Mỹ đã giành lại vị trí đầu bảng trong danh sách các quốc gia sở hữu máy tính mạnh nhất thế giới với siêu máy tính đầu tiên vượt qua ngưỡng hiệu suất exascale. Theo thông tin được công bố hôm thứ Hai 30/5, phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge đã tuyên bố siêu máy tính Frontier do AMD cung cấp đã đạt hiệu suất 1,1 exaflop, hay 1,1 tỷ tỷ phép tính mỗi giây.
Cỗ máy do tập đoàn Hewlett Packard Enterprise chế tạo đã dễ dàng đánh bại kỷ lục gia trước đó là Fugaku, siêu máy tính của Nhật đã đăng ký đạt hiệu suất tính toán cao nhất vào tháng 6 năm ngoái là 442 petaflop - chưa bằng một nửa tốc độ của Frontier hiện tại. Trước Fugaku, ngôi vị này thuộc về siêu máy tính Summit do IBM chế tạo.
"Frontier đang mở ra một kỷ nguyên mới của máy tính exascale để giải quyết những thách thức khoa học lớn nhất trên thế giới", Giám đốc phòng thí nghiệm Oak Ridge, Thomas Zacharia, cho biết trong một tuyên bố. "Và cột mốc quan trọng này mới chỉ cung cấp một bản xem trước về khả năng vô song của Frontier, như một công cụ để khám phá khoa học."
Siêu máy tính Frontier đạt hiệu suất 1,1 exaflop, hay 1,1 tỷ tỷ phép tính mỗi giây.
Siêu máy tính là những cỗ máy khổng lồ có thể chiếm toàn bộ không gian tầng của các tòa nhà và tiêu thụ nhiều điện năng như một thị trấn. Chúng được sử dụng cho các nhiệm vụ như mô phỏng các vụ nổ vũ khí hạt nhân, tính toán hiệu ứng biến đổi khí hậu toàn cầu và vật lý vũ trụ. Chúng cũng có thể thể hiện khả năng trong nghiên cứu y tế như hỗ trợ chế tạo thuốc - một khả năng quan trọng đang ngày càng được chú ý do sự lây lan nhanh chóng của đại dịch Covid-19 gần đây.
Hệ thống của Frontier có 9.408 nút máy tính, mỗi nút có một CPU AMD "Trento" 64 lõi kết hợp với bộ nhớ DDR4 512 GB và bốn GPU AMD Radeon Instinct MI250X. Các nút đó được xếp dàn trải trong 74 tủ HPE Cray EX, mỗi tủ nặng 3,6 tấn. Tổng cộng, hệ thống có 602.112 lõi CPU gắn với 4,6 petabyte bộ nhớ DDR4.
Ngoài ra, 37.888 GPU AMD MI250X có 8.138.240 lõi và có 4,6 petabyte bộ nhớ HBM (128GB cho mỗi GPU). CPU và GPU được gắn với nhau bằng cách sử dụng kết cấu mạng HPE Cray Slingshot-11 dựa trên Ethernet. Toàn bộ hệ thống sử dụng hệ thống làm mát bằng nước trực tiếp, với 22.700 lít nước được di chuyển qua hệ thống bằng máy bơm 350 mã lực - những chiếc máy bơm này có thể lấp đầy một bể bơi tiêu chuẩn Olympic chỉ trong 30 phút.
Toàn bộ hệ thống được kết nối với một hệ thống con lưu trữ cực kỳ hiệu quả với dung lượng 700 petabyte, thông lượng 75 TB/s và hiệu suất 15 tỷ IOPS (Input/Output per second). Một cấp lưu trữ siêu dữ liệu được vận hành bằng 480 SSD NVMe cung cấp 10PB dung lượng tổng thể, trong khi 5.400 SSD NVMe khác cung cấp 11,5PB dung lượng cho cấp lưu trữ tốc độ cao chính. Trong khi đó, các ổ cứng 47.700 PMR cung cấp dung lượng 679PB.
Việc lắp ráp Frontier cũng là một thách thức, vì phòng thí nghiệm phải chuẩn bị 60 triệu bộ phận với 685 loại bộ phận khác nhau để xây dựng hệ thống. Sự thiếu hụt chip xảy ra trong quá trình xây dựng, ảnh hưởng đến 167 trong số các bộ phận đó, vì vậy số bộ phận bị thiếu lên tới con số 2 triệu. AMD cũng gặp phải vấn đề khi 15 bộ phận cho GPU MI200 của họ gặp phải tình trạng thiếu hụt. Để xử lý, họ đã nhờ tới chính phủ Mỹ, viện dẫn Đạo luật Quốc phòng để được ưu tiên mua các bộ phận do tầm quan trọng của Frontier đối với an ninh quốc phòng.
Quy mô của siêu máy tính Frontier.
Trong khi Mỹ đứng đầu danh sách siêu máy tính nhanh nhất thế giới được gọi là Top500, thì quốc gia đối trọng là Trung Quốc lại thống trị danh sách bằng số lượng, với 173 hệ thống. Trong khi đó, số lượng hệ thống của Mỹ trong danh sách đã giảm từ 150 xuống 126.
Frontier cũng giành vị trí hàng đầu trong danh sách Green500, danh sách đánh giá mức độ hiệu quả năng lượng trong các siêu máy tính. Hiệu suất năng lượng của Frontier đạt 52,23 gigaflop mỗi watt. Được công bố vào năm 2007, danh sách Green500 được công bố hai đến ba lần một năm. Nó thường đóng vai trò là một phần tiếp theo và hỗ trợ cho danh sách Top500.
Và dù quy mô tuyệt đối của siêu máy tính Frontier rất ngoạn mục, nhưng nó cũng chỉ là một trong nhiều thành tựu của AMD trong danh sách Top500 năm nay. Các hệ thống sử dụng bộ vi xử lý của AMD hiện bao gồm 5 trong số 10 siêu máy tính hàng đầu thế giới, và 10 trong số 20 siêu máy tính hàng đầu. Trên thực tế, bộ vi xử lý EPYC của AMD hiện nằm trong 94/500 siêu máy tính hàng đầu trên thế giới, đánh dấu mức gia tăng ổn định từ 73 hệ thống vào tháng 11/2021, và 49 hệ thống vào tháng 6/2021. AMD cũng xuất hiện trong hơn một nửa số hệ thống mới trên danh sách năm nay.
Về hiệu suất sử dụng năng lượng, AMD cũng chiếm vị trí cao nhất trong danh sách Green500 mới nhất. Công ty có 4 hệ thống hiệu quả nhất trên thế giới, đồng thời có 8 trong số 10 hệ thống tốt nhất và 17 trong số 20 vị trí hàng đầu.