Así será la arquitectura común de las CPU de AMD, Intel y NVIDIA

¿Cuál es el futuro del hardware que tendremos en nuestros PCs? Es difícil de saber, pero lo podemos deducir a través de leer una serie de tendencias que los diferentes fabricantes y diseñadores del mismo están adoptando. Dichas tendencias nos dibujan una arquitectura en común para AMD, NVIDIA e Intel. Veamos cuál es y qué nos depara el futuro cercano.

NVIDIA en los últimos años se ha dejado el capital en comprar dos compañías que son cruciales para el futuro. De la primera de ellas, Mellanox, su tecnología ya ha sido incorporada al 100% al porfolio de la compañía de Jen-Hsen Huang. De la segunda que es ARM aún no le han aprobado la compra. En el otro lado del ring tenemos a AMD habiendo adquirido a Xilinx e Intel poniendo toda su carne en el asador con sus GPU dedicadas.

Todas ellas han realizado una serie de movimientos estratégicos en los últimos años que van hacia una arquitectura común, pero que por el momento es inédita. La cual consiste en combinar CPUs y GPUs en un mismo chip o conjunto de ellos con un SmartNIC en la parte central.

¿Qué entendemos cómo arquitectura del procesador? Pues la forma en la que sus elementos internos están organizados, se comunican entre sí y que por tanto afecta a su función. Y se ha de decir que tenemos varias indicaciones en que las arquitecturas tanto de AMD como de NVIDIA e Intel tienen varios puntos que nos hacen pensar que diferencias aparte vamos a ver una futura arquitectura común. Veamos cuál y qué se diferencia de la actual.

El futuro del hardware para AMD, Intel y NVIDIA

CPU NPU VPU Render Road Ma

La clave del futuro del hardware es la transición de los SoC a los NoC. De los cuales ya os hemos hablado muchas veces, no son otra cosa que SoCs o módulos multichip. MCM, donde la parte encargada de gestionar la comunicación entre los diferentes elementos es llevado por un controlador de red inteligente o SmartNIC. El cual es un procesador encargado de mover los datos de un procesador a otro sin que estos lo tengan que hacer, lo que supone un cambio de paradigma importante.

La única vez que hemos visto esto en sistemas domésticos fue en el Cell Broadband Engine de PS3, donde los diferentes núcleos se conectaban entre sí utilizando un mecanismo llamado MFC en cada uno de ellos para comunicarse. El concepto del SmartNIC central no obstante no sitúa esta unidad en cada núcleo, sino en el centro. El SmartNIC está pensado para llevar a cabo los movimientos de memoria con un retraso menor y consumiendo menos energía. Lo cual es clave en el diseño de nuevas arquitecturas. Por lo que el concepto es sencillo, en el futuro en vez de ser los procesadores los que accedan a la memoria del sistema, lo que harán serán peticiones al SmartNIC, el cual será el que se encargue de realizar todos esos accesos para los procesadores.

No obstante los SmartNIC no tienen porque ser programados por los desarrolladores de software, ya que funcionarán como unidades de procesamiento específicas para realizar la tarea de la intercomunicación interna y externa entre los diferentes elementos que compongan el SoC o el MCM basado en chiplets. Con la ventaja de que escalan mucho más fácilmente. Ya que a día de hoy para las tres compañías las construcciones de nuevos procesadores bajo arquitecturas comunes, pero con diferente configuración suponen una pesadilla al tener que diseñar la infraestructura que interconecta los diferentes elementos.

Las DPU de NVIDIA y los FPGA de Intel y AMD

NVIDIA MELLANOX

Como hemos dicho antes, el futuro del hardware pasa por una serie de movimientos realizados por las tres grandes compañías. Empezando por la compra de Mellanox por parte de NVIDIA tiene como objetivo reemplazar la intercomunicación central de sus GPU para colocar una DPU, la cual no es más que un nombre comercial para lo que es la tecnología de SmartNICs de Mellanox. En cuanto a Intel y AMD esto se consigue a través del uso de un FPGA, pero no podemos olvidar la reciente presentación por parte del gigante azul de sus IPU o Infrastructure Processing Unit. En el caso concreto de AMD tenemos el caso de los FPGA de Xilinx, los cuales la compañía preconfigura para funcionar como SmartNICs.

NVIDIA GTC 2021

Aunque la que es más clara sobre estos cambios es NVIDIA, su mapa de ruta es claro sobre la incorporación de esta tecnología en sus GPU. La cual podríamos ver realizada por primera vez en Lovelace y sería el motivo por el cual NVIDIA habría conseguido colocar la ingente cantidad de núcleos CUDA y por tanto de SM en sus futuras RTX 40. Donde se habla de que la cifra de «núcleos» CUDA pasará a ser de 18432, una cifra que de no variar la cantidad de los mismos respecto a las actuales RTX 30 estaríamos hablando de un total de 144 núcleos CUDA, el doble que la RTX 2080 Ti y con cuatro veces más unidades de cálculo.

Las ventajas de adoptar esta tecnología son claras. En primer lugar nos permite controlar la calidad de servicio a la hora de transmitir los datos a los diferentes procesadores clientes y nos permite crear protocolos de gestión de los datos para una comunicación más avanzada de cara a la aplicación. Además de ser más escalable que las interfaces de intercomunicación convencionales. Dado que el SmartNIC se encarga de gestionar el envío y recepción de todos paquetes, asegurando que el transporte de los mismos y el enrutado sea ligero y rápido.