Los desafios de un procesador multinucleo

Los desafios de un procesador multinucleo

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La escuela de un procesador basado en un nucleo de alta frecuencia ya esta completamente enterrada. Estamos en una era de procesadores de doble nucleo y en camino vienen procesadores de cuatro nucleos. Sin embargo la idea es que en el futuro los procesadores tengan decenas e incluso cientos de nucleos, esto trae bastantes desafios tecnicos, y hoy en el “dia cero” del IDF fueron abordados.

Los procesadores de doble nucleo son solo el principio de una nueva era de arquitecturas, basadas en muchos nucleos. Si bien por este año solo llegaremos a ver procesadores con cuatro nucleos, en el futuro la idea es que la evolucion de los procesadores sea de acuerdo al numero de nucleos.

La evolucion de una tecnologia parte con un problema, y para lograr su camino se encontrara con mayores problemas. La escuela de procesadores multinucleos nacio como solucion para evadir el problema de la temperatura y por ende el encuentro con la limitante termal para lograr mayores frecuencias, sin embargo estamos solo en el comienzo de este enfoque, a medida que se añadan mas nucleos dentro del mismo procesador, nuevos problemas surgiran.

Balanceando la plataforma

De nada sirve un procesador infinitamente poderoso si no tiene como comunicarse con el resto de los integrados de una forma rapida. Cuellos de botella, lugares donde su potencial se vera limitado por las vias de comunicacion, seran un desafio nada facil de evitar.

El principal problema es la comunicacion con las memorias, y esto seria solucionado agregando memoria DRAM, de tipo apilable, bajo el procesador mismo. Esta funcionaria como una enorme memoria cache, probablemente no tan rapida, pero factible desde el punto de vista economico. ¿Quiere decir que ya no conoceremos la memoria RAM como tal? Si bien las tecnologias de decenas de nucleos son un proyecto concreto, esto no es realidad al dia de hoy. Es por esto que de muchas ideas, algunas mas aterrizadas que otras, finalmente veremos un producto, pero para esto falta aun mucho tiempo, una buena estimacion podria ser el año 2010. Por lo tanto es algo temprano para responderlo, sin embargo mi apuesta personal es que no sea asi, sino que tendremos memorias de distinto nivel, finalmente llegando a la memoria RAM (mas rapida que la actual, claramente).

Memoria DRAM bajo el procesador

Para la comunicacion entre nucleos actualmente hay dos lineas en investigacion. Una que utiliza un sistema de anillos y otra en la cual hay una grilla de rutas para interconectar cada uno de los nucleos. El segundo metodo, con el cual hay multiples vias para conectar cada uno de los nucleos, permite que la informacion recorra la via menos transitada, para asi evitar atochamientos. Ambas tecnologias estan siendo desarrolladas e investigadas actualmente, para que finalmente la mejor se quede como la solucion para potenciar una futura microarquitectura.

Anillo de interconeccion

Grilla de interconeccion

Ventajas de la arquitectura “terascaling”

Las ventajas de un procesador con multiples nucleos estan a la vista. Para escenarios de servidores un procesador puede tener mas nucleos que los que necesita para funcionar a su total potencial, de este modo al fallar alguno puede automaticamente habilitar uno en reserva sin siquiera reiniciar o dejar de hacer sus tareas.

Desde el punto de vista de rendimiento, un procesador terascale, puede tener distintos nucleos para distintas tareas. Tal como actualmente ocupamos tarjetas de expansion para procesar distintas tareas, como tarjetas de sonido, tarjetas de red, tarjetas graficas, en el futuro nuestro procesador podra tener nucleos especialmente preparados para este proposito, e incluso para tareas que hoy no estaria pensado tener un procesador especifico, como un nucleo optimizado para calcular algoritmos de seguridad (firewall, antivirus).

Durante el IDF habran variadas sesiones ahondando el tema del futuro de los procesadores de multiples nucleos. Estaremos ahi para traerte los ultimos desarrollos de Intel al respecto y podras informarte y entender las tecnologias en microprocesadores para el futuro.

Link relacionado: Intel Tera-scale