt động với công suất 230 gigaflop (230 tỷ phép tính một giây) khi chạy với tốc độ 350 MHz, mạnh hơn nhiều so với các bộ vi xử lý đa chức năng tiêu chuẩn. Ông Makoto Tanji, một nhà nghiên cứu thuộc nhóm vi tính hiệu suất cao của RIKEN cho biết, với tốc độ 250MHz, bộ vi xử lý này cũng có công suất lên tới 160 gigaflop.
Theo ông Tanji, bộ vi xử lý này có sức mạnh như vậy là do được tối ưu hóa cho những công việc bao gồm những phép tính tương tự với số lượng lớn trên một bộ dữ liệu tương đối nhỏ. Loại công việc này rất phổ biến trong lĩnh vực sinh học và công nghệ vi sinh học. Thí dụ việc khảo sát sự tương tác của một protein với hàng nghìn phân tử khác. Bởi vậy nếu so sánh chiếc máy tính sử dụng bộ vi xử lý này với những siêu máy tính đa chức năng khác trong một lĩnh vực nhất định thì nó có tốc độ xử lý cao hơn.
Ông Tanji nói: "Chúng tôi có thể đạt được hiệu suất cao gấp 100 lần so với hiện nay bằng cách chuyên môn hóa. Số lượng các phép tính bị hạn chế hơn rất nhiều trong các máy tính đa chức năng". Theo ông, để MDG**** 3 có thể hoạt động tốt thì "số lượng các phép tính toán phải lớn hơn nhiều lần so với dữ liệu".
Đại học Tokyo đã bắt đầu triển khai dự án MDG**** 15 năm trước đây để phát triển một loại vi xử lý cho các nhà vật lý học thiên thể. Ông Tanji cho biết, RIKEN, một trong những viện nghiên cứu sinh học lớn nhất thế giới, cũng đã mất vài năm để phát triển kiến trúc của bộ vi xử lý để tối ưu hóa cho ngành sinh học và động lực phân tử bởi phạm vi của các ứng dụng này là rất lớn. Nhóm nghiên cứu sẽ tạo ra những máy tính sử dụng bộ vi xử lý này để thực hiện dự án Protein 3000 của họ nhằm phân tích đặc tính của 3.000 protein. Những máy tính này có thể sẽ hoàn thành vào năm 2007.
Ông Tanji cho biết, những hệ thống thương mại sử dụng MDG**** 2, có khả năng hoạt động với công suất 16 gigaflop và chạy với tốc độ 100MHz, hiện đã có mặt trên thị trường. Còn với chip MDG**** 3, có tên là Thám hiểm Protein, được bắt đầu nghiên cứu chế tạo vào năm 2002, sẽ có thể được đưa vào sử dụng vào năm 2006.
Các nghiên cứu vẫn đang được tiếp tục ở ĐH Tokyo để phát triển một bộ vi xử lý gần như đa chức năng có công suất khoảng 1 teraflop (một nghìn tỷ phép tính/giây). IBM và ĐH Texas hiện cũng đang nghiên cứu một dự án vi xử lý có công suất tương tự.
Về mặt kiến trúc, MDG**** 3 khác biệt về cơ bản với phần lớn các bộ vi xử lý khác. Nó sử dụng 20 ống dẫn cho việc tính toán trong một con chíp. Những bộ vi xử lý khác thường có từ một tới hai ống dẫn. Kiến trúc song song, một kiến trúc thường được dùng thực hiện các phép tính toán song song, cũng được tối ưu hóa trong thiết kế của con chip.
Mặc dù khác với các bộ vi xử lý khác, MDG****3 cũng được chế tạo với tiến trình 130-nano-mét, một công nghệ sản xuất thông thường đã xuất hiện từ vài năm qua.
Tiến bộ này có thể mang lại những lợi ích to lớn so với những bộ vi xử lý đa chức năng. Ông Tanji cho biết bộ vi xử lý G**** 3 tốc độ 350MHz có thể cung cấp năng lực tính toán lên tới một gigaflop chỉ với chi phí 15 USD (trong khi người ta phải chi 400 USD trên mỗi gigaflop của bộ vi xử lý Pentium 4, 640 USD trên mỗi gigaflop của các bộ vi xử lý trong hệ thống Blue Gene/L của IBM và chi phí khổng lồ 4.000 USD cho mỗi gigaflop của hệ thống Earth Simulator thuộc hãng NEC, hiện là siêu máy tính mạnh nhất thế giới).
Về mặt năng lượng tiêu thụ, bộ vi xử lý MDG**** 3 tốc độ 350MHz sử dụng khoảng 14w, hay khoảng 0,1w/gigaflop. Một bộ vi xử lý Pentium 4 tốc độ 3GHz chạy với công suất 82w, tương đương với 14w/gigaflop. Còn Blue Gene/L và Earth Simulator thì tiêu thụ khoảng 6w và 128w/gigaflop.
RIKEN cũng đang thiết kế chiếc máy tính sử dụng bộ vi xử lý MDG**** 3. 12 bộ vi xử lý sẽ được gắn trên một bo mạch và hai bo mạch sẽ được gắn lên một hộp có kích thước 3,5 inch. Các bộ vi xử lý sẽ được kết nối với nhau qua các kênh 81-bit, và các bo mạch sẽ được kết nối với phần còn lại của máy tính bằng kiến trúc PCI Express.
Chiếc máy tính petaflop sẽ bao gồm 6.144 bộ vi xử lý được gắn trên 512 bo mạch kết nối với nhau. Tổng cộng, hệ thống này sẽ bao gồm 32 hộp được gắn trên một cái bệ rộng 19 inch.
Theo CNet