Computo Avanzado

Tarjetas gráficas para acelerar el cómputo complejo

LA TECNOLOGÍA Y EL CÓMPUTO AVANZADO

Tarjetas gráficas para acelerar el cómputo
complejo
Jorge Echevarría *

La búsqueda de mayor rendimiento
A lo largo de la historia de la informática la capacidad de procesamiento ha crecido
en forma continua y las que antes eran poderosísimas computadoras se han convertido
en objetos obsoletos.Los procesadores de PC han incrementado su rendimiento desde
menos de un millón de operaciones por segundo en los primeros microprocesadores
8086 hasta alrededor de 50000 millones de operaciones en los más veloces chips actuales
con cuatro núcleos de procesamiento. A partir de la anterior generación de CPU, el Intel
Pentium 4 y AMD Athlon 64, surgieron graves problemas de altas temperaturascausados
por la elevada frecuencia de operación que llevaron a modificar el diseño de los
procesadores. Al no poder incrementarse la frecuencia en la misma medida que venía
haciéndose en cada generación a lo largo de 25 años, los fabricantes comenzaron a diseñar
procesadores con dos unidades de procesamiento y luego cuatro a las que llamaron
núcleos. Estos diseños permiten duplicar y cuadruplicarel poder de proceso pero tienen
sus limitaciones. Una gran cantidad de los programas de software escritos actualmente
aprovecha sólo un núcleo de procesamiento o dos, por lo que se desaprovechan en gran
medida los recursos disponibles. Esto se debe a que en general el código sigue una
secuencia lineal de ejecución y no es sencillo dividir las tareas en forma eficiente. Aun así
hayaplicaciones que necesitan grandes capacidades de cálculo y que permiten realizar
estos cálculos en paralelo cuando el hardware lo permite. Un ejemplo de estas aplicaciones
son los programas avanzados de animación en 3D y los programas que encodifican video.
En la búsqueda de mayor procesamiento hay soluciones alternativas a la informática
tradicional. Han surgido avances para incrementar el poder deprocesamiento con las
llamadas computadoras de ADN que intentan aprovechar el paralelismo de la molécula
biológica llamada ácido desoxirribonucléico y sus cuatro pares de bases. Otros avances
han surgido en el área de la computación cuántica y el estudio de sistemas trinarios. En
este ámbito se estudian sistemas que no funcionan en base a 0 y 1 como los binarios
que conocemos, sino con estadosadicionales que permiten un cálculo en paralelo
mucho mayor. El problema más importante para implementar este tipo de tecnologías es
que no es factible al menos por ahora llenar con cubetas llenas de líquidos biológicos
las oficinas o aislar los sistemas cuánticos para que funcionen a temperaturas cercanas

* Egresado de la Facultad de Ingeniería - UP.
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C&T - Universidad de Palermoal cero absoluto, a menos de 200 grados centígrados bajo cero. Esto parece indicar que
para incrementar en la actualidad el poder de procesamiento paralelo estamos condenados
a armar sistemas de computadoras funcionando en paralelo llamados Clusters.
Los Clusters son sistemas de cómputo distribuidos formados por un grupo de
computadoras que comparten las tareas de procesamiento y que estáninterconectadas
mediante una red de alta velocidad. El costo de estos sistemas es inferior al de una
supercomputadora o HPC y la flexibilidad que poseen es mayor. Los clusters son
escalables y se arman utilizando componentes más económicos, comúnmente
encontrados en PCs, conectados mediante una rápida red ethernet. Cada cluster del
sistema de cómputo distribuido puede incorporar varios CPU ycoprocesadores
matemáticos costosos para aumentar su rendimiento, pero actualmente existe un tipo
especial de coprocesadores matemáticos más económicos que en muchos casos se
encuentran ya instalados en una PC hogareña de alto rendimiento, las tarjetas de video
poderosas. Para tener una idea del avance del poder de procesamiento, los actuales
Intel Core 2 Quad de 4 núcleos de las computadoras...