Architecture Day 2021: CPUs, GPUs e IPUs, todo lo que Intel trama para el futuro de la computación

Ahora que la sociedad ha aprendido a convivir con la pandemia de coronavirus y la industria tecnológica busca fórmulas para superar la escasez mundial de chips, Intel se arma con munición para la próxima era de la computación.

La compañía californiana afirma que “nunca ha habido un momento más emocionante para estar en la industria de los semiconductores” y prevé un crecimiento sostenido para el sector durante los próximos años.

Esto no se queda en una mera declaración.  Los últimos movimientos de Intel así lo constatan. La celebración del Intel Architecture Day 2021 se ha convertido en el punto de partida para una gran remodelación de la cartera de producto. Varios cambios de calado en su microarquitectura buscan mejorar el rendimiento y, a la vez, posibilitar un consumo más eficiente.

Raja Koduri, líder del Grupo de Gráficos y Sistemas de Computación Acelerada de Intel, y un nutrido grupo de ingenieros han desgranado qué hay detrás de nombres como Alder Lake, Sapphire Rapids o Ponte Vecchio.

“La arquitectura es alquimia de hardware y software”, describe Koduri, que debe satisfacer “la abrumadora demanda de más rendimiento informático a medida que las cargas de trabajo, desde el escritorio al centro de datos, se vuelven más grandes, complejas y diversas que nunca”. Los tiempos cambian y la tecnología debe cambiar con ellos, dando lugar a una revolución híbrida que cubra diferentes necesidades.

Dos nuevas arquitecturas de núcleo

Esta evolución hacia lo híbrido se sostiene sobre una arquitectura x86 mixta, con núcleos de rendimiento y núcleos de eficiencia. Los primeros están pensados para soportar cargas de trabajo multitarea y procesamiento de datos, mientras que los segundos han sido diseñados para cuestiones que requieren menos rendimiento, como actualizar una aplicación en el background.

La nueva arquitectura de núcleo de rendimiento, con baja latencia y nuevo FADD, es más amplia, profunda e inteligente. Avanza en el subsistema de memoria caché y memoria L2, con un incremento de aproximadamente el 19 % para cargas de trabajo respecto a la arquitectura Intel Core de undécima generación.

Este Performance-core es el núcleo de CPU de mayor rendimiento de todos los que Intel ha construido. Como característica especial, incluye las extensiones AMX (Intel Advanced Matrix Extensions) para inferencia de aprendizaje profundo y entrenamiento.

La nueva arquitectura de núcleo eficiente de Intel destaca por su escalabilidad, la precisión en la predicción de saltos y la ejecución de datos, para todo tipo de requisitos informáticos. También puede presumir de una caché de instrucciones de 64 KB para ahorrar energía.

Intel mejora su propuesta a nivel de consumo. En comparación con Skylake, este Efficient-core ofrece un 40 % más de rendimiento con la misma potencia o el mismo rendimiento consumiendo menos del 40 % de energía.

El orquestador de todo esto es la tecnología de carga de trabajo inteligente Thread Director, una solución dinámica capaz de diferenciar entre tareas prioritarias, vinculándolas con los P-cores o núcleos de rendimiento, y tareas en segundo plano, asignadas a los E-cores de eficiencia.

Del portátil al centro de datos

Pensando en los ordenadores y el multinúcleo, Intel ya ha programado el lanzamiento este mismo año de su arquitectura de cliente Alder Lake, con inteligencia artificial, que integra los dos nuevos núcleos presentados en el Architecture Day 2021 y prepara la transición hacia tecnologías como DDR5 y PCIe Gen5. Llegará a distintos tipos de dispositivos, desde portátiles a sobremesas.

Mientras, en cuestión de centros de datos, la nube y el edge, estrenará Sapphire Rapids con características como AMX, AIA (Accelerator Interfacing Architecture), DSA ( Data Streaming Accelerator) y rendimiento para microservicios.

Esta variante del procesador Xeon introduce un salto notable en capacidad, con integración de núcleos de rendimiento y los motores de aceleración. En este caso habrá que esperar algo más para su comercialización, hasta el primer trimestre de 2022.

Productos gráficos

Intel también compite a nivel gráfico. Sus inversiones en GPUs se han intensificado en los últimos tiempos, ya que la generación masiva de datos y la popularidad de segmentos como el gaming agudizan la demanda.

Durante su evento sobre arquitectura, Intel mostró dos nuevos gráficos discretos de la marca Xe. Por un lado, ha hecho oficial Xe HPC. Destinado al ámbito del centro de datos y conocido como Ponte Vecchio, se trata de un multichip en el que Intel tiene puestas grandes esperanzas.

La creación cobra vida tras dos años de trabajo a nivel de SoC, IP, arquitecturas de memoria e I/O, tecnologías de empaquetado y suministro de energía e interconexión, entre otros muchos elementos, para acelerar cargas de trabajo de inteligencia artificial, computación de alto rendimiento y análisis avanzado.

Ponte Vecchio se compone de 100 000 millones de transistores y alcanza los 45 TFlops de rendimiento, lo que lo convierte en una de las innovaciones más complejas de Intel hasta la fecha y un buen ejemplo de su estrategia IDM 2.0.  Esta arquitectura gráfica, que aprovecha la tecnología EMIB y el empaquetado Foveros 3D, tendrá un primer lanzamiento limitado a clientes de inteligencia artificial y computación de alto rendimiento.

Por otro lado, el gigante norteamericano lanza la microarquitectura Xe HPG con Xe XMX (Xe Matrix eXtensions) para acelerar cargas de inteligencia artificial en el PC. También pone en el mercado Xe SS, una tecnología específica para los jugadores y los creadores de contenido cuyo SDK estará disponible este mes.

En una era en la que el gaming y el streaming de vídeo están omnipresentes, estos gráficos pretenden optimizar la experiencia para que no haya que elegir entre calidad de imagen y rendimiento.

El Xe core cuenta con 16 motores vectoriales (256 bit por motor) y 16 motores de matriz (1024 bit por motor), con soporte completo para DirectX 12 Ultimate.

La línea Intel ARC se irá incrementando desde Alchemist a Battlemage, Celestial y Druid. Los SoC Alchemist basados ​​en Xe HPG llegarán al mercado a principios de 2022.

Unidad de procesamiento de infraestructura

A todo este batallón hay que sumar las IPU (siglas de Infraestructure Processing Unit o unidad de procesamiento de infraestructura) Mount Evans (basada en ASIC), Oak Springs Canyon (basada en FPGA) y Arrow Creek.

Estos aceleradores de red programables presumen de una arquitectura de servidor sin disco y de un mejor aislamiento, permitiendo que proveedores de servicios y la nube liberen rendimiento para las CPU.

Imagen destacada – Crédito: Intel Corporation