IBM Blue Gene ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับ PetaFLOPS ของ IBM

IBM Blue Gene เป็นโครงการของ IBM ที่มีเป้าหมายในการออกแบบซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่สามารถทำความเร็วในการประมวลผลได้ในระดับ petaFLOPS (PFLOPS) โดยเน้นการใช้พลังงานที่ค่อนข้างต่ำ ซึ่งนำไปสู่การสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์สามรุ่นหลัก ได้แก่ Blue Gene/L, Blue Gene/P และ Blue Gene/Q

ประวัติและความเป็นมา

ในเดือนธันวาคม ปี 1999 IBM ได้ประกาศโครงการวิจัยมูลค่า 100 ล้านดอลลาร์สหรัฐ เพื่อสร้างคอมพิวเตอร์แบบขนานขนาดใหญ่ (Massively Parallel Computer) เพื่อนำไปใช้ในการศึกษาปรากฏการณ์ทางชีวโมเลกุล เช่น การพับตัวของโปรตีน (Protein Folding) โดยทีมวิจัยจาก IBM T. J. Watson Research Center ภายใต้การนำของ William R. Pulleyblank

เป้าหมายหลักของโครงการนี้มีสองประการ คือ การสร้างความเข้าใจในกลไกการพับตัวของโปรตีนผ่านการจำลองขนาดใหญ่ และการสำรวจแนวคิดใหม่ๆ ในสถาปัตยกรรมเครื่องและซอฟต์แวร์สำหรับการประมวลผลแบบขนานจำนวนมหาศาล

การพัฒนาและรุ่นต่างๆ ของ Blue Gene

การออกแบบเริ่มต้นจากสถาปัตยกรรม Cyclops64 และต่อมาได้พัฒนาเป็น Blue Gene/L (L ย่อมาจาก Light) ซึ่งได้รับการสนับสนุนทุนจากกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (US Department of Energy) ต่อมาได้มีการพัฒนาเป็นรุ่น Blue Gene/P ซึ่งออกแบบมาเพื่อระดับ Petascale และรุ่น Blue Gene/Q ตามลำดับ

คุณสมบัติเด่นของ Blue Gene/L

• การแลกเปลี่ยนความเร็วเพื่อพลังงาน: ใช้คอร์ PowerPC แบบฝังตัวที่มีความถี่ต่ำและใช้พลังงานต่ำ พร้อมตัวเร่งความเร็ว floating-point เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อทำงานร่วมกับโหนดจำนวนมาก
• โหมดการทำงานแบบคู่: มีโปรเซสเซอร์สองตัวต่อโหนด โดยสามารถทำงานในโหมด co-processor (ตัวหนึ่งคำนวณ ตัวหนึ่งสื่อสาร) หรือโหมด virtual-node (ทั้งสองตัวรันโค้ดผู้ใช้)
• การออกแบบ System-on-a-chip: รวมฟังก์ชันการทำงานที่จำเป็นไว้ในชิปตัวเดียว

ความสำเร็จและสถิติ

ในเดือนพฤศจิกายน 2004 ระบบ Blue Gene/L ขนาด 16 แร็ค ได้รับตำแหน่งคอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกจากรายการ TOP500 โดยทำประสิทธิภาพได้ 70.72 TFLOPS แซงหน้า Earth Simulator ของ NEC

นอกจากนี้ Blue Gene/L ยังเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่สามารถรันแอปพลิเคชันในโลกจริง (ddcMD) ได้เกิน 100 TFLOPS ซึ่งได้รับรางวัล Gordon Bell Prize ในปี 2005

บทสรุป

หลังจากยุคของ Blue Gene/Q ทาง IBM ได้เปลี่ยนจุดเน้นไปที่แพลตฟอร์ม OpenPower โดยใช้ตัวเร่งความเร็ว เช่น FPGA และ GPU เพื่อรับมือกับข้อจำกัดของกฎของมัวร์ (Moore's Law) ที่เริ่มลดลง