Kiến trúc MIC – Con đường tiến lên kỷ nguyên ExaFlops của Intel

Trong khi người Nhật còn đang ăn mừng thắng lợi ngôi vị đầu bảng siêu máy tính (SC) của nửa đầu 2011, thì ở bên kia đại dương, người Mỹ đang nghĩ đến mục tiêu xa hơn : chế tạo được các hệ thống SC mạnh gấp 1.000 lần hiện nay (ExaFlops hay EFlops) vào cuối thập kỷ này. Và một trong các yếu tố quan trọng nhất : kiến trúc điện toán sẽ quyết định xem mục tiêu ấy có thể đạt được hay không. Với Intel, hãng này đặt cược vào kiến trúc MIC hiện vẫn còn trong giai đoạn phôi thai của mình.

Trong khi rất nhiều hệ thống SC hiện nay đang dùng chip Xeon của Intel (chiếm 77% số lượng trong danh sách mới nhất của Top500), điều này cũng không đồng nghĩa rằng các hệ thống mạnh nhất chỉ dùng mỗi CPU của hãng này. Thực tế 3 hệ thống SC đứng đầu có dùng chip Xeon đều “vay mượn” sức mạnh từ các GPU của NVIDIA. Hệ thống mạnh nhất chỉ dùng chip Xeon đang đứng vị trí thứ 7, có tên Pleiades và năng lực tính toán chỉ nhỉnh hơn 1 PFlops. Tức nếu Intel không có sự thay đổi lớn về kiến trúc thì họ khó lòng mơ được vị trí đầu bảng về lâu dài (giả dụ đến 2020).

Và câu trả lời của hãng này tại Hội thảo Siêu điện toán Quốc tế (ISC) 2011 năm nay là kiến trúc MIC – Many Integrated Core (dịch tạm là Đa nhân Tích hợp). Nếu bạn có trí nhớ tốt, MIC là sản phẩm của dự án Tera-scale mà Intel đã nghiên cứu từ nhiều năm nay. Nó có “họ hàng” với con chip Larrabee “chẳng may sinh khó” và là anh em với con chip SCC 48 nhân. Điều đáng tiếc là chưa con chip nào trở thành sản phẩm hoàn thiện cả. Riêng MIC có thể sẽ khác …

Hình mô phỏng die Aubrey Isle - hạt nhân của Knight Corners

Sản phẩm đầu tiên dựa trên kiến trúc MIC có tên mã Knights Corner, được xây dựng trên tiến trình 22nm của Intel. Hãng này hiện đang gửi các gói phát triển phần mềm dành cho MIC (tên mã của gói này là Knights Ferry) đến một số đối tác được chọn từ trước. Tại ISC năm nay, một số đối tác trên sẽ trình bày cho báo giới xem thử các kết quả thử nghiệm ban đầu của họ trên kiến trúc MIC.

Giáo sư Arndt Bode thuộc Trung tâm Siêu điện toán Leibniz, một đối tác của Intel cho hay :

Lợi thế từ mô hình lập trình của kiến trúc MIC là khả năng cho phép chúng tôi chuyển đổi nhanh chóng các ứng dụng đang chạy trên các chip Intel Xeon sang nền tảng phần mềm Knights Ferry. Các tải công việc này ban đầu được phát triển và tối ưu cho các chip Intel Xeon, nhưng nhờ vào mức gần gũi giữa các mô hình lập trình, chúng tôi có thể tối ưu các đoạn mã sang kiến trúc MIC chỉ trong vài giờ và đã đạt được mức hiệu năng trên 650 GFlops

Knights Corner, sản phẩm đầu tiên dựa trên kiến trúc MIC dự kiến sẽ có trên 50 nhân điện toán. Vấn đề còn lại bây giờ là khi nào nó sẽ chính thức xuất hiện.