CÂU CHUYN V KHOA HC HIN ñI:
SUPER MICRO COMPUTER
HI SA 
Hin nay, máy Çin toán cá nhân (Personal Computer, gi t¡t là PC) Çang bành trܧng và rÃt thông døng trong Ç©i sÓng hàng ngày cûa chúng ta. Không nh»ng th, càng ngày các loåi "chíp" vi tính (micro processor chip) càng ÇÜ®c phát trin và thit k tÓi tân hÖn, nhanh hÖn, gn hÖn, Çåi khái là tÓt hÖn xÜa. Hin nay, có th nói thông døng nhÃt là chíp vi tính "Pentium" cûa hãng "Intel", và "POWER PC" do hãng IBM thit k v phÀn kin trúc và hãng "Motorola" sän xuÃt. Ngoài ra, còn nh»ng chíp vi tính khác nhÜ RISC 700... Càng ngày mi công vic Çu phäi d¿a vào b¶ máy Çin toán, do Çó næng suÃt cûa máy càng Çòi hÕi vào khä næng cung Ùng cûa máy. "Super Computer" (Máy Çin toán siêu Ç£ng) Çã ÇÜ®c thit k nhÜng s¿ to l§n cÒng knh, và Çòi hÕi m¶t môi trÜ©ng Ç¥c bit cho máy hoåt Ƕng. V§i kÏ thuÆt tân tin, các kÏ thuÆt gia Çã áp døng nh»ng kin trúc thÀn kÿ cûa h thÓng "super computer" vào chíp vi tính. Tuy không lË b¢ng "super computer" do s¿ khác bit cûa kÏ thuÆt måch Çin, nhÜng s¿ nhÕ nh¡n, gn gàng khin vic áp døng tính chÃt "super" vào k nguyên Çin toán truyn thông, và nh»ng kÏ thuÆt mang tính chÃt "real-time" (th©i gian tác th¿c") ÇÜ®c dÍ dàng và h»u hiu. HS tåm gi là nh»ng h thÓng "Super Micro-Computer).
TØ xÜa, con ngÜ©i luôn luôn có khuynh hܧng phát trin Ç tæng tin hÖn cho bÃt cÙ m¶t vÃn Ç gì. Trong thÆp niên 80 vØa qua, h thÓng Çin toán Çi tØ nh»ng b¶ máy Çin toán ÇÒ s¶ qua nh»ng b¶ máy Çin toán nhÕ nh¡n nhÜng låi có khä næng không kém gì mÃy. Tuy vÆy, máy PC này vÅn chÜa hoàn toàn thay th h£n, và ÇÒng th©i s¿ phát trin kÏ thuÆt m§i rÃt lË khin chúng ta t¿ hÕi "v§i Çà tin trin này tÜÖng lai h thÓng máy Çin toán së Çi t§i Çâu?". ThÆt ra, khä næng cûa nh»ng máy Çin toán l§n vÅn còn lË hÖn nh»ng b¶ máy Çin toán hin Çåi m§i và nhÕ (micro computer), không nh»ng th quá trình hoåt Ƕng trong m¶t th©i gian dài bäo Çäm s¿ h»u hiu và chính xác.
Ngày xÜa, khä næng hoåt Ƕng ÇÜ®c Ço b¢ng sÓ lÜ®ng thi hành các "instructions" (processor codes) trong m¶t giây ÇÒng hÒ. Nh»ng máy Çin toán l§n trang bÎ nhiu "memory", "hardware" có khä næng thi hành "instruction" v§i sÓ lÜ®ng cao, và nhiu "programs" khó khæn và phÙc tåp thÆt mau lË ÇÜ®c coi nhÜ là m¶t h thÓng Çin toán siêu Ç£ng (super computer). Hai h thÓng Çin toán "IBM Stretch" và "Univac LARC" là hai h thÓng ÇÀu tiên ÇÜ®c coi nhÜ "super computer". Cä hai h thÓng ÇÜ®c thit k và ch tåo vào cuÓi thÆp niên 50. NhÜng ngày nay cä hai h thÓng này Çu "v hÜu" và ÇÜ®c thay th b¢ng nh»ng h thÓng mau lË và h»u hiu hÖn cä chøc lÀn.
Trong bÓn mÜÖi næm qua, khä næng thi hành sÓ lÜ®ng "instructions" (thÜ©ng ÇÜ®c Ço b¢ng ÇÖn vÎ triu instructions, thí dø nhÜ 100 Mips; 100 Mega instruction per second) càng gia tæng, gÀn nhÜ gÃp Çôi mi næm. Ngày nay, máy có th chåy v§i vÆn tÓc gÀn nhÜ cä t "instructions" (2026 Mips) trong m¶t giây ÇÒng hÒ. ñ Çåt Çn khä næng Çó, h thÓng Çin toán phäi nh© vào nh»ng kin trúc Ç¥c bit và tân kÿ trong ngành Çin toán. S¿ mau lË và l§n không Çû Ç ÇÜ®c mnh danh là "Super computer" nhÜ xÜa n»a. Nó Çòi hÕi h thÓng Çó phäi có khä næng và tÓc Ƕ hoåt Ƕng hÖn cä tÓc Ƕ måch Çin cûa chính nó. MuÓn ÇÜ®c nhÜ vÆy, nh»ng kin trúc "Parallel processing" (giäi tính song song), "Pipeline processing" (giäi tính dây chuyn) ÇÜ®c thit k vào h thÓng Çin toán. Nh»ng h thÓng này m§i ÇÜ®c gi là "super". Ch¡c các bån không lå gì v h thÓng "Super Computer" mang tên "Cray" Ƕc chim ngôi vÎ "super" khá lâu. Ngày nay, NhÆt Bän cÛng muÓn tung ra m¶t h thÓng "super computer" Ç cånh tranh v§i "Cray". Nh»ng kÏ thuÆt áp døng Çin toán vào công vic giäi tính hình änh, video, âm thanh Ç nâng cao phÄm chÃt và cung Ùng tính chÃt "real time" (th©i gian tác th¿c) cÀn phäi có nh»ng h thÓng "super" cûa máy Çin toán. NhÜng nh»ng h thÓng"super computer" quá l§n, kÒng knh và cÀn nh»ng môi trÜ©ng Ç¥c bit nhÜ phòng lånh v§i nh»ng kin trúc cÀu kÿ Ç dùng cho máy, do Çó rÃt bÃt tin cho vic dùng h thÓng "super computer" này. ñó là chÜa k Çn giá cä cûa máy rÃt cao, và tin phí t°n cho máy hoåt Ƕng. Vì th, nh»ng kin trúc Ç¥c bit này ÇÜ®c thâu gn và áp døng vào nh»ng h thÓng Çin toán nhÕ, mà chúng ta së thÃy trong tÜÖng lai rÃt gÀn. ñó là nh»ng h thÓng "Super Micro-Computer" së lan tràn trong thÎ trÜ©ng Çin toán.
ñ tìm hiu thêm v nh»ng Ç¥c Çim thit k "parallel processing" và "pipeline processing", chúng ta hãy xem qua thí dø sau. B¶ máy vi tính nhÜ m¶t thÜ k giúp vic së thi hành m¶t công tác do anh giao phó gÒm nh»ng l©i cæn d¥n theo thÙ t¿ cûa anh. Thí dø nhÜ sau:
1) LÃy t© giÃy tính ÇÀu tiên.
2) B¡t ÇÀu tØ hàng thÙ nhÃt.
3) C¶ng con sÓ c¶t A v§i c¶t B.
4) Vit kt quä vào c¶t C, cùng hàng.
5) Qua hàng k.
6) Nu còn hàng thì trª v l©i d¥n sÓ 3 và tip tøc.
7) ñ t© giÃy vô h¶p có ghi tháng 5.
8) LÃy t© giÃy k.
9) Nu còn ghi ngày trong tháng 5, trª v l©i d¥n sÓ hai và tip tøc.
10) VÆy là xong, Çn g¥p tôi Ç nhÆn công tác m§i.
Công vic trên tÜÖng t¿ nhÜ s¿ hoåt Ƕng cûa m¶t b¶ máy vi tính. Nh»ng l©i d¥n là "instruction", nguyên nh»ng d¥n Çó là m¶t "program". Và b¶ máy vi tính së tuÀn t¿ thi hành tØ l©i d¥n 1 cho Çn 9 cho t§i khi xong công vic. TÓc Ƕ thi hành bình thÜ©ng do s¿ lanh lË cûa b¶ máy nhÜng vÅn bÎ gi§i hån. ñ tæng cÜ©ng s¿ mau lË này, chúng ta có th dùng hai máy vi tính cùng làm vic song song thì công vic có th nhanh hÖn gÃp rÜ«i ho¥c gÀn gÃp Çôi. Có lë bån rÃt ngåc nhiên, và t¿ hÕi tåi sao không nhanh gÃp Çôi mà tÌ sÓ låi thÃp hÖn phäi không? TÌ sÓ mau lË không th tính nhÜ vÆy ÇÜ®c vì bÎ tùy thu¶c vào nhiu yu tÓ khác nhau, ngoài cÃu trúc cûa h thÓng, tính chÃt công vic cÛng nhÜ cách phân chia công vic cho hai b¶ máy, së änh hܪng vào khä næng hoåt Ƕng cûa toàn h thÓng. LÃy thí dø dùng hai b¶ máy vi tính Ç thi hành 10 l©i d¥n trên, chúng ta së phân chia công vic ra sao? Giä dø hai b¶ máy thay phiên nhau thi hành tØng l©i d¥n. L©i d¥n 1 và 2 không k vì tính chÃt sºa soån (initialize). Nu máy A thi hành l©i 3 và máy B thi hành l©i 4, thì máy B phäi ch© máy A thi hành xong l©i 3 m§i có kt quä Ç ghi vào c¶t C theo l©i 4. Vì tính chÃt liên h cûa l©i 3 và 4 nên máy B bÎ tùy thu¶c vào A. ñó là chÜa k làm th nào máy B có th nhÆn ÇÜ®c kt quä cûa máy A. MuÓn hai máy chåy song song cùng m¶t lúc, chúng ta có th phân chia công vic cho máy A làm hàng lÈ và máy B làm hàng ch¤n. V§i lÓi phân vic này, thì hai máy không bÎ tùy thu¶c vào nhau và có th thi hành công vic song song v§i nhau. NhÜng m¶t trª ngåi khác là hai máy không th Çc ho¥c vit lên cùng m¶t t© giÃy cùng m¶t lúc ÇÜ®c, do Çó; m¶t máy phäi nhÜ©ng cho máy kia Çc ho¥c vit trܧc mình. M¶t cách h»u hiu khác là hai máy ÇÜ®c xp dây chuyn (pipe line), tính chÃt này së tåo ra s¿ xen kë là m¶t máy Çc thì máy kia làm tính. NhÜ vÆy, hai máy së làm vic song song và liên tøc khin tÌ sÓ làm vic së tæng lên gÀn gÃp Çôi. Bån thÃy Çó, chÌ vài vÃn Ç trong mÜ©i hàng ÇÖn giän Çã tåo ra nh»ng r¡c rÓi không ít, huÓng hÒ m¶t program phÙc tåp së gây r¡c rÓi và khó khæn không bit chØng nào.
S¿ phân chia, thâu gn (theo ngôn ng» Çin toán là "optimization") vào công vic giäi tính song song và dây chuyn không phäi là dÍ Ç Çåt ÇÜ®c h»u hiu tÓi Ça. Khi chuyn dÎch qua máy Çin toán và dùng các h thÓng luÆn l toán hc Ç phân chia công tác thÜ©ng không Çåt ÇÜ®c s¿ h»u hiu tÓi Ça. MuÓn Çåt ÇÜ®c s¿ h»u hiu tÓi Ça cho mi trÜ©ng h®p, bån phäi t¿ nghiên cÙu và thit k tØ sÖ bän. ñây là nh»ng khä næng Ç¥c bit cûa mi cá nhân trong ngành thit k.
Tuy r¢ng kÏ thuÆt tân kÿ hin Çåi Çã cao nhÜng không ÇÜ®c trng døng vào nh»ng công vic Çòi hÕi s¿ bäo Çäm m¶t træm phÀn træm. L do kÏ thuÆt thit k cûa nh»ng b¶ máy Çin toán l§n và "software" cûa nh»ng b¶ máy này ÇÜ®c coi nhÜ bäo Çäm, và không có "bug" (ch» lóng cho li lÀm, làm sai) do quá trình hoåt Ƕng lâu dài cûa nó. Trong khi Çó, b¶ máy PC lË và tin l®i cho cá nhân nhÜng phÀn thit k có nh»ng li lÀm, thí dø lúc chíp vi tính Pentium cûa Intel m§i ra có "bug" nhÜ thÌnh thoäng làm tính sai, b¶ tính toán phø (math co-processor) trong chíp vi tính 20260 cûa Motorola không ÇÜ®c dùng Çn vì bÎ "bug". ñó là chÜa k nh»ng "bug" bí mÆt khác không ÇÜ®c tit l¶ ra ho¥c chÜa kim ra. Qua Çn "software" cÛng th, nh»ng "program" cÛng có th có "bug" phÓi h®p v§i h thÓng thit k "hardware" së bÎ hÜ lên hÜ xuÓng (crash). NhÜ vÆy, vic s° sách cûa h thÓng ngân hàng chÜa th l thu¶c h£n vào nh»ng b¶ máy micro m§i này. NhÜng trong tÜÖng lai, s¿ hoàn chÌnh nh»ng h thÓng micro së mang ÇÀy nh»ng hÙa hËn trong mi hoåt Ƕng hàng ngày cûa chúng ta.
Bên cånh nhu cÀu cûa kin trúc giäi tính song song và dây chuyn cho h thÓng super micro computer, nó còn ÇÜ®c Ùng døng vào nh»ng h thÓng tân kÿ nhÜ neuro-network, fuzzy logic, transputer... là nh»ng cÃu trúc cho ngành thông minh nhân tåo (artificial intelligent), các bån së t¿ hÕi liu h thÓng "super micro" có th Çåt ÇÜ®c s¿ thông minh nhÜ loài ngÜ©i?