เจาะลึกเหตุผลที่ระบบ HPC ยุคเก่าเลือกใช้ POWER SPARC
ย้อนดูเหตุผลที่ระบบซูเปอร์คอมพิวเตอร์และ HPC ในอดีตช่วงยุค 1990 ถึง 2000 เลือกใช้ซีพียูตระกูล POWER, SPARC และระบบปฏิบัติการเชิงพาณิชย์อย่าง AIX ก่อนจะเปลี่ยนผ่านสู่ยุค Linux
ภาพประกอบจากคลังภาพสต็อก ไม่ใช่ภาพจากเหตุการณ์จริง
- ระบบ HPC ยุคเก่าใช้ POWER และ SPARC เพื่อประสิทธิภาพและความสมบูรณ์แบบ
- ความเร็วสัญญาณนาฬิกาไม่ใช่ทั้งหมด แต่รวมถึงหน่วยประมวลผลลอยตัวและแบนด์วิดท์
- AIX และฮาร์ดแวร์ทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดเพื่อรองรับการคำนวณขั้นสูง
- การเปลี่ยนผ่านสู่ Linux และฮาร์ดแวร์ทั่วไปเกิดขึ้นจากความคุ้มค่าด้านราคา
ในยุคอดีต ระบบคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงหรือ HPC (High-Performance Computing) มักพึ่งพาซีพียูเฉพาะทางอย่าง POWER และ SPARC รวมถึงระบบปฏิบัติการยูนิกซ์เชิงพาณิชย์ ซึ่งถูกมองว่าเป็นแพ็กเกจที่มอบทั้งสมรรถนะและสภาพแวดล้อมการทำงานที่ตอบโจทย์ ก่อนที่ในเวลาต่อมา ระบบที่ใช้ชิ้นส่วนผลิตจำนวนมากและลินุกซ์จะเข้ามามีบทบาทสำคัญเนื่องจากความยืดหยุ่นด้านราคาและการจัดซื้อ
บทความนี้จะพาไปสำรวจการเปลี่ยนผ่านในช่วงทศวรรษ 1990 ถึง 2000 โดยแยกวิเคราะห์ทั้งในส่วนของหน่วยประมวลผลหรือซีพียู และระบบปฏิบัติการ เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมสถาปัตยกรรมเหล่านี้จึงเคยเป็นหัวใจสำคัญของการคำนวณทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม
สำหรับงาน HPC นั้น ความเร็วสัญญาณนาฬิกา (Clock Speed) ไม่ใช่ปัจจัยเดียวที่ชี้วัดความสำเร็จ แต่ยังมีองค์ประกอบสำคัญอื่นๆ เช่น ความสามารถในการประมวลผลเลขทศนิยม (Floating-point Operations) และความเร็วในการดึงข้อมูลจากหน่วยความจำมาสู่หน่วยคำนวณ
ภาพประกอบจากคลังภาพสต็อก ไม่ใช่ภาพจากเหตุการณ์จริง
สถาปัตยกรรม RISC ในอดีตถูกออกแบบมาเพื่อยกระดับจุดเหล่านี้โดยเฉพาะ ตัวอย่างเช่น IBM POWER2 มีหน่วยประมวลผลเลขทศนิยมถึงสองชุด พร้อมเพิ่มความจุแคชและแบนด์วิดท์ในการถ่ายโอนข้อมูล ขณะที่ POWER3 รุ่นต่อมาได้ขยายพื้นที่แอดเดรสเป็น 64 บิต และรองรับหน่วยความจำแชร์ขนาดใหญ่ เพื่อรับมือกับการคำนวณตัวเลขสเกลใหญ่
ในฝั่งของ SPARC ก็มีแนวทางที่คล้ายคลึงกัน ยกตัวอย่างเช่น SPARC64 VIIIfx ที่ใช้ในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ "Kei" ไม่ใช่แค่การนำซีพียู SPARC มาเรียงต่อกันจำนวนมาก แต่เป็นการพัฒนาขึ้นโดยเน้นสมรรถนะ ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความน่าเชื่อถือผ่านระบบแก้ไขข้อผิดพลาดสำหรับการคำนวณทางวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะ
"ระบบปฏิบัติการอีกตัวหนึ่งที่รันบนซีพียูปกติไม่ได้สร้างระบบ HPC ที่เทียบเท่ากันขึ้นมาได้ จำเป็นต้องใช้งานได้จริง รวมถึงการรองรับอุปกรณ์สื่อสาร การปรับแต่งคอมไพเลอร์ และการทำงานแบบขนาน"
อ้างอิงจากบทความต้นฉบับ
การวิเคราะห์เพิ่มเติม: การเลือกใช้สถาปัตยกรรมเฉพาะทางในยุคแรกสะท้อนให้เห็นว่า ซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ต้องถูกออกแบบมาสอดรับกันอย่างลึกซึ้ง ต่างจากปัจจุบันที่ฮาร์ดแวร์ทั่วไปมีความยืดหยุ่นสูงและมีต้นทุนต่อหน่วยที่คุ้มค่ากว่ามากผ่านเศรษฐกิจขนาดใหญ่ (Economies of Scale)
นอกจากฮาร์ดแวร์แล้ว ซอฟต์แวร์และสภาพแวดล้อมก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน ระบบ SP ของ IBM ในอการเวลานั้นไม่ได้มีเพียง AIX เท่านั้น แต่ยังรวมถึงระบบสื่อสารความเร็วสูงระหว่างโหนด คอมไพเลอร์ C/Fortran ไลบรารีคำนวณเชิงตัวเลข ESSL และระบบจัดการงานอย่าง LoadLeveler ซึ่งทำให้ผู้ใช้งานต้องพิจารณาเลือกชุดผสมผสานที่ตอบโจทย์การคำนวณมากที่สุด
อย่างไรก็ตาม การเติบโตของโครงการ Beowulf ที่นาซ่าริเริ่มขึ้นในปี 1994 โดยใช้ลินุกซ์และฮาร์ดแวร์ทั่วไป รวมถึงการพัฒนาชุดคำสั่งอย่าง SSE2 และ AVX ในฝั่ง x86 ได้พิสูจน์ให้เห็นว่าฮาร์ดแวร์กระแสหลักค่อยๆ พัฒนาจนมีความสามารถเพียงพอ จนนำไปสู่การเปลี่ยนผ่านครั้งใหญ่ในวงการ HPC สมัยใหม่
ที่มา: Dev.to
พบข้อมูลผิดพลาดในบทความนี้? แจ้งปัญหาบทความนี้
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น