TOCHACO INCOMING!!!!
BIENVENIDOS A LA ERA DARK SILICON
Ha pasado una decada aproximadamente desde que dejamos de subir de frecuencia los procesadores, y desde entonces hay procesadores multi-core por todos sitios. No habia otra manera de incrementar el rendimiento de los chips.
Algunos sistemas multicore son simetricos (Todos los cores son identicos, de tal forma que puedes mover el trabajo de uno a otro facilmente) y otros son asimetricos (APUs con cores CPU y GPU, donde es mas dificil mover el trabajo entre cores por sus distintas filosofias de trabajo)
¿Que es mejor? ¿Simetrico o asimetrico?
¿Porque simetrico es mejor?
Hay tres razones principales:
1) Mejor balanceo de carga
2) Menos trabajo para todos
3) Mas redundancia
1) Mejor balanceo de carga
Los sistemas asimetricos hacen el balanceo mas dificil. hay trabajos de GPU que una CPU dificilmente podra hacer de forma optima, y trabajos de una CPU que para una GPU son directamente imposibles. Otros se ejecutan de forma tan deficiente que no merecen la pena.
Y ese codigo CPU que podria ejecutarse bien en una GPU deberia ser compilado dos veces (para la CPU y la GPU) e incluso entonces no podras hacer que cosas como punteros o Vtables funcionen decentemente, por mucho que te esfuerces en tablas de traduccion de direcciones o algo asi (y luego lo patentes, por supuesto, y aun asi, seguiriamos lejos de solucionar el problema)
Y entonces necesitarias una cola compartida entre CPU y GPU, que a saber como la harias trabajar, o divides el trabajo estaticamente (digamos, 4 cores CPU, 10% de pixeles cada uno, y el 60% restante a la GPU)
Pero la division estatica del trabajo, a menudo tiene muchas perdidas, porque ¿como elijes los porcentajes? necesitas saber, o calcular, la potencia relativa de cada componente, y entonces particionas el trabajo, y el problema entonces es elejir una prueba valida que arroje resultados representativos.
Y entonces estamos cerca de volvernos locos. Lo que la gente hace actualmente en su lugar es 'paralelismo'. Ellos revisan los diferentes trabajos, y mas o menos le van a asignando los cores para aquello que parezca ser su lugar 'optimo', aunque eso siginifique sobrecargar cierto tipo de core.
Y por eso, el paralelismo nunca balancea 'demasiado bien'. digamos que tienes una rutina que es capaz de detectar rostros en una fotografia, y has sido capaz de hacerla funcionar en cores CPU y GPU. si la fotografia tiene pocos rostros, se ejecuta mas rapido en la CPU, pero si la fotografia tiene muchos rostros, lo hara mas rapido en la GPU, sin embargo, no tienes forma de saber cuantos rostros tendras en la fotografia para asignar 'optimamente' la rutina que lo haga en menos tiempo.
2) Menos trabajo para todos
hemos raspado algo de esto anteriormente. Si quieres hacer paralelismo en datos, ejecutando la misma tarea en todos los cores y accediendo a datos distintos, ahora el esfuerzo consiste en optimizar el codigo para cada tipo de core. Eso es mas trabajo de diseño, y que alguien a nivel de SO organice y comparta colas de tareas y vtables, o sea, aun mas trabajo
Generalmente, mas tipos de core significa mas diseño de hardware, mas compiladores, ensambladores, enlazadores y depuradores, mas manualesy mas trabajo de integracion en protocolos y cargadores, etc. Y, para los programadores, no solo mas trabajo de optimizacion, sino mas problemas de portabilidad
3) Mas redundancia
La fabricacion de chips, y los chips validos por lote, caen de forma estrepitosa por debajo de los 8nm, principalemente por un problema denominado 'eletromigracion'. Llegado el punto, la posibilidad de obtener un chip valido sin defectos microscopicos es tan baja, que practicamente tirarias lotes y lotes enteros a la basura porque ninguno supera las pruebas de testeo, y eso es totalmente antieconomico.
Con multicores simetricos no tienes porque tirar el chip. si el resto de la circuiteria comun esta en buen estado, simplemente puedes desactivar los cores que tengan defectos y no usarlos en produccion. El sistema operativo simplemente usara el resto de cores que esten marcados como 'validos', dejando sin uso los defectuosos.
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Bonito, ¿no?
sin embargo, con multicores ASIMETRICOS no puedes hacer lo anterior, porque podria darse el caso que algun tipo de trabajo no tuviese core en el cual trabajar.
pero, ¿Porque la asimetria es inevitable?
En dos palabras: DARK SILICON
"Dark silicon" es un nuevo palabro que se usa para describir la diferencia creciente ENTRE el numero de transistores que somos capaz de meter en un chip, y el numero de transistores que somos capaces de hacer funcionar SIMULTANEAMENTE con un una potencia (o calor disipado) especifica. y la diferencia no hace sino aumentar y aumentar
han pasado un par de años desde que el paper 'dark silicon' predijo 'el fin de la carrera multicore', una triste continuacion a 'la carrera del gigahercio'.
l idea es que, puedes meter el doble de cores en cada estrechamiento litografico (vamos, al bajar los nanometros del diseño), pero la eficiencia energetica mejora bastante menos (1.4x por cada estrechamiento litrografico). asi que, con 4 estrechamientos litograficos, puedes meter 16 (2^4=16) veces mas cores, pero debido a que la potencia que puedes disipar tan solo ha subido marginalmente (1.4^4=3.8), solo puedes usar unos 4 simultaneamente sin quemar el chip.
Con 16 veces mas area, pero solo 4 veces mas potencia, ¿se puede hacer algo para usar el espacio sobrante?
Al parecer, la unica ruta posible era la especializacion. gastar una fraccion del area en cores especializados, que son mas rapidos en una tarea determinada que los otros cores que ya tienes.
¿Puedes usar todos ellos en paralelo? No, simetricos o asimetricos, mantener todos los cores ocupados esta fuera de tu presupuesto energetico.
Pero, si mucho de lo que ejecutes en cores especializados hace el trabajo N veces mas rapido que en los cores habituales que ya tenias, entonces has ganado mucho mas que tu 4x inicial con el que te tenias que conformar
Ganar mas que 4x ha sido siempre posible con cores especializados, por supuesto; el silicio oscuro (dark silicon) no ha sido mas que el precio a pagar por estar obligados a mantenernos dentro de un determinado presupuesto energetico: apagar transistores de cores especializados sin usar, para poder usar el resto.
¿y que hay del balanceo de carga? Oh, ¡somos afortunados!. Las cosas no balancean demasiado bien en sistemas asimetricos, porque si lo hiciesen, todos los cores estarian activos todo el tiempo, y no podemos permitirnoslo, debemos mantener parte del silicio "oscuro" (apagado) de todas formas.
¿Y que hay de la redundancia? Si los problemas de rendimientos de lotes se materializan, los diseños asimetricos futuros estan en problemas, si acaso no lo estan ya. si tienes 4 CPUs y 4 GPUs, pierdes un 25% del rendimiento, peor que si tuvieses 12 CPUs; pero el sistema asimetrico bate al simetrico por mas de ese 25% (o eso es lo que esperamos).
Asi que el lado brillante del DARK SILICON (recordamos por ultima vez, silicio oscuro) es que nos fuerza a desarrollar una nueva arquitectura de cores. Para tratar de obtener los beneficios completos de los estrechamientos litograficos, no podemos seguir metiendo los mismos costosos cores del pasado. lo cual, dicho sea de paso, se ha ido volviendo aburrido, y mas aburrido, y mas aburrido conforme pasaba el tiempo. Las arquitecturaas de CPU ya apenas tienen innovaciones. las arquitecturas de aceleradoras, sin embargo, es un hervidero.
las GPUs con la punta del iceberg, el acelerador mas ampliamente conocido y accesible, y hay montones de ellas viniendo en interminables formas y colores. Y conforme el tiempo siga avanzando, sigamos estrechando las litografias, pero el presupuesto energetico no suba en consonancia, necesitaremos mas y mas tipos de aceleradores.
Esta es la razon para que, de ahora en adelante, los modulos CPU de los nuevos chips, cada vez ocupen menos espacio en las litografias, como habremos visto en diversas fotos de conferencias como Hotchips y Chipworks.
Y esta, tambien, es la razon de que los chips que surgiran como vencedores en las futuras luchas no seran los que mas cores de proposito general integren, sino los que mas se especialicen y mejor sepan gestionar su DARK SILICON.
![[beer]](/images/smilies/nuevos2/brindando.gif "brindis")
![[plas]](/images/smilies/aplauso.gif "Aplausos")
De hecho en esos linkdn hablan mucho de fpga xbox one 
![[facepalm]](/images/smilies/facepalm.gif "facepalm")
![[oki]](/images/smilies/net_thumbsup.gif "Ok!")
