GPGPUs General Purpose GPUs. GPGPUs - AMD Fusion - Nvidia CUDA - Intel Nehalem - AMD Fusion - Nvidia CUDA - Intel Nehalem.

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1 GPGPUs General Purpose GPUs

2 GPGPUs - AMD Fusion - Nvidia CUDA - Intel Nehalem - AMD Fusion - Nvidia CUDA - Intel Nehalem

3 AMD Fusion AMD Fusion es el nombre clave de la futura nueva generaci ó n de dise ñ o de microprocesadores producto de la uni ó n de AMD y ATI, combinando la ejecuci ó n general de procesos y el procesamiento de geometr í as 3D y otras funcionalidades de las GPUs modernas en un solo paquete. La uni ó n de AMD con ATI se cerr ó a final de octubre del 2006. Esta tecnolog í a se espera que debute en la segunda mitad del 2011 como sucesora de las ú ltimas microarquitecturas.

4 AMD Fusion Informaci ó n preliminar. Una arquitectura de procesador multicore heterog é nea, combinada con un n ú cleo/s con procesador multiprop ó sito y otro n ú cleo con procesador gr á fico b á sico, todo integrado en un procesador ú nico con se ñ ales de reloj para el n ú cleo gr á fico y el n ú cleo central de proceso. Hay 4 plataformas de enfoque seg ú n los 4 aspectos de uso: * Prop ó sito General * Centrado en Datos * Centrado en Gr á ficos * Centrado en Multimedia. Informaci ó n preliminar. Una arquitectura de procesador multicore heterog é nea, combinada con un n ú cleo/s con procesador multiprop ó sito y otro n ú cleo con procesador gr á fico b á sico, todo integrado en un procesador ú nico con se ñ ales de reloj para el n ú cleo gr á fico y el n ú cleo central de proceso. Hay 4 plataformas de enfoque seg ú n los 4 aspectos de uso: * Prop ó sito General * Centrado en Datos * Centrado en Gr á ficos * Centrado en Multimedia.

5 AMD Fusion Las series de procesadores Fusion mostrar á n un nueva metodolog í a modular llamada ‘ M-SPACE ’, con el cual los dise ñ os de procesadores multicore tendr á n un rango m á s amplio de combinaciones as í como una flexibilidad mejorada, y as í minimizar las diferentes combinaciones de componentes. Esta iniciativa de AMD beneficia los cambios de n ú cleo gr á fico sin necesidad de redise ñ ar todo el n ú cleo.

6 AMD Fusion Los productos Fusion incluir á n por lo menos 16 puertos PCI Express, presumiblemente la versi ó n 2.0. La implementaci ó n del UVD en silicio para la decodificaci ó n totalmente por hardware del MPEG-2, VC-1 y H.264 streams de video en el software soportado. Los productos Fusion incluir á n por lo menos 16 puertos PCI Express, presumiblemente la versi ó n 2.0. La implementaci ó n del UVD en silicio para la decodificaci ó n totalmente por hardware del MPEG-2, VC-1 y H.264 streams de video en el software soportado.

7 AMD Fusion El primer dise ñ o de Z-RAM en tecnolog í a de fabricaci ó n de 45nm se complet ó en 2006 junto con la renovaci ó n de la licencia de Z-RAM. Tambi é n coincide con el ‘ roadmap ’ oficial de AMD para caches L3 m á s grandes antes del 2009. As í que se rumorea que AMD destacar á la Z-RAM para caches m á s grandes en los productos Fusion.

8 AMD Fusion Un nuevo set de instrucciones y librerias de desarrollo se han desarrollado para Fusion, se revel ó que ser í a una nueva secuela de las SSE, la SSE5. Habr á 2 implementaciones: Un nuevo set de instrucciones y librerias de desarrollo se han desarrollado para Fusion, se revel ó que ser í a una nueva secuela de las SSE, la SSE5. Habr á 2 implementaciones:

9 AMD Fusion -Falcon: Originalmente su nombre era Procesador con N ú cleos ‘ Bulldozer ’ enfocados al mercado de sobremesa con un TDP de entre 10 y 100 W. de TDP (Thermal Design Power). Una opci ó n de implemetarlo en telefonos m ó viles, UMPC (Ultra-Mobile PC) y peque ñ os dispositivos multimedia, con el nombre de Procesador con N ú cleos ‘ Bobcat ’ enfocados para bajo consumo de entre 1 y 10 W. de TDP (Thermal Design Power).

10 AMD Fusion -Swift: basado en el llamado N ú cleo ‘ Stars CPU ’ (Arquitectura K10) hecha con proceso de 45nm. En vez del n ú cleo ‘ Bulldozer ’ y ‘ Bobcat ’. Enfocado al mercado de portatiles, con un n ú cleo GPU en el mismo dado que la CPU nativa y 2 variantes posibles: -White Swift: N ú cleo de CPU ú nico. -Black Swift: N ú cleo de CPU dual. Soporte para DDR3 Tecnolog í a UVD para decodificaci ó n de video por hardware. Nuevas interconexiones ‘ Onion ’. Nuevo interfaz de memoria ‘ Garlic ’ para lecturas de la memoria de la GPU con retardo reducido. -Swift: basado en el llamado N ú cleo ‘ Stars CPU ’ (Arquitectura K10) hecha con proceso de 45nm. En vez del n ú cleo ‘ Bulldozer ’ y ‘ Bobcat ’. Enfocado al mercado de portatiles, con un n ú cleo GPU en el mismo dado que la CPU nativa y 2 variantes posibles: -White Swift: N ú cleo de CPU ú nico. -Black Swift: N ú cleo de CPU dual. Soporte para DDR3 Tecnolog í a UVD para decodificaci ó n de video por hardware. Nuevas interconexiones ‘ Onion ’. Nuevo interfaz de memoria ‘ Garlic ’ para lecturas de la memoria de la GPU con retardo reducido.

11 AMD Fusion

12 Nvidia CUDA

13 La tecnolog í a CUDA es el ú nico entorno, [Herramientas de desarrollo y compilador] basado en el lenguaje C que permite a los programadores escribir software para resolver problemas computacionales complejos en menos tiempo aprovechando la gran capacidad de procesamiento paralelo de las GPUs multin ú cleo. Miles de programadores est á n utilizando ya las herramientas gratuitas de desarrollo de CUDA v á lidas para millones de GPUs ya instaladas en el mercado, a fin de acelerar todo tipo de aplicaciones, desde herramientas de codificaci ó n de audio y v í deo, hasta software para la exploraci ó n de gas y petr ó leo, el dise ñ o de productos, la generaci ó n de im á genes en medicina o la investigaci ó n cient í fica.

14 Nvidia CUDA Caracter í sticas de la tecnolog í a. -Lenguaje C est á ndar para el desarrollo de aplicaciones de procesamiento en la GPU. -Librer í as num é ricas est á ndar para FFT (Fast Fourier Transform) y BLAS (Basic Linear Algebra Subroutines). -Controlador CUDA dedicado al c á lculo con comunicaci ó n de datos de alta velocidad entre la GPU y la CPU. -El controlador de CUDA interacciona con los controladores de gr á ficos OpenGL y DirectX. -Compatibilidad con sistemas operativos Linux de 32/64 bits, Windows XP de 32/64 bits, y Mac.

15 Nvidia CUDA La tecnolog í a NVIDIA CUDA es el ú nico entorno de programaci ó n en C que aprovecha la gran capacidad de procesamiento de las GPUs para resolver los problemas de c á lculo m á s complejos y de mayor carga computacional. Las herramientas de desarrollo CUDA est á n formadas por tres componentes fundamentales para ayudar al programador a iniciarse en este lenguaje: 1.El ú ltimo controlador CUDA. 2.Un kit de herramientas completo. 3.Ejemplos de c ó digo del SDK de CUDA. El Toolkit de CUDA es un entorno de desarrollo en lenguaje C dise ñ ado para las GPUs compatibles con la tecnolog í a CUDA

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20 Intel Nehalem

21 Nehalem es el nombre clave para el procesador de microarquitectura de Intel, sucesor del Core Microarquitectectura. El primer procesador que uso la arquitectura Nehalem fue el sobremesa ‘ Core i7 ’, Noviembre 2008. Servidores y portatiles basados en procesadores Nehalem lo seguir á n en 2009 y 2010.

22 Intel Nehalem Los primeros procesadores Nehalem usaron la misma tecnolog í a de 45nm que Penryn. La arquitectura tma su nombre del rio Nehalem que a su vez lo toma de una tribu de nativos americanos, en Oregon. Y el nombre en si aparece al final de muchas ‘ roadmaps ’ del 2000. En esa fase se supon í an que iba a ser la ultima evoluci ó n de la arquitectura ‘ NetBurst ’. Desde el abandono de ‘ NetBurst ’, el nombre ha sido reciclado y se refiere a otro proyecto distinto

23 Intel Nehalem

24 Tecnolog í a: Especificaciones de los procesadores de la familia Nehalem: 2, 4 u 8 n ú cleos. 731Millones de transistores en la variante ‘ Quad Core ’. Tecnolog í a de 45nm. Controlador de memoria integrado con soporte para 2 o 3 canales de memoria DDR3 SDRAM o 4 canales FB-DIMM. Un nuevo procesador de interconexi ó n ‘ point-to-point ’, el ‘ Intel QuickPath Interconnect ’, que sustituye al ‘ front side bus ’. Algunos procesadores Nehalem implementan DMI en vez FSB y eliminan el ‘ northbridge.

25 Intel Nehalem Tecnolog í a: Multithreading simultaneo por multiples n ú cleos, y Hyperthreading, el cual habilita 2 threads por n ú cleo. Multithreading simultaneo no ha aparecido en los procesadores de Intel a nivel consumidor hasta 2006 con el Pentium4 y Pentium XE. Procesadores quad y octo-core monoliticos (n ú cleos integrados en un mismo dado). Las siguientes caches: -32KB instrucciones y 32KB L1 cache de datos por n ú cleo. -256KB L2 cache por n ú cleo. -2-3MB L3 cache por n ú cleo y compartida con todos los n ú cleos. 33% mas de ‘ in-flight ’ microoperaciones que el Corroe. Predictor de saltos de segundo nivel y ‘ Translation Lookaside Buffer ’ de segundo nivel. Bloques modulares de componentes como n ú cleos que puede a ñ adirse o quitarse seg ú n al segmento de mercado variable al que vaya dirigido.

26 Intel Nehalem Prestaciones y mejoras de potencia: Nehalem se ha enfocado hacia prestaciones, lo que ha aumentado el tama ñ o del n ú cleo comparando con Penryn. Nehalem tendr á : -1.1x – 1.25x en comportamiento de thread ú nico o 1.2x – 2x en comportamiento multithreading al mismo nivel de potencia. -30% menos de consumo de potencia para el mismas prestaciones. -20-30% ventaja media sobre el Penryn con solo un 10% m á s de consumo de potencia. -N ú cleo inteligente, reloj a reloj, Nehalem supondra de un 15-20% de aumento de prestaciones frente al Penryn. El procesador Nehalem ‘ Gainestown ’ tiene 1,6x SPECfp_rate_2006 en enteros y 2,4x SPECfp_rate_2006 en punto flotante de un procesador XEON Quad-Core de 3.0GHz X5365 ‘ Clovertown ’. El sistema Nehalem ‘ Bloomfield ’ de 2,93GHz se uso para ejecutar un 3DMark Vantage Benchmark y dio una puntuaci ó n de 17.966. La variante de 2,66GHz puntu ó 16.294. Un Core 2 Duo E6600 a 2,4GHz puntu ó 4.300.

27 Intel Nehalem Sucesor: Westmere o m á s form á lmente Nehalem-C, es el nombre del encogimiento a 32nm del Nehalem. Estar á listo para 2009 suponiendo que Intel mantenga el objetivo en su ‘ roadmap ’. De todas maneras parece que el grueso de las versions del Westmere, excluyendo las versions portatiles aparecer á n en el 2010. Las mejoras del Nehalem ser á n: -Tecnolog í a de 32nm. -Procesadores 6-Core (o m á s, aparentemente Sexa-Core) -Un Nuevo juego de instrucciones que ofrece 3x en grado de encriptaci ó n y desencriptaci ó n de procesos AES comparado con los anteriores. -AES-NI puede ser incluido en la gr á fica integradad del Westmere. -Virtualizaci ó n del retardo mejorado.

28 Intel Nehalem Sucesor: El sucesor de Westmere sera Sandy Bridge (32nm), programado para el 2010 de acuerdo con los roadmaps de Intel. Y a su vez Haswel (22nm) suceder á a Sandy Bridge en el 2012. Y vendr á con un subsistema de cache Nuevo, una unidad FMA y un coprocesador vectorial.

29 Intel Nehalem