Tuesday 8 december 2009
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Un Chip Futurista de Intel Podría
Modificar la Manera de Construir Computadoras y la Interacción de los Usuarios con sus PCs y Dispositivos Personales
Investigadores de Intel Labs mostraron un procesador experimental Intel, de 48
núcleos, o "computadora en nube en un solo chip", que replantea muchos de los enfoques usados en los diseños de hoy para laptops, PCs y servidores. Este chip futurista tiene una potencia
equivalente a 10-20 veces los motores de procesamiento presentes en los procesadores de marca Intel® Core™ más populares.
La meta de investigación a largo plazo es añadir características de escalabilidad
increíbles a las computadoras futuras que estimulen aplicaciones de software e interfaces humano-máquina totalmente nuevas. La empresa planea involucrar a la industria y a la academia el próximo
año al compartir 100 o más de estos chips experimentales para la investigación con miras al desarrollo de nuevas aplicaciones de software y modelos de programación.
Mientras que Intel integrará características clave en una nueva línea de chips de
marca Core a comienzos del próximo año y presentará los procesadores de seis a ocho núcleos más adelante en 2010, este prototipo contiene 48 núcleos de procesamiento totalmente programables, el
mayor número de todos los tiempos en un único chip de silicio. También incluye una red on-chip de alta velocidad para compartir información, junto con técnicas recién inventadas de gestión de la
energía que permiten que los 48 núcleos operen de un modo energéticamente eficiente, con un consumo tan bajo como 25 vatios, o 125 vatios cuando ejecuten un desempeño máximo (aproximadamente
tanto como los procesadores Intel de hoy y equivalente a apenas dos bombillas domésticas estándar).
Intel planea obtener una mejor comprensión de cómo programar y coordinar los
múltiples núcleos de este chip experimental para sus futuros chips dirigidos al mercado en general. Por ejemplo, los laptops del futuro con una capacidad de procesamiento de esta magnitud podrían
tener "visión", del mismo modo en que un humano puede ver objetos y movimientos a medida que se producen y con gran precisión.
Imagine, por ejemplo, poder interactuar un día con una computadora para tomar una clase de baile virtual o para hacer compras online que usen una futura cámara de laptop en 3-D que le permita
verse en un espejo vistiendo la ropa que le interesa. Podrá girar mirarse en el "espejo" para ver cómo le queda y si el color hace juego con su tono de piel.
Este tipo de interacción podría eliminar la necesidad de teclados, mandos a
distancia o joysticks para juegos. Algunos investigadores creen que las computadoras podrán incluso ser capaces de leer las ondas cerebrales, por lo que simplemente al pensar en un comando, como
dictar palabras, éste sería obedecido por la máquina sin necesidad de hablar.
Intel Labs ha bautizado este chip de prueba con el nombre código "computación en
nube en un único chip" (en inglés, "single-chip cloud computer"), porque se parece a la organización de los datacenters utilizados para crear una "nube" de recursos de computación a través de
Internet, un concepto relacionado con la prestación de servicios online a millones de usuarios, tales como banca, redes sociales y tiendas.
Los datacenters en nube se componen de decenas de miles de computadoras conectadas
por una red de cables física, a través de la cual se distribuyen grandes tareas y grandes conjuntos de datos masivos en paralelo. El nuevo chip de investigación experimental de Intel utiliza un
enfoque similar; pero todas las computadoras y redes se integran en una sola pieza de Intel de 45 nm, high-k metal gate de silicio, del tamaño de un sello de correos, lo que reduce drásticamente
la cantidad de equipos físicos necesarios para crear un datacenter en nube.
"Con un chip como este, en el futuro se podría imaginar un datacenter en nube que
tendrá una eficiencia energética mucho mayor que la de hoy en día, lo que implicará un ahorro significativo de recursos de espacio y costos de energía", dijo Justin Rattner, Director de Intel
Labs y Director de Tecnología de Intel. "Con el tiempo, espero que estos conceptos avanzados se puedan utilizar en dispositivos populares, del mismo modo que la tecnología automotriz avanzada,
como el control electrónico del motor, los airbags y los frenos abs finalmente se aplicaron a la mayoría de los coches".
Los núcleos le Permiten al Software Dirigir los Datos en Busca de Eficiencia
El chip conceptual incluye una red de alta velocidad entre los núcleos, que permite compartir de forma eficiente información y datos. Esta técnica proporciona una mejora significativa en el
rendimiento de la comunicación y en la eficiencia energética con relación al modelo de datacenter de hoy, ya que los paquetes de datos sólo tienen que moverse algunos milímetros en un chip, en
vez de decenas de metros a otro sistema de computación.
El software de aplicación puede utilizar esta red para pasar con rapidez la
información directamente entre los núcleos que cooperan en cuestión de unos pocos microsegundos, lo que reduce la necesidad de acceder a los datos en una memoria de sistema fuera del chip, que
sería más lenta. Las aplicaciones también pueden gestionar exactamente qué núcleos se usarán para una tarea determinada en un momento determinado, ajustando el desempeño y las necesidades
energéticas a las demandas existentes.
Las tareas relacionadas se pueden ejecutar en núcleos cercanos, incluso pasando
los resultados directamente de uno a otro como en una línea de montaje, para maximizar el rendimiento general. Además, este control de software se amplía con la capacidad de manejar la tensión y
la velocidad de reloj. Los núcleos se pueden encender y apagar o cambiar sus niveles de rendimiento, adaptándolos continuamente para que utilicen el mínimo de energía necesaria en un momento
dado.
Superando los retos de software
Programar procesadores con varios núcleos es un desafío bien conocido a medida que la industria de la computación y los fabricantes de software avanzan hacia estructuras con muchos núcleos en un
único chip de silicio. El prototipo permite métodos populares y eficientes de programación en paralelo utilizados en el software de datacenters en nube, y que ahora se aplicarán en el chip. Los
investigadores de Intel, HP y Open Cirrus, de Yahoo, ya han comenzado a colaborar para migrar las aplicaciones en nube a este chip de Arquitectura Intel de 48 núcleos utilizando Hadoop, un
entorno de software de Java que soporta aplicaciones distribuidas intensivas en datos.
"Microsoft se ha asociado con Intel para explorar nuevas arquitecturas de hardware
y software que soporten la próxima generación de aplicaciones cliente y nube", dijo Dan Reed, Vicepresidente Corporativo de Extreme Computing de Microsoft. "Nuestras primeras investigaciones con
el prototipo de computación en nube en un único chip ya han identificado numerosas oportunidades en la gestión inteligente de los recursos, el diseño de sistemas de software, los modelos y
herramientas de programación y futuros escenarios de aplicación".
Este hito representa el último logro del Tera-scale Computing Research Program
(Programa de Investigación en Computación en Escala Tera) de Intel, destinado a romper las barreras para ampliar los futuros chips a decenas de centenas de núcleos. Fue creado en colaboración por
Intel Labs en sus centros de investigación de Bangalore (India), Braunschweig (Alemania) y Hillsboro, Ore. (Estados Unidos). Ya se ha programado la publicación de algunos detalles sobre la
arquitectura del chip y los circuitos en una ponencia en la International Solid State Circuits Conference, en febrero de 2010.
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