Actualmente los fabricantes de tarjetas graficas producen para o están agrupados en 4 rúbricas: AMD[1]/ATI, nVidia, Intel e IBM. Estos cuatro gigantes dominan en la actualidad el mercado de las GPGPUs[2] cada uno de ellos propone su propia arquitectura que va normalmente acompañada de soluciones software especificas para explotar al máximo las capacidades concretas de cada una. Los dos primeros con tendencia a desarrollar dispositivos GPU puros, mientras que los dos segundos se decantan por soluciones hibridas CPU+GPU, solo el futuro revelará cual ha sido la mejor estrategia.
1. AMD: En noviembre de 2006, AMD revolucionó las GPGPU con la presentación de CTM™ ("Close To Metal"), AMD anunció también la primera generación de AMD FireStream como la primera solución de procesamiento a través de hardware comercialmente disponible. Se trataba de un procesador basado en PCI Express con 1 GB de memory GDDR3 para computación con características de procesamiento de alto rendimiento optimizado. En 2007, AMD presentó también su solución de procesamiento de segunda generación, la AMD FireStream 9170. FireStream 9170 revolucionó la industria de GPGPU al ser la primera solución de procesamiento que ofreció compatibilidad de puntos flotantes en hardware.
Esta GPU alcanza más de 5 GFLOPS/W en precisión normal, y 1 GFLOPS/W en operaciones con doble precisión, 2 GB de memoria GDDR3, 320 núcleos. En agosto de 2008, AMD presentó el primer producto de su línea de soluciones de procesamiento de tercera generación, la AMD FireStream 9250. FireStream 9250 fue la primera solución de procesamiento que rompió la barrera de 1 TFLOPS y además, lo hizo en el espacio de una única ranura PCI-Express. Las soluciones de otros proveedores logran menos rendimiento a un mayor consumo y en mayores tamaños.
2. nVidia.
En noviembre de 2006, nVidia presentó al mercado la GPU GeForce 8800 GTX con soporte para DirectX 10, supone la adopción de una nueva arquitectura basada en el procesador. Dotada de 138 procesadores y 768MB de memoria de video con un ancho de banda de memoria de 86.4 GB/s.
Esta nueva arquitectura vendría acompañada de la presentación de CUDA®. A partir de este momento, nVidia trabajará duro para obtener GPU’s para computación de propósito general, la Figura siguiente, muestra la evolución de sus GPGPU y la proyección futura de la compañía.
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| Evolución de la arquitectura de nVidida |
La gama Tesla aparece en 2007, la familia de productos Tesla se ha diseñado para el cálculo paralelo y ofrece funciones de computación exclusivas:
Rendimiento en operaciones de coma flotante de doble precisión: 515 GigaFlops en productos Tesla C2050, M2050 y S2070, Comunicación PCIe más rápida: con dos motores DMA para comunicación PCIe bidireccional. Mayor rendimiento en aplicaciones técnicas con grandes volúmenes de datos: mayor memoria en placa (3 GB y 6 GB).
En 2009 aparece la tecnología Fermi que convertirá el coprocesamiento distribuido entre la GPU y la CPU en algo generalizado porque es capaz de manejar todo tipo de aplicaciones de cálculo en cualquier ámbito de la ciencia o la industria. Fermi incorpora algunas innovaciones importantes: 512 núcleos CUDA, Tecnología Parallel DataCache™ de NVIDIA, Motor GigaThread™ 3.0 de NVIDIA, Soporte completo de ECC.
Se prevé que para finales de 2011 o primeros de 2012, estén disponibles las primeras GPU con tecnología Kepler. Kepler es el sobrenombre utilizado por nVidia para referirse a su núcleo gráfico de nueva generación y, al igual que las GPUs Southern Islands de AMD, estas soluciones serán fabricadas utilizando el nodo de producción 28nm. nVidia prometió que la GPU Kepler y su sucesora, Maxwell, incluirían espacio de memoria virtual y soporte preferente, además de una serie de tecnologías que mejorarán la capacidad de la GPU de procesar datos sin la ayuda del procesador del sistema. Para un horizonte algo más lejano 2013-2014, la compañía tiene previsto lanzar la primera arquitectura basada en 22/20nm, su nombre en clave es "Maxwell".
En respuesta a la tendencia de la competencia en el diseño de soluciones para computación de altas prestaciones basadas en CPU+GPU, se manejan proyectos que pretender sacar al mercado en 2013 – 2015 sus nombres en clave son “Denver” y “Echelon”.
Rendimiento en operaciones de coma flotante de doble precisión: 515 GigaFlops en productos Tesla C2050, M2050 y S2070, Comunicación PCIe más rápida: con dos motores DMA para comunicación PCIe bidireccional. Mayor rendimiento en aplicaciones técnicas con grandes volúmenes de datos: mayor memoria en placa (3 GB y 6 GB).
En 2009 aparece la tecnología Fermi que convertirá el coprocesamiento distribuido entre la GPU y la CPU en algo generalizado porque es capaz de manejar todo tipo de aplicaciones de cálculo en cualquier ámbito de la ciencia o la industria. Fermi incorpora algunas innovaciones importantes: 512 núcleos CUDA, Tecnología Parallel DataCache™ de NVIDIA, Motor GigaThread™ 3.0 de NVIDIA, Soporte completo de ECC.
Se prevé que para finales de 2011 o primeros de 2012, estén disponibles las primeras GPU con tecnología Kepler. Kepler es el sobrenombre utilizado por nVidia para referirse a su núcleo gráfico de nueva generación y, al igual que las GPUs Southern Islands de AMD, estas soluciones serán fabricadas utilizando el nodo de producción 28nm. nVidia prometió que la GPU Kepler y su sucesora, Maxwell, incluirían espacio de memoria virtual y soporte preferente, además de una serie de tecnologías que mejorarán la capacidad de la GPU de procesar datos sin la ayuda del procesador del sistema. Para un horizonte algo más lejano 2013-2014, la compañía tiene previsto lanzar la primera arquitectura basada en 22/20nm, su nombre en clave es "Maxwell".
En respuesta a la tendencia de la competencia en el diseño de soluciones para computación de altas prestaciones basadas en CPU+GPU, se manejan proyectos que pretender sacar al mercado en 2013 – 2015 sus nombres en clave son “Denver” y “Echelon”.
3. Intel
Larrabee es el nombre en código para un chip GPGPU que Intel está desarrollando separadamente de su actual línea de aceleradores de gráficos integrados. El chip iba a ser lanzado en 2010 como el núcleo de una tarjeta gráfica 3D para los consumidores, pero estos planes fueron cancelados debido a los retrasos y las primeras decepcionantes cifras de rendimiento. Larrabee ahora será lanzado como una plataforma para la investigación y el desarrollo de los gráficos por ordenador y HPC. Una versión futura de Larrabee eventualmente podría llegar a integrarse en una tarjeta de gráficos de consumo, pero Intel no ha discutido los planes específicos.
4. IBM
Con el nombre de Proyecto Cell , junto a Sony y Toshiba, el gigante azul lanzó una tecnología híbrida para ofrecer Computación de Alto Rendimiento a la industria y la investigación. Con mayor o menor fortuna esta arquitectura no está liderando actualmente las tendencias, y la propia firma está montado soluciones de nVidia para sus servidores de altas prestaciones.
En el próximo post, analizaremos la situación actual del software para GPGPU.
[1] Advanced Micro Devices, Inc.
[2] General Porpouse Graphics Processor Unit
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