Intel presenta nuevos circuitos energéticamente eficientes

Hola otra vez. Te habla Simón Sánchez y en el día de hoy te voy a contar sobre Intel presenta nuevos circuitos energéticamente eficientes

Intel jugará un papel de liderazgo en la Conferencia Internacional de Circuitos de Estado Sólido (ISSCC) IEEE de esta semana en San Francisco, donde los investigadores presentarán una gama de tecnologías emergentes, desde radio digital integrada hasta interconexiones ópticas. Pero algunas de las presentaciones más interesantes del fabricante de chips están dedicadas a circuitos de bajo consumo.

En un preludio de ISSCC, el CTO de Intel, Justin Rattner, realizó una conferencia de prensa la semana pasada, en la que describió un par de tecnologías centradas en la energía en las que han estado trabajando. Específicamente, Rattner habló sobre la investigación en curso con diseños de circuitos de voltaje cercano al umbral y una nueva unidad de punto flotante de precisión variable. Si bien ambas tecnologías aún se limitan a los laboratorios de investigación, Intel intenta prepararlas para su debut comercial.

La idea detrás del voltaje de umbral cercano (NTV), dijo Rattner, es diseñar la lógica del circuito o la memoria que pueda operar a un voltaje de suministro muy bajo, ahorrando así energía. Como su nombre lo indica, NTV solo funciona en una muesca por encima del nivel de umbral del transistor, es decir, el punto donde el dispositivo realmente se apagaría. La ventaja de esto es que los transistores muestran eficiencias energéticas máximas en este rango de NTV, de 5 a 10 veces más eficientes que cuando funcionan a niveles «normales».

Para un microprocesador, esto significa que es posible disminuir el voltaje significativamente, permitiendo que una CPU estándar, como un Pentium, funcione con unos pocos milivatios. La desventaja es que cuando se reduce el voltaje, la frecuencia del reloj disminuye, lo que ralentiza la eficiencia. Pero dado que la frecuencia solo disminuye linealmente con el voltaje, mientras que la potencia disminuye cuadráticamente, la eficiencia por vatio debería ser mucho mejor.

Otra ventaja de los circuitos NTV es que permite un rango de voltaje dinámico mucho más amplio. De esta manera, puede subir y bajar el reloj más fácilmente, proporcionando así un mayor control sobre el equilibrio entre el rendimiento y el consumo de energía. Esto es ideal para entornos en los que la carga de trabajo es variable, pero en los que es posible que desee maximizar el rendimiento para al menos algunas de las aplicaciones.

Por supuesto, dado que el máximo ahorro de energía proviene de mantener bajos los voltajes, tiene más sentido usar varios procesadores NTV (si son más lentos) para una aplicación determinada, siempre que pueda paralelizar suficientemente su código. Rattner dijo que un área potencial de aplicación para esta tecnología es el hardware de exaescala, donde cualquier pérdida en el rendimiento del procesador individual se compensa naturalmente con la escala del sistema.

En el Intel Developer Forum el otoño pasado, la compañía demostró un prototipo de NTV, conocido como Claremont, que era esencialmente un chip Pentium cubierto por circuitos NTV. En la ISSCC de esta semana, mostrarán cómo ese diseño puede funcionar entre 3MHz y 915MHz y es capaz de lograr una eficiencia energética hasta 4.7 veces mayor que un chip estándar. En los niveles de voltaje más conservadores, el procesador es capaz de funcionar con solo 2 milivatios de potencia.

La tecnología NTV también se puede aplicar a circuitos de memoria y lógica de gráficos, que Intel demostrará en ISSCC con un motor SIMD optimizado para NTV para gráficos de procesador. En este caso, debido a que la lógica de los gráficos se diseñó teniendo en cuenta NTV (a diferencia del prototipo basado en Claremont Pentium), los investigadores pudieron lograr un aumento de 9 veces en la eficiencia energética.

Intel también está envolviendo la tecnología de bajo consumo en lógica de punto flotante, uno de los mayores acaparadores de energía de los microprocesadores. Parte del problema es que las unidades de punto flotante operan con máxima precisión (o más típicamente en dos niveles: precesión simple y doble), lo que desperdicia el ancho de banda computacional y el almacenamiento. Como señaló Rattner, la mayoría de los programadores optan por utilizar el nivel de coma flotante de 64 bits predeterminado, sin darse cuenta de que se requiere mucha menos precisión en la mayoría de los casos para obtener la respuesta correcta.

Para resolver el problema, Intel inventó lo que ellos llaman su «Unidad de punto flotante de precisión variable». La idea aquí es construir inteligencia en el hardware de tal manera que el cálculo se limite a los dígitos significativos en lugar del valor definido por el programador. Intel construyó un prototipo de unidad FP que adapta automáticamente el cálculo de punto flotante usando algo llamado detección de certeza para determinar la precisión requerida.

El prototipo tiene tres engranajes de punto flotante: 24 bits, 12 bits y 6 bits y utiliza la detección de certeza para determinar qué ancho de bit es apropiado. Cuando se garantizan menos dígitos, hay menos bits para mezclar, por lo que no solo ahorrará energía, sino que también aumentará el rendimiento.

Rattner dijo que el diseño es capaz de reducir el consumo de energía hasta en un 50% en comparación con un diseño FP convencional. Según Intel, el prototipo, con una frecuencia de 1,45 GHz, es capaz de entregar entre 52 y 162 gigaflops / vatio. Intel estima que si utilizaran técnicas NTV en su diseño de punto flotante de precisión variable, podrían obtener una ganancia de eficiencia 7 veces mayor. (Como referencia, un sistema exaflop de 20 MW solo necesita una eficiencia energética de 50 gigaflops / vatio, pero esto incluye todo el microprocesador, así como la memoria externa, el chip de E / S, la estructura de red, etc.).

Rattner dijo que la tecnología es aplicable a GPU (especialmente para computación visual y gráficos tradicionales) y diseños de procesadores de tipo HPC. En el caso de este último, la implicación es que podría usarse para los procesadores Many Integrated Core (MIC) de Intel, que son esencialmente grandes procesadores de punto flotante en un contenedor x86. Tanto en gráficos como en HPC, la eficiencia energética del hardware de punto flotante es fundamental para la propuesta de valor de los productos asociados.

«Tenemos muchos planes para esta tecnología», dijo Rattner, «y ciertamente puede esperar verlo a medida que avanzamos hacia mediados de la década y más allá, donde estos desafíos energéticos se vuelven aún más severos de lo que son hoy».

No te olvides compartir en una historia de tu Instagram para que tus colegas lo flipen

??? ? ? ???

Comparte