Kiến Thức
DPU Là Gì? Những Lợi Ích Của DPU (Data Processing Unit)
Trong thời đại công nghệ phát triển nhanh chóng, nhu cầu xử lý dữ liệu ngày càng trở nên phức tạp và đòi hỏi hiệu suất cao hơn. Để đáp ứng yêu cầu này, các nhà khoa học máy tính đã phát triển một loại bộ xử lý mới, đó là DPU – Data Processing Unit. Vậy, DPU là gì? Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích chi tiết về DPU và cách công nghệ này góp phần định hình tương lai của ngành công nghệ.
DPU là gì?
DPU (Data Processing Unit) hay đơn vị xử lý dữ liệu, là một loại bộ vi xử lý mới, được thiết kế để tối ưu hóa khả năng xử lý và quản lý dữ liệu trong các hệ thống phức tạp như mạng, lưu trữ và trí tuệ nhân tạo (AI). DPU là một hệ thống trên chip (SoC), có cấu trúc rất độc đáo khi tích hợp ba yếu tố chính giúp cải thiện hiệu năng tổng thể và giảm tải cho CPU.
Cụ thể, DPU bao gồm:
- CPU đa lõi, hiệu năng cao: Phần này có thể lập trình bằng phần mềm và thường dựa trên kiến trúc ARM, kết hợp chặt chẽ với các thành phần khác của SoC để đạt hiệu suất cao nhất.
- Giao diện mạng hiệu suất cao: Bộ phận này cho phép DPU xử lý dữ liệu ở tốc độ của đường truyền mạng, tối ưu hóa quá trình phân tích, xử lý và truyền dữ liệu một cách hiệu quả giữa CPU, GPU và các thiết bị mạng khác.
- Bộ máy tăng tốc linh hoạt và có thể lập trình: Thành phần này giúp DPU giảm tải các tác vụ nặng nề từ CPU như xử lý AI, Machine Learning, bảo mật, viễn thông và lưu trữ, từ đó cải thiện đáng kể hiệu suất ứng dụng.
Nhờ các yếu tố trên, DPU – Data Processing Unit mang lại khả năng xây dựng các hệ thống đám mây gốc (cloud-native) dựa trên phần cứng vật lý độc lập. Nó là nền tảng của thế hệ điện toán đám mây (cloud computing) tiếp theo.
>> Xem thêm: Mạng máy tính là gì? Các thành phần cơ bản của mạng máy tính
Tính năng của DPU
- DPU là giải pháp có thể cung cấp kết nối tốc độ cao qua một hoặc nhiều giao diện từ 100 Gigabit đến 200 Gigabit, đảm bảo tốc độ truyền dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả.
- DPU có thể xử lý các gói ở tốc độ nhanh, hỗ trợ tối ưu hóa hiệu suất mạng.
- DPU được trang bị bộ xử lý đa lõi thông qua CPU dựa trên ARM hoặc MIPS, cũng như bộ điều khiển bộ nhớ hỗ trợ RAM DDR4 và DDR5.
- DPU hỗ trợ bộ tăng tốc, hỗ trợ PCI Express Gen 4 và các tính năng bảo mật.
- Hệ điều hành riêng của DPU được tách biệt khỏi hệ điều hành của hệ thống máy chủ (server), đảm bảo tính ổn định và bảo mật của hệ thống.
Vai trò của DPU là gì?
DPU đóng vai trò là bộ điều khiển lưu lượng dữ liệu và phân phối tài nguyên lưu trữ trong hệ thống máy chủ trung tâm dữ liệu. Biết DPU là gì ta nhận ra DPU giảm gánh nặng cho CPU và cải thiện hiệu suất hệ thống bằng cách xử lý các gói dữ liệu ở tốc độ nhanh. DPU vừa với khe cắm PCIe trên máy chủ và cho phép máy chủ giảm tải các nhiệm vụ mạng và lưu trữ từ CPU sang DPU.
>> Xem thêm: Máy chủ là gì? Vai trò & phân loại máy chủ trong hệ thống CNTT doanh nghiệp.
DPU – Data Processing Unit, giống như GPU chuyên xử lý đồ họa, thường sử dụng FPGA có thể lập trình để tăng tốc lưu lượng mạng. Với chức năng này, DPU sẽ kết hợp CPU và GPU với tư cách là thành phần thứ ba trong hệ thống máy chủ trung tâm dữ liệu.
Cả ba thành phần CPU, GPU và DPU sẽ đóng những vai trò riêng biệt. CPU được sử dụng cho tính toán thông thường, GPU được sử dụng để xử lý đồ họa và DPU được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu để đảm bảo truyền dữ liệu tốc độ cao. Hệ thống máy chủ trung tâm dữ liệu sẽ hoạt động hiệu quả và năng suất hơn khi kết hợp cả ba thành phần này.
>> Xem thêm: Trung tâm dữ liệu hay Datacenter là gì?
Lợi ích khi sử dụng DPU
Hiệu quả chi phí
Tìm hiểu về DPU là gì, ta thấy ngoài việc tăng cường hiệu suất và nâng cao hiệu quả vận hành, việc triển khai DPU có thể tiết kiệm chi phí hơn trong thời gian dài. Bằng cách nâng cao hiệu quả của phần cứng hiện có, DPU có thể giảm nhu cầu tài nguyên CPU bổ sung, dẫn đến chi phí phần cứng và vận hành thấp hơn.
Độ tin cậy cao
DPU góp phần tăng cường độ tin cậy tổng thể của các hệ thống máy tính. Bằng cách quản lý luồng dữ liệu và bảo mật ở cấp độ chuyên biệt, DPU giúp giảm nguy cơ quá tải hệ thống và các sự cố bảo mật tiềm ẩn. Lớp tin cậy bổ sung này là vô cùng quan trọng đối với các doanh nghiệp cần hoạt động liên tục và bảo mật.
Linh hoạt và dễ thích ứng
DPU mang lại mức độ linh hoạt cần thiết trong các trung tâm dữ liệu hiện đại. Được thiết kế để xử lý nhiều tác vụ, chúng có khả năng thích ứng với các môi trường và yêu cầu khác nhau. Sự linh hoạt này đảm bảo rằng các trung tâm dữ liệu có thể theo kịp các nhu cầu công nghệ đang phát triển mà không cần nâng cấp lớn liên tục.
So sánh DPU với CPU và GPU
Sau khi tìm hiểu về DPU là gì, bạn hãy xem bảng so sánh sau để biết sự khác biệt giữa DPU với CPU và GPU:
| DPU (Data Processing Unit) | CPU (Central Processing Unit) | GPU (Graphics Processing Unit) | |
| Chức năng chính | Xử lý và quản lý các tác vụ về mạng, bảo mật, lưu trữ. | Xử lý tính toán đa nhiệm tổng quát. | Xử lý và tăng tốc các tác vụ liên quan đến đồ họa, tính toán song song. |
| Cấu trúc | Hệ thống trên chip (SoC) gồm CPU đa lõi, giao diện mạng, bộ tăng tốc. | Đa lõi (từ 2 đến 64 lõi), linh hoạt và có thể lập trình. | Hàng ngàn lõi song song, hiệu suất cao cho xử lý đồ họa và AI |
| Thành phần chính | CPU hiệu năng cao, giao diện mạng, bộ tăng tốc. | Lõi xử lý đa năng, bộ nhớ cache, bộ điều khiển I/O. | Lõi CUDA (NVIDIA) hoặc lõi Stream (AMD). |
| Khả năng lập trình | Có thể lập trình, nhưng tập trung vào mạng và bảo mật. | Linh hoạt, dễ dàng lập trình cho mọi tác vụ. | Lập trình tốt cho xử lý đồ họa và AI nhưng hạn chế cho tác vụ khác |
| Ứng dụng chính | Mạng, bảo mật, lưu trữ, AI, đám mây, viễn thông. | Tính toán tổng quát, điều khiển hệ điều hành, ứng dụng. | Đồ họa, xử lý video, game, AI và deep learning. |
| Khả năng xử lý song song | Cao, tối ưu hóa cho xử lý dữ liệu mạng và bảo mật. | Thấp, chủ yếu xử lý đa nhiệm nhưng không tối ưu cho song song. | Rất cao, lý tưởng cho tính toán song song. |
| Hiệu quả năng lượng | Cao cho các tác vụ mạng, giảm tải CPU. | Trung bình, tiêu thụ điện năng cao khi xử lý nhiều tác vụ. | Hiệu suất cao nhưng tiêu thụ điện năng lớn khi xử lý song song. |
| Tốc độ xử lý dữ liệu | Rất cao cho các tác vụ mạng, bảo mật và lưu trữ. | Tốc độ xử lý nhanh, nhưng giảm khi đa nhiệm phức tạp. | Rất cao cho các tác vụ đồ họa và AI. |
| Đóng góp vào hệ thống | Tăng hiệu suất mạng và bảo mật, giảm tải cho CPU. | Quản lý và điều phối hệ thống, xử lý đa nhiệm tổng quát. | Tăng tốc độ xử lý đồ họa và deep learning. |
Xem chi tiết:
- CPU là gì? Kiến thức cơ bản về bộ vi xử lý trung tâm máy tính
- GPU là gì? Điểm khác biệt giữa CPU & GPU
Một số giải pháp DPU nổi bật
DPU là một giải pháp có thể được dùng như một bộ xử lý nhúng độc lập, mặc dù nó thường được tích hợp vào SmartNIC, bộ điều khiển truyền thông mạng đóng vai trò là thành phần cốt lõi của máy chủ.
Nvidia đã giới thiệu hai DPU: DPU Nvidia Mellanox BlueField 2 và DPU BlueField 2X. Những thứ này, kết hợp với GPU Ampere bổ sung, sẽ kích hoạt chức năng trí tuệ nhân tạo trên DPU. Nvidia kết hợp GPU vào DPU để quản lý bảo mật, kết nối mạng và lưu trữ.
Tìm hiểu về DPU là gì bạn nên biết các sản phẩm DPU đang được các hãng như Intel và Xilinx giới thiệu. SmartNIC được tìm thấy trong một số thiết bị Xilinx và Intel. Xilinx và Intel SmartNIC sử dụng kiến trúc FPGA để tăng tốc các chức năng mạng và lưu trữ. Do khả năng lập trình của chúng, FPGA cho phép tùy chỉnh đường dẫn dữ liệu.
Dòng SmartNIC ALVEO có sẵn tại Xilinx với nhiều loại sản phẩm. Trong khi đó, Intel đã giới thiệu giải pháp SmartNIC mới có tên là Silicom FPGA SmartNIC N5010, kết hợp Intel Stratix 10 FPGA với bộ điều hợp Intel Ethernet 800 Series, cung cấp bốn cổng Ethernet 100 Gigabit và hỗ trợ phân phối băng thông rộng đến các trung tâm dữ liệu.
Intel giới thiệu SmartNIC của mình như một cách để “nâng cao mức hiệu suất của trung tâm dữ liệu bằng cách giảm tải chức năng chuyển mạch, lưu trữ và bảo mật vào một nền tảng duy nhất kết hợp cả Intel FPGA và Bộ xử lý Intel Xeon“.
Lời kết
Hy vọng bài viết trên đã giúp các bạn hiểu rõ hơn DPU là gì, các thành phần cũng như vài trò của nó trong môi trường công nghệ hiện đại. Nếu các bạn đang tìm kiếm cách tối ưu hóa quá trình xử lý dữ liệu cho tổ chức của mình, DPU có thể là một trong những giải pháp quan trọng nên xem xét. Để xem thêm những bài viết khác của chúng tôi, vui lòng truy cập Website hoặc Fanpage.