Siêu máy tính là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tiễn

Siêu máy tính là gì?

Khác với chiếc laptop, máy tính cây thông thường thì siêu máy tính là một chiếc máy tính với kích thước khổng lồ và có sức mạnh vượt trội hơn rất nhiều lần. Siêu máy tính có thể xử lý hàng nghìn teraflop, mỗi teraflop tương đương với 1000 phép tính/ giây. Tổng hiệu suất của 6000 máy tính hiện đại gộp lại bằng một chiếc siêu máy tính. Có thể thấy khả năng xử lý tác vụ và công suất khổng lồ.

Năm 1964, kỹ sư người mỹ Seymour Cray đã thiết kế CDC 6600 được coi là chiếc siêu máy tính đầu tiên. Siêu máy tính có hai loại:

• Mạng lưới máy tính: Kết nối nhiều máy nhỏ từ xa. Từ đó phân bổ công việc qua một máy chủ điều khiển.

• Computer cluster: Sử dụng nhiều CPU gần nhau, liên kết thành một hệ thống duy nhất.

>>> Xem thêm: 1 Gigabyte bằng bao nhiêu byte? 1 Gigabyte chứa được những gì?

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của siêu máy tính

Để hiểu rõ siêu máy tính là gì, bạn cần biết cấu trúc cũng như nguyên lý hoạt động của nó

Cấu trúc siêu máy tính:

• CPU/GPU: Sử dụng hàng ngàn bộ xử lý song song để thực hiện các tính toán phức tạp, đặc biệt là trong AI và mô phỏng khoa học.
• Bộ nhớ (RAM): Dung lượng lớn và truy xuất nhanh để hỗ trợ tính toán song song.
• Lưu trữ: Hệ thống lưu trữ hiệu suất cao như SSD, HDD để xử lý dữ liệu lớn.
• Mạng: Sử dụng mạng tốc độ cao (InfiniBand, Ethernet) để kết nối các bộ xử lý.
• Làm mát: Sử dụng hệ thống làm mát chất lỏng hoặc không khí để duy trì nhiệt độ ổn định.
• Phần mềm điều khiển: Phần mềm quản lý tài nguyên, thường là Linux và các phần mềm quản lý tác vụ chuyên dụng.

Nguyên lý hoạt động:

Siêu máy tính hoạt động dựa trên tính toán song song. Cơ chế chia nhỏ tác vụ lớn và phân phối cho nhiều bộ xử lý cùng thực hiện. Hệ thống đồng bộ dữ liệu giữa các bộ xử lý qua mạng tốc độ cao, cân bằng tải để tránh quá tải. Đồng thời sử dụng các phương pháp lưu trữ hiệu quả nhằm xử lý nhanh lượng dữ liệu lớn.

Ứng dụng của siêu máy tính là gì?

Siêu máy tính được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

• Mô phỏng thời tiết và khí hậu: Dự báo thời tiết chính xác dựa trên hàng triệu dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và các yếu tố khác được xử lý đồng thời.
• Mô phỏng y học và sinh học: Phân tích cấu trúc gen, protein hoặc mô phỏng hoạt động của cơ thể con người. Hỗ trợ nghiên cứu y học, phát triển dược phẩm.
• Tính toán vật lý và thiên văn học: Giải quyết các phương trình vật lý phức tạp. Liên quan đến động lực học chất lỏng, vật lý hạt nhân hoặc nghiên cứu các hiện tượng thiên văn như lỗ đen hoặc sự ra đời của vũ trụ.
• Trí tuệ nhân tạo và học máy (AI/ML): Các mô hình học máy lớn, đặc biệt là mạng nơ-ron sâu (deep learning). Tất cả đều yêu cầu nhiều tài nguyên để huấn luyện. Siêu máy tính giúp xử lý lượng dữ liệu lớn và tính toán tốc độ cao.

Siêu máy tính là công cụ không thể thiếu trong các nghiên cứu khoa học và công nghệ hiện đại. Từ đó giúp giải quyết các vấn đề phức tạp mà máy tính thông thường không thể thực hiện được.

>>> Xem thêm: Thuê VPS Treo Game Online Giá Rẻ & Chất Lượng

Ưu và nhược điểm của siêu máy tính

Vậy ưu và nhược điểm của siêu máy tính là gì? Hãy cùng khám phá những đặc điểm nổi bật nhất trong bảng sau:

Những siêu máy tính nổi bật hiện nay

Hiện nay trên thế giới có 4 siêu máy tính. Trong đó có 3 tại Mỹ và 1 tại Nhật Bản:

• Fugaku (Nhật Bản): Hiệu năng và ứng dụng trong nghiên cứu y tế và mô phỏng khoa học.

• Summit (Hoa Kỳ): Hiệu suất và đóng góp trong các nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo và vật lý hạt nhân.

• Sierra (Hoa Kỳ): Vai trò trong mô phỏng hạt nhân và tối ưu hóa mô hình học máy.

• Frontier (Hoa Kỳ): Siêu máy tính đầu tiên đạt mốc exascale (1 exaflop, tương đương một tỷ tỷ phép tính mỗi giây).

Lời kết

Sau khi tìm hiểu siêu máy tính là gì các bạn có tò mò hình ảnh của siêu máy tính không? Có rất nhiều câu chuyện thú vị về siêu máy tính bạn có thể tìm kiếm hoặc bình luận để LANIT chia sẻ bạn nhé!

Tại LANIT cũng có “siêu máy tính” mini là dịch vụ VPS cực chất lượng với các tính năng và hiệu suất vượt trội. Nếu bạn tò mò hệ thống “siêu máy tính” này hãy trải nghiệm thử 24h hoàn toàn miễn phí nhé.