Bộ vi xử lý cho siêu máy tính dự báo thời tiết, nghiên cứu hạt nhân có gì đặc biệt?

Tại Hội nghị Siêu máy tính Quốc tế (ISC) năm 2021, Intel vừa tiếp tục thể hiện vị thế dẫn đầu trong lĩnh vực điện toán hiệu năng cao (HPC) khi công bố một loạt các phát kiến công nghệ. Bộ xử lý Intel là kiến trúc điện toán được triển khai rộng rãi nhất trong các siêu máy tính trên thế giới, tạo tiền đề cho nhiều khám phá y học toàn cầu và những đột phá khoa học khác.

Dịp này, Intel đã trình bày những tiến bộ trong bộ xử lý Xeon Scalable thế hệ thứ 3 cho điện toán hiệu năng cao và trí tuệ nhân tạo, cũng như những đổi mới về bộ nhớ, phần mềm, lưu trữ siêu máy tính và công nghệ mạng cho một loạt các ứng dụng HPC. So với thế hệ trước, bộ xử lý mới nhất mang lại hiệu suất cao hơn tới 53% trên nhiều đầu việc của HPC, bao gồm các lĩnh vực như khoa học sự sống, dịch vụ tài chính và sản xuất.

Intel Xeon Scalable thế hệ thứ 3.

So với đối thủ cạnh tranh gần nhất là bộ vi xử lý x86, bộ xử lý Intel Xeon Scalable thế hệ thứ 3 mang lại hiệu suất cao hơn với rất nhiều khối lượng công việc phổ biến nhất trong lĩnh vực HPC. Khi so sánh bộ xử lý Xeon Scalable 8358 với bộ xử lý AMD EPYC 7543, các tác vụ đều cho kết quả tốt hơn, với hiệu suất cao hơn tới 68%. Ngoài ra, thuật toán Monte Carlo có tốc độ nhanh gấp đôi, cho phép các công ty tài chính đạt được kết quả định giá chỉ với một nửa thời gian bỏ ra.

Bộ xử lý Xeon Scalable 8380 cũng vượt trội hơn bộ xử lý AMD EPYC 7763 đối với những tác vụ quan trọng liên quan đến trí tuệ nhân tạo (AI), với hiệu suất tốt hơn 50% trên 20 điểm chuẩn chung. Nhiều phòng thí nghiệm HPC, trung tâm siêu máy tính, trường đại học và các nhà sản xuất thiết bị gốc đã đưa nền tảng máy tính mới nhất của Intel vào sử dụng, bao gồm Dell Technologies, HPE, Cục Quản lý khí tượng Hàn Quốc, Lenovo, cơ sở dữ liệu và máy tính Max Planck, tập đoàn Oracle, đại học Osaka và đại học Tokyo.

Bên cạnh đó, những đầu việc góp phần tạo nên tính đột phá trong phát minh khoa học như tính toán động lực học chất lưu, dự báo thời tiết và báo hiệu biến đổi khí hậu, thuyết động lực học lượng tử, đào tạo và suy luận nhờ học sâu, phân tích dữ liệu lớn,... cũng được tối ưu. Bộ vi xử lý Intel Xeon Scalable thế hệ mới (tên mã "Sapphire Rapids") tích hợp bộ nhớ băng thông cao (HBM) sẽ nâng cấp đáng kể băng thông bộ nhớ và cải thiện hiệu suất cho các ứng dụng điện toán hiệu năng cao, đặc biệt là với các tác vụ cần sử dụng băng thông bộ nhớ lớn.

Với bộ xử lý Sapphire Rapids tích hợp HBM này, những thành tựu đầu tiên đã được ghi nhận với sự ra mắt siêu máy tính Aurora của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne và siêu máy tính Crossroad tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos.

Trước đó, Intel đã "khởi động" bộ xử lý đồ họa (GPU) dựa trên bộ xử lý Xe-HPC (mã hiệu “Ponte Vecchio”) và đang trong quá trình xác thực hệ thống. Ponte Vecchio là bộ xử lý đồ họa dựa trên kiến trúc Xe được tối ưu hóa cho khối lượng công việc HPC và AI. Sản phẩm này sẽ tận dụng công nghệ đóng gói 3D Foveros của Intel để tích hợp nhiều IP trong gói, bao gồm bộ nhớ HBM và các sản phẩm trí tuệ khác. GPU được cấu thành bởi điện toán, bộ nhớ và kết cấu để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các siêu máy tính tiên tiến nhất thế giới, điển hình là Aurora.

Tại ISC 2021, Intel cũng công bố giải pháp kết nối mạng hiệu suất cao với Ethernet (HPN) mới, giúp mở rộng tiềm năng công nghệ Ethernet cho phân khúc HPC, bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi mạng và bộ điều khiển tiêu chuẩn Intel Ethernet 800 series, các thiết bị chuyển mạch dựa trên Intel Tofino với bộ điều khiển Ethernet ASIC có thể lập trình P4 và phần mềm Intel Ethernet Fabric Suite. So với InfiniBand, giải pháp kết nối mạng hiệu suất cao với Ethernet (HPN) mang lại hiệu quả ứng dụng tương đương với chi phí thấp hơn và dễ sử dụng hơn.

Intel còn đang giới thiệu các hoạt động hỗ trợ thương mại cho DAOS (hệ thống lưu trữ phân tán không đồng bộ). DAOS là một kho lưu trữ đối tượng mã nguồn mở do phần mềm xác định, được xây dựng để tối ưu hóa việc trao đổi dữ liệu xuyên suốt các kiến trúc Intel HPC. Đây cũng là nền tảng của ngăn xếp lưu trữ Intel Exascale, đã được phòng thí nghiệm quốc gia Argonne công bố trước đây và đang được sử dụng bởi các khách hàng của Intel như Viện Liên hiệp Nghiên cứu Hạt nhân (JINR).