Las actuales dos grandes arquitecturas de procesadores se basan en combinar GPU y CPU bajo el mismo chip. Tanto AMD Fusion como la familia Intel Core integran dos chips: el procesador central y el procesador gráfico. En la actualidad se están consiguiendo unos rendimientos más que aceptables, pero esto no quita para que se siga avanzando y desarrollando un campo cuyo límite es desconocido.
Investigadores de la North Carolina State University están trabajando en una evolución basada en las actuales arquitecturas de procesadores. Por ahora es un trabajo científico denominado CPU-Assisted GPGPU on Fused CPU-GPU Architectures, que será presentado próximamente en un congreso especializado. Lo más representativo de este estudio es que sus autores afirman poder incrementar un 21.4% el rendimiento de los actuales procesadores domésticos.
¿Dónde está la clave? Las arquitecturas actuales se componen de dos grandes partes, la CPU y GPU. Los dos son los “cerebros” capaces de procesar información, pero trabajan de forma diferente: mientras la GPU está orientada a tratar con información en punto flotante, la CPU realiza muchas más tareas (denominadas “de propósito general”). Sin embargo, es esta última la que suele realizar prácticamente todo el trabajo normal.
La clave, decíamos, está en que la CPU sea la gestora de la información, y la GPU la que realmente trabaja y opera con los datos. Es algo más o menos parecido a la arquitectura de NVidia Tegra 3 con su Companion Core, pero orientado a procesadores de los ordenadores más tradicionales.
Gestión, el futuro del hardware
Desde hace años el crecimiento del hardware en términos de potencia está siendo extraordinario. Lo común es duplicar el rendimiento ofrecido cada pocos años, mejorando además otros importantes factores como el consumo o la disipación de calor. La clave en esta evolución ha sido hacer procesadores que realizan el trabajo mucho más rápido.
Los procesadores, sean del tipo que sean, son dispositivos muy complejos en los que intervienen decenas de unidades de operación, cachés de memoria, circuitos de transmisión de datos y mucho más. A partir de ahora existe un camino muy interesante a tener en cuenta: la optimización del hardware y los recursos de los que disponemos.
Uno de los mejores ejemplos de esto es Tegra 3: tenemos cinco núcleos que pueden realizar operaciones. Dada la ingente cantidad de información que hay que ejecutar (hablamos de millones de operaciones por segundo), es necesario designar un coordinador cuya única tarea será asignar el trabajo a realizar al resto de núcleos. Un símil de esta situación en el mundo real es un equipo de trabajo: cada trabajador puede realizar sus tareas de forma individual, pero si ponemos un encargado con experiencia al mando del conjunto el resultado será mucho más satisfactorio.
La cuestión del número de núcleos
Desde hace años vengo comentando la importancia del paralelismo en el mundo del hardware. Si bien es cierto que existen ciertas operaciones que no pueden realizarse simultáneamente con varios núcleos de proceso, tanto los sistemas operativos como la mayoría del software exigente deberán ir adaptándose a este nuevo contexto.
Esta situación no implica que los componentes físicos no deban evolucionar. Es evidente que el hardware también tendrán que cambiar y adaptarse, tomando medidas como la de Tegra 3 o la propuesta de los investigadores de la Universidad de Carolina del Norte. Bajo mi punto de vista es un interesante primer paso a adoptar aprovechando el reducido precio de los procesadores de varios núcleos.
Un punto importante a tener en cuenta de cara al futuro es que estas medidas de coordinación de múltiples núcleos serán más visibles cuantos más núcleos tenga el procesador. Afortunadamente, refiriéndonos a las CPU, estamos ante un campo que no para de crecer: ya hay modelos de hasta 8 núcleos y los fabricantes están preparando la evolución hacia los 12, y luego a los 16, quizá después 24… etc.
CPU-Assisted GPGPU on Fused CPU-GPU Architectures
El estudio CPU-Assisted GPGPU on Fused CPU-GPU Architectures por ahora no es más que eso: un estudio científico. No obstante, será presentado públicamente el próximo 27 de febrero, y seguramente tanto Intel como AMD tomen buena nota. Precisamente, AMD es una de las empresas que ha promovido la elaboración de la tesis.
Si nos ponemos en el mejor caso y en un futuro este estudio sienta las bases de las arquitecturas de los próximos tiempos, esto no lo veremos hasta dentro de unos cuantos años. Una nueva arquitectura es algo que se realiza a medio-largo plazo, con unos tres, cuatro o cinco años de adelanto en la mayoría de los casos. Vamos, que no es para la próxima generación, así que tomémoslo con calma.
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