Así es como han evolucionado los controladores de red integrados en PC

la tarjetas de red integradas en el PC o conocido por sus siglas en inglés, NIC, se ha convertido en plena era de internet en una de las piezas fundamentales en todo tipo de ordenador que se precie. Ya sea para conectar el PC a través de un cable ethernet o por una red Wi-Fi inalámbrica. En este artículo os hablaremos de la evolución de los NIC en SmartNIC.

Las tarjetas de red integradas o controladores de red integrados son una pieza fundamental en los PCs a día de hoy, ya que sin ellos no nos sería posible conectarnos a la red de redes o a otros ordenadores. Pero, ¿cuál ha sido su evolución?

¿Qué son las tarjetas de red integradas?

Arquitectura NIC

Un controlador de red integrado o NIC no es más que un procesador encargado de comunicar dos ordenadores entre sí a través de una red. Debido a que la comunicación de la información a largas distancias no utiliza los métodos que se utilizan internamente en el hardware hace falta una pieza que convierte las señales eléctricas en señales que se propaguen por un medio diferente.

Esto requiere que cada una de los ordenadores que se comunican entre sí tengan la tarjeta de red integrada para comunicarse entre sí. En el caso de que tengamos varios ordenadores dentro de una misma red que requieran comunicarse entre si y si tenemos varios ordenadores se hace necesario un router central que se encarga de realizar la comunicación y las peticiones de red correspondientes entre los diferentes ordenadores conectados a dicha red.

Redes en los primeros PC

Adaptador-red-PC

Los primeros ordenadores que salieron al mercado no se pensaron para poder trabajar en una red corporativa, ya que esto se reservaba a los mini-ordenadores situados en las diferentes empresas donde cada usuario tenía una terminal. En realidad en dichos entornos no existía una red, sino un ordenador central cuyo tiempo de acceso y de proceso era compartido por una serie de usuarios, los cuales eran pocos.

No obstante. uno de estos ordenadores iniciales, el Apple II, pronto hizo necesaria la necesidad de comunicar la información en un entorno de oficina. Todo gracias al éxito de la primera hoja de cálculo, VisiCalc, pero por aquel entonces el compartir archivos en un entorno de trabajo consistía en pasarse los disquetes de almacenamiento de un usuario a otro. La cosa no mejoró con el lanzamiento del IBM 5150, ya que para IBM el mercado más lucrativo era el empresarial y su división de mini-ordenadores les daba grandes cantidades de capital, por lo que el IBM 5150 tampoco tuvo capacidad para conectarse a través de una red con otros ordenadores de serie.

Durante años la capacidad de conectarse a una red en un ordenador personal era una opción que requería de una tarjeta de red que era vendida aparte. Debido a que era algo que los usuarios domésticos no necesitaban y si las empresas esto motivaba los altos precios para las tarjetas de red en un ordenador personal.

Las tarjetas de red llegan al PC doméstico

Puertos Ethernet

La primera generación de ordenadores con la capacidad de conectarse a internet lo hizo a través de Módems, una pieza de hardware que se conectaba de manera directa a la red telefónica para conectarse a la red. ¿Su mayor limitación? Solo permitía accesos de pocos Kilobytes por segundo y aunque año tras año iban evolucionando en cuanto a su velocidad en poco tiempo se vieron limitados en cuanto a su capacidad.

Fue con la llegada de lo que llamamos internet de banda ancha y por tanto con el salto a velocidades mucho más altas que los módems desaparecieron paulatinamente para ser reemplazados por enrutadores que requerían el uso de una conexión ethernet en un PC para poderse utilizar. Al mismo tiempo años de integración y evolución en el PC había provocado que lo que antes eran extremadamente caras tarjetas de red se pudiesen integrar dentro de las placas base tanto de PCs de sobremesa como portátiles.

A día de hoy las capacidades de la tarjeta de red están integradas en el chipset de nuestro ordenador, pero la evolución de las tarjetas de red ha ido más allá que dar acceso a internet y se han convertido en una pieza fundamental de cara a la evolución del hardware, no solamente para conectar varios ordenadores entre sí, sino para la creación tanto dentro del PC e incluso dentro de una APU o SoC.

Evolución de las tarjetas de red integradas

Tipos NIC

Los NIC han sufrido una evolución paulatina a lo largo del tiempo, aumentando la capacidad de los procesos de red que pueden gestionar al mismo tiempo. La mayoría de NIC que se montan en los PCs tienen una capacidad limitada, por lo que es la CPU la encargada de tener que gestionar esos procesos. Por desgracia con tal de ahorrar costes y por el hecho es que una pieza que se suele pasar por alto al mirar las especificaciones muchos PCs vienen con este de NIC.

El segundo tipo no obstante, sí que tiene la capacidad de reducir la carga sobre la CPU a la hora de gestionar la cantidad de peticiones hechas por el PC. Estos NIC se suelen encontrar integrados en placas base avanzadas y por tanto de gama alta. No solo liberan a la CPU, sino que su comunicación es mucho más fluida. Eso sí, no son programables y por tanto no es posible utilizar su capacidad para mover datos de manera más eficiente a las diferentes situaciones.

Mellanox Bluefield ASIC NIC

El tercer tipo y más avanzado son los SmartNIC y van a ser clave para el futuro, no solamente tienen más capacidad de proceso que cualquier otro tipo de NIC. Sino que sirven también para acelerar el movimiento de datos entre CPUs y GPUs en los superordenadores que que se utilizan para centros de datos donde la cantidad de procesos de red es mucho más alto. La idea en este caso es utilizar los SmartNIC y el hecho de que son programables para gestionar los movimientos de datos de manera más eficiente. A día de hoy los SmartNIC se implementan a través del uso de SoCs, ASICS especializados como las DPU de NVIDIA basados en la tecnología Bluefield Mellanox o haciendo uso de FPGAs.

¿Qué hace una «tarjeta de red» en mi procesador?

NoC SoC

En el futuro, la intercomunicación de los diferentes componentes en una APU o un SoC se hará a través de un SmartNIC integrado en el propio chip. Este concepto que es conocido como NoC consiste en convertir cada uno de los elementos clásicos de un SoC en un elemento dentro de una red que se comunica al SmartNIC central para la comunicación entre ellos y con la memoria.

De cara a sus mapas de ruta, NVIDIA nos ha mostrado GPUs con un SmartNIC integrado en su interior y en el caso de AMD la compra de Xilinx tiene como objetivo la integración de la de SmartNIC basados en FPGA de Xilinx dentro de los procesadores de AMD. Hay que tener en cuenta que a medida que la cantidad de núcleos de CPU y GPUs va creciendo más y más las estructuras convencionales para comunicar los elementos de un SoC se hacen cada vez menos eficientes.

¡Sé el primero en comentar!