Los chips multi-núcleo son excesivamente poderosos

La incansable multiplicación del número de núcleos por chip llevará a la cantidad de procesadores de las nuevas generaciones de servidores a niveles muy por encima de lo que el software puede aprovechar, según la opinión de la consultora Gartner. Los sistemas operativos, el middleware, las herramientas de virtualización y las aplicaciones se verán afectados, enfrentando a las empresas con difíciles decisiones y migraciones apuradas a nuevas versiones como consecuencia de esta evolución.

“Al ver las especificaciones de estos productos de software, es claro que muchos enfrentarán el desafío de soportar las configuraciones de hardware posibles hoy en día y aquellas que se acelerarán en el futuro”, dijo Carl Claunch, vicepresidente y analista distinguido de Gartner. “El impacto es semejante a poner un motor de Ferrari en un karting. La potencia puede estar allí, pero las discrepancias de diseño limitan severamente la capacidad de explotarla”.

En promedio, el número de núcleos de procesamiento por chip se duplica en cada nueva generación, aproximadamente cada dos años. Cada generación de microprocesadores, con su cuenta de núcleos duplicada a través de más núcleos y más threads por núcleo, arroja el doble de procesadores con el mismo número de sockets. Un servidor de alto rango con 32 sockets y ocho núcleos por chip totaliza actualmente 256 núcleos. Dentro de dos años, con 16 núcleos por socket disponibles en el mercado, la máquina pasará a tener 512 núcleos en total. Y de acá a 4 años, pasará a tener 1024 unidades de procesamiento.

Gartner opina que las organizaciones necesitan atender la cuestión, dado que hay límites reales en cuanto a la capacidad del software para hacer uso de todos esos procesadores.

“La mayoría del software de virtualización actual no puede usar todos los 64 procesadores, y mucho menos los 1024 núcleos de un equipo de alto rango”, señala Claunch. “El software de base de datos, el middleware y las aplicaciones tienen sus propios límites en cuanto a la escalabilidad. Hay un riesgo real de que las organizaciones no puedan usar todos los procesadores que poseerán en cuestión de unos pocos años”.

Claunch indica que el software que corre en los servidores de hoy en día posee limitaciones “duras” y “blandas” en cuanto al número de procesadores que puede manejar. Las limitaciones duras habitualmente están documentadas por el desarrollador del producto, y por lo tanto son fáciles de descubrir. Están determinadas por detalles de implementación dentro del software que le impide manejar más procesadores. En este sentido, un sistema operativo puede usar un campo de ocho bits para administrar el número de procesador, lo cual determina un límite duro de 256 procesadores. Los límites blandos, sin embargo, son descubiertos a partir de casos reales y comunicados de boca en boca. Están causados por las características de diseño del software, lo cual puede brindar una pobre performance incremental o, en muchos casos, presentar una reducción en el trabajo útil de los procesadores a medida que se agregan más núcleos.

Habitualmente el límite blando se detecta por debajo del límite duro, lo que significa que las sobrecargas de trabajo e ineficiencias producen un valor seriamente disminuido para equipos con grandes cantidades de procesadores, a pesar de encontrarse esas cantidades dentro de la configuración soportada oficialmente por el software.

“Mientras que los límites duros son fácilmente detectables, los límites blandos en el número de procesadores que el software puede manejar sólo se aprenden en base a prueba y error, creando desafíos para los administradores de IT. El resultado final llevará a migraciones apuradas a nuevos sistemas operativos en la carrera para lograr que el software esté a la altura del poder de procesamiento disponible en los servidores del mañana” concluye el analista de Gartner.

Mitos y verdades de los chips multi-núcleo

Años atrás, la frecuencia de reloj era la única medida de performance de los microprocesadores. A medida que los fabricantes de chips fueron encontrando límites en cuanto a las posibilidades de seguir elevando la frecuencia, comenzaron a aumentar la performance mediante el agregado de núcleos de procesamiento. Sin embargo, una mayor cantidad de núcleos no siempre es la solución.

Los benchmarks muestran que, para ciertos usos, los procesadores de cuatro núcleos ofrecen una menor performance que un procesador de doble núcleo con igual frecuencia de reloj. Según informa la organización gubernamental estadounidense Sandia National Laboratories, la razón de este fenómeno es la disponibilidad de memoria.

El equipo de Sandia encontró que el simple agregado de más núcleos en un procesador no siempre mejora la performance, y que en un punto la performance incluso disminuye. Las simulaciones llevadas a cabo por los investigadores mostraron que pasar de un procesador de doble núcleo a uno de cuatro núcleos ofrece un aumento significativo de performance, pero que pasar de cuatro a ocho núcleos agrega una mejora insignificante en este sentido. Cuando se pasa de ocho a 16 núcleos, la performance disminuye.

Para demostrar esta teoría se usaron simulaciones con algoritmos para derivar conocimiento desde grandes conjuntos de datos. Los investigadores encontraron que, al pasar a un chip de 16 núcleos corriendo tales algoritmos, la performance se equiparaba a la de un sistema con sólo dos núcleos.

El problema, según informa el equipo de investigación, está en la falta de ancho de banda de memoria, junto con la competencia entre los núcleos para utilizar el bus de memoria disponible del procesador. Para explicar mejor el problema se utiliza una analogía con los cajeros de un supermercado. Si dos cajeros se dedican a sumar los artículos comprados, el paso por la caja se hace más veloz. Si cuatro cajeros se dedican a la tarea, el proceso se acelera aún más. Sin embargo, si se destinan ocho o 16 cajeros para el trabajo, surge el problema de hacer llegar los artículos a cada cajero, lo cual puede derivar en un trabajo más lento que cuando se emplea una menor cantidad de cajeros.

Arun Rodrigues, miembro del equipo de Sandia, explica que “en cierta forma, los resultados destacan lo obvio: muchas de nuestras aplicaciones están limitadas por el ancho de banda de memoria aún cuando se utiliza un único núcleo. Pero como la industria no tiene una solución conocida para el problema, muchas veces simplemente se lo ignora”.

James Peery, director del centro de computación, información y matemática de Sandia, observa que “la dificultad está en la contención entre módulos. Todos los núcleos piden memoria a través del mismo conducto. Es como tener dos, cuatro u ocho personas hablándole a uno al mismo tiempo, diciendo ‘quiero tal información’. Entonces cada uno tiene que esperar hasta que llegue la respuesta, lo cual produce demoras”.

Los investigadores señalan que actualmente existen sistemas de memoria disponibles que ofrecen una performance drásticamente mejorada con respecto a lo que estaba disponible años atrás, pero los problemas subyacentes fundamentales de la memoria subsisten.

Sandia está trabajando conjuntamente con el Oak Ridge National Laboratory (ORNL) en un proyecto que busca allanar el camino para la supercomputación del orden de los exaflops. Actualmente, el ORNL posee la supercomputadora más veloz del mundo, denominada Jaguar, que además fue la primera en romper la barrera de los petaflops sostenidos.

Intel lanzó su chip de 6 núcleos para servidores de alto rango

Tal como se esperaba, el gigante de los chips develó formalmente el lunes pasado su microprocesador de seis núcleos, destinado a servidores multiprocesadores de alto rango. Los nuevos chips Intel Xeon 7400 –antes conocidos con el nombre “Dunnington”– prometen fortalecer significativamente las posiciones de Intel en el lucrativo mercado de servidores para grandes empresas.

Inicialmente, la nueva familia de productos de Intel para servidores de alto rango incluye dos microprocesadores de seis núcleos con 16 MB de caché L3. Estos son el Intel Xeon X7460 y el Intel Xeon E7440, los cuales operan a 2,66 GHz y 2,4 GHz respectivamente y presentan valores de TDP (termal design power) de 130W y 90W. Ambos microprocesadores utilizan un bus de procesador de 1066 MHz. La empresa prepara otros cuatro modelos de procesadores de seis núcleos, con 12 MB de caché L3 y valores de TDP tan bajos como 50W. Debido a que los nuevos chips están basados en la micro arquitectura Penryn, también presentan mejoras adicionales de performance en comparación con la generación previa de procesadores Xeon MP.

La serie de chips Xeon 7400 es compatible con las plataformas existentes de Intel Xeon 7300 y el chipset Intel 7300 con capacidades de memoria de hasta 256 GB. Las plataformas basadas en los nuevos Intel Xeon 7400 pueden escalar hasta 16 sockets de procesador, para configurar servidores con hasta 96 núcleos de procesador. Más de 50 fabricantes de sistemas alrededor del mundo anunciaron nuevos servidores basados en los nuevos chips Intel Xeon 7400.

Intel lanzará en septiembre el primer chip con seis núcleos

Los actuales procesadores x86 de propósito general ofrecen entre 1 y 4 núcleos, pero este rango no permanecerá así por mucho tiempo. Para el próximo mes, Intel planea lanzar su chip conocido como Dunnington, el cual contará con 6 núcleos. Estas nuevas CPUs pertenecerán a la familia Xeon 7400, dirigida principalmente a servidores escalables (hasta 32 vías) para aplicaciones empresariales.

El procesador Dunnington de 6 núcleos será anunciado el 14 de septiembre, según indican los mapas de ruta de Intel. La nueva línea incluirá tres modelos: Xeon X7460, con frecuencia de reloj de 2,67 GHZ y TDP (thermal design power) de 130W; Xeon E7450, con 2,4 GHz y TDP de 90W, y Xeon L7455 de bajo voltaje, con 2,13 GHz y TDP de 65W. Todos estos nuevos chips estarán construidos mediante la tecnología Penryn de 45 nm, y soportarán una velocidad de bus de 1066 MHz. El Xeon X7460 estará equipado con 16 MB de caché L3 incorporada, mientras que los Xeon L7455 y E7450 contarán con 12 MB de caché L3. El precio de los Xeon X7460 y L7455 será de U$S 2729, y el del E7450, de U$S 2301.

“La gran caché y los seis núcleos darán a los usuarios un buen salto de performance”, dijo Pat Gelsinger, vicepresidente senior y gerente general del grupo Digital Enterprise de Intel. El nuevo procesador Intel Xeon X7460 con 6 núcleos y 16 MB de caché L3 ya ha roto varios récords mundiales de performance. Un servidor IBM System x3950 M2 de 8 vías se convirtió en la primer plataforma en romper la barrera de 1 millón de tpmC, de acuerdo a los benchmarks TPC-C.

AMD, por su parte, planea lanzar su procesador Istanbul de 6 núcleos para servidores durante la segunda mitad de 2009, según lo indican sus mapas de ruta.

Intel prevé crear chips más inteligentes para diversos equipos

La compañía tecnológica presentó sus planes para lanzar procesadores informáticos pequeños que serían empleados en una amplia variedad de modos, desde aparatos pequeños para el consumidor a robótica industrial.

La compañía dijo que el nuevo System on Chip (SoC), más inteligente, permitirá ofrecer un mejor rendimiento y eficiencia energética que el tradicional SoC.

Las áreas para las que están destinados los nuevos procesadores son el negocio informático de Intel, la electrónica del consumo, aparatos con internet móvil y mercados adyacentes, dijo la empresa.

La compañía sacó a principios de este año su familia de microprocesadores pequeños y que necesitan poca energía, llamada Atom y basada en Intel Architecture (IA), una plataforma fundamental de semiconductores que quiere emplear también en sus nuevos chips.

Intel tiene proyectados más de 15 proyectos SoC, muchos de los cuales están basados en Atom.

Fuente: Reuters

AMD va por el chip de doce núcleos

Los doce núcleos que prometen las nuevas arquitecturas de 45 nm de la empresa no serán nativos, ya que se lograrán colocando dos chips de seis núcleos en un mismo paquete. Sin embargo, gracias a HyperTransport 3.0, cada núcleo podrá comunicarse directamente con cualquier otro, y además podrán emular accesos a la memoria de canal cuádruple.

El próximo gran logro para los ingenieros de microchips de AMD llegará más adelante este año, con el debut del chip “Shanghai” de 45 nm. Este nuevo núcleo es prácticamente idéntico al stepping B3 del Opteron para Socket 1207 (“Barcelona”) que la empresa distribuye actualmente. Sin emabargo, Shanghai intentará utilizar el bus HyperTransport 3.0, cosa que Barcelona no pudo hacer.

Las hojas de ruta originales anticipaban que HT 3.0 se usaría para comunicaciones de socket a socket y también para comunicarse con los controladores del south-bridge. Los fabricantes de motherboards confirmaron que este ya no es el caso, y que finalmente HT 3.0 se usará sólo para comunicación entre CPUs.

AMD asegura que la comunicación entre CPUs ganará importancia con la renovación de 45 nm. El primer exponente es un nuevo chip de seis núcleos nativos derivado de Shanghai, actualmente conocido como “Istanbul”. Este procesador está claramente dirigido a competir con el recientemente anunciado procesador Intel de seis núcleos, conocido como “Dunnington”.

Los procesadores de núcleo séxtuple saldrán al mercado este año, pero la sorpresa de AMD llegará unos meses después, cuando AMD descarte finalmente su retórica de “multi núcleos nativos”. Según informa la publicación DailyTech, varios socios de AMD indicaron que Shanghai y sus derivados tendrán un formato de dos chips por paquete.

Un procesador Istanbul de chips gemelos coloca 12 núcleos en un mismo paquete. Cada uno de esos núcleos se comunicará con cada uno de los demás a través de una interconexión HT 3.0 en el procesador. Dado que cada uno de estos procesadores contendrá un controlador de memoria de canal dual, un núcleo individual podrá emular funciones de memoria de canal cuádruple al acceder al otro controlador de memoria de canal dual en el mismo socket. Esta estrategia es un golpe preventivo a la arquitectura de controlador de triple canal de Intel “Nehalem”.

Los procesadores de doble núcleo dominan la oferta en la Argentina

De acuerdo a un estudio privado, el 75% de los procesadores que se ofrecen en el país poseen esa característica. El año pasado marcó el quiebre en el mercado.

Tres de cada cuatro computadoras que se ofrecen en el país poseen en su interior un procesador de doble núcleo. Así lo señala un informe de Marco Consultora.

Antes de detallar cómo se compone la oferta disponible en el mercado nacional, el trabajo destaca que un microprocesador multinúcleo es aquel que combina dos o más procesadores independientes en un solo circuito integrado.

Un dispositivo doble núcleo contiene solamente dos microprocesadores independientes. En general, los microprocesadores multinúcleo permiten que una computadora trabaje con Multiprocesamiento, es decir procesamiento en simultáneo con dos o más procesadores.

La tecnología de doble núcleo mejora el rendimiento de los entornos de trabajo multitarea y las aplicaciones con múltiples subprocesos. Por ejemplo, permite que aplicaciones fundamentales como antivirus o antiespía se realicen al mismo tiempo que aplicaciones empresariales con un impacto mínimo sobre el rendimiento del sistema.

El quiebre de 2007
En el caso de las computadoras de escritorio, existe un punto de quiebre en agosto del 2007, dónde se iguala la oferta de procesadores de uno y dos núcleos, y a partir de ese mes continúa decreciendo la oferta de los procesadores de un solo núcleo, consecuentemente aumentando la de dos núcleos.

Para las notebooks el cambio se produjo con anterioridad, linkeado al lanzamiento del Windows Vista, cuándo a partir de febrero del 2007 se observó el punto de quiebre entre los procesadores mono y doble núcleo.

Además, si analizamos la oferta los procesadores multinúcleo (aquellos que poseen dos o más núcleos), vemos el surgimiento de procesadores de cuádruple núcleo durante agosto del 2007 encabezado por el lanzamiento del Core 2 Quad de Intel.