Tại sao HPC lại gia tăng tiết kiệm năng lượng

Trung tâm Siêu máy tính Barcelona (BSC) đang hoạt động khá tốt trong vấn đề tiết kiệm năng lượng. Nhóm MareNostrum 4 Power9 của nó đứng thứ 9 trong Green500, trong đó liệt kê 500 siêu máy tính hàng đầu trên thế giới được xếp hạng về hiệu quả năng lượng.

Hiệu quả năng lượng của nó không liên quan gì đến vị trí của nó trong một nhà thờ thế kỷ 19. Mặc dù tòa nhà là mát mẻ tự nhiên, máy tính cần thêm lạnh để ngăn chặn bộ vi xử lý lõi của nó trở nên quá nóng.

Hệ thống Power9, được ra mắt vào cuối tháng 5 năm 2018 và chủ yếu hướng đến trí thông minh nhân tạo, cho thấy khả năng thực thi 11.865 x 109 điểm hoạt động trên mỗi watt năng lượng tiêu thụ, hoặc 11.865 gigaflop/W.

Với hiệu suất đó, hệ thống MareNostrum 4, dựa trên bộ vi xử lý Power9 của IBM và GPU Nvidia Volta, là máy xanh nhất ở châu Âu.

Siêu máy tính tiết kiệm năng lượng nhất trên thế giới là hệ thống Shoubu của Nhật Bản B, đạt 18,4 gigaflop/W.

Việc sử dụng chỉ số hiệu năng trên mỗi watt đo lường tốc độ tính toán của máy tính cho mỗi watt điện tiêu thụ, có thể gây tranh cãi vì nó được liên kết với tiêu chuẩn Linpack, được sử dụng cho danh sách TOP500.

Điểm chuẩn này không phản ánh hiệu suất tổng thể của một hệ thống nhất định mà là hiệu suất cao nhất. Điều này có nghĩa là chạy một chương trình khác có thể mang lại kết quả khác nhau không? Hệ thống bảng điểm cân bằng đã chỉ ra.

Không có gì đáng ngạc nhiên khi các bảng xếp hạng trong danh sách TOP500 và Green500 không khớp nhau, điều này cho thấy nhiều công việc vẫn cần được thực hiện trước khi hiệu suất đi đôi với sự bền vững. Kiến trúc hệ thống dường như là một cách khả thi để thay đổi tình trạng này.

Ba vị trí hàng đầu trong Green500 do các siêu máy tính Nhật Bản nắm giữ, dựa trên kiến trúc ZettaScaler-2.2 sử dụng máy gia tốc PEZY-SC2. Tuy nhiên, những máy này có vị trí thấp trong bảng xếp hạngTOP500.

Ngược lại, kiến trúc của MareNostrum P9 CTE tương tự như kiến trúc được Hội nghị thượng đỉnh Hoa Kỳ sử dụng, xếp hạng thứ năm trong danh sách Green500 và đứng đầu trong danh sách TOP500. Cả hai đều sử dụng GPU NVIDIA. Mặt khác, Summit yêu cầu 8.806kW trong khi MareNostrum Power9 sử dụng 86kW.

Bên cạnh Power9, MareNostrum được hình thành từ hai công nghệ mới nổi: một hệ thống gồm các bộ vi xử lý Intel Knights Hill và một bộ xử lý 64-bit ArmV8 khác trong một máy nguyên mẫu, sử dụng các công nghệ tiên tiến từ Nhật Bản Siêu máy tính K.

Vào tháng 4, HPE đã công bố việc triển khai các bản cài đặt tính toán hiệu năng cao dựa trên Arm (viết tắt từ tên gốc là Advanced RISC Machine là một loại cấu trúc vi xử lý 32 bit và 64 bit kiểu RISC được sử dụng rộng rãi trong các thiết kế nhúng) lớn nhất trên thế giới và mô tả nó như một hệ thống tiêu thụ năng lượng thấp. Giờ đây, thách thức hiện tại là xây dựng các hệ thống siêu máy tính chỉ tiêu thụ 20 megawatt điện, các kế hoạch này đáng được giám sát.

Trong khi đó, các công ty internet lớn đang đi theo cách riêng của họ trong việc thử nghiệm những cách thức mới để làm mát máy chủ thông qua công nghệ học máy và đầu tư vào các nguồn năng lượng xanh.

Isaac Hernández, quản lý của Google Cloud ở Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha, chỉ ra rằng Google cam kết trở thành một công ty không phát thải khí thải carbon.

Vì vậy, một trung tâm dữ liệu của Google sẽ sử dụng năng lượng ít hơn 50% so với trung tâm dữ liệu truyền thống. Và mức sử dụng dịch vụ trung bình của một người trong một tháng  tương đương với mức tiêu thụ của một chiếc xe khi di chuyển 1.5km (khoảng một dặm).

Ngoài ra, gã khổng lồ internet tự mô tả mình là công ty mua nhiều năng lượng xanh nhất trên thế giới. "Chúng tôi hiện đang có hợp đồng mua 3 gigawatt (3GW) từ các dự án năng lượng tái tạo", Hernández cho biết thêm.

Một báo cáo tháng 7 từ Bloomberg NEF cho thấy rằng đầu tư toàn cầu vào năng lượng sạch trong sáu tháng đầu năm 2018 trị giá 138,2 tỷ đô la.