• IBM presenta nueva memoria caché
14/02/07
Nueva memoria eDRAM más veloz para procesadores
IBM anunció hoy que ha logrado un nuevo dispositivo DRAM mucho más veloz y compacto, que logra tiempos de acceso récord. Se espera que la tecnología aparezca en 2008 como parte de la generación de procesadores de IBM de 45 nm.
IBM presentó el avance en documentos presentados en la Conferencia Internacional de Circuitos de Estado Sólido (ISSCC) en San Francisco, EE. UU.
«Con esta solución revolucionaria a la brecha de procesador/memoria, IBM duplica el desempeño de los microprocesadores más allá de lo que se puede lograr con métodos tradicionales», dijo el Dr. Subramanian Iyer, director del departamento de tecnología de 45 nm en IBM. Estos son desarrollos «a escala atómica» en que la física de materiales se ha convertido en un «factor clave para continuar cumpliendo con la ley de Moore». Esta «ley» predice que el contenido de transistores de los circuitos integrados se duplicará cada 18 o 24 meses.
Hasta ahora, los microprocesadores utilizan memoria caché «estática», porque es mucho más rápida que la memoria dinámica DRAM, pero también es mucho más costosa y ocupa aproximadamente cuatro veces más espacio. El avance de IBM permitirá incluir más caché (memoria intermedia) en los microprocesadores, sin aumentar su tamaño ni su coste.
• Teraflops en un chip
13/02/07
Intel adelanta la «era de los teraflops»
Investigadores de Intel crean un procesador de 80 núcleos con rendimientos de «teraflops» y un consumo de solo 60 vatios.
Intel Corp. informó que ha desarrollado el primer procesador programable del mundo con rendimiento de «supercomputadora», de un tamaño no mayor que una uña. Es el resultado de la investigación en la «era de los teraflops», para futuros servidores y PCs. Un teraflop equivale a un billón (10^12) de operaciones por segundo. Un ordenador normal de escritorio alcanza actualmente algunos gigaflops (miles de millones de operaciones por segundo).
El procesador es aún experimental, e Intel no planea llevarlo al mercado todavía. No obstante, la investigación de la empresa apunta a la creación de nuevas capacidades para PCs normales, servidores y equipos de mano. Por ejemplo, inteligencia artificial, vídeo instantáneo, juegos fotorrealistas, y reconocimiento de la voz en tiempo real. «Esta investigación», dice un comunicado de Intel, «ofrece nuevas perspectivas en nuevas metodologías de diseño, conexiones de gran ancho de banda y gestión de la energía.»
El primer ordenador con 1 teraflop de potencia
La primera vez que se alcanzaron potencias de cómputo del orden de los teraflops fue en 1996, en una supercomputadora construida para Intel para el Laboratorio Sandia de los EE. UU. Ese ordenador ocupaba más de 185 metros cuadrados, llevaba casi 10.000 procesadores Pentium Pro de 1996, y consumía 500 kilovatios de electricidad (el consumo promedio de una casa, sin aire acondicionado, es inferior a 1 kilovatio). Necesitaba, además, otros 500 kW de refrigeración, para evitar el recalentamiento de la sala. El nuevo procesador, que se presentará esta semana en San Francisco, cabe en la punta de un dedo, y consume solo 62 vatios, menos que muchos procesadores de un solo núcleo actuales.
El chip Teraflop está construido con un novedoso diseño en que los núcleos se repiten como «azulejos», lo cual facilita diseñar un chip con numerosos núcleos. Éstos se interconectan mediante una red interna que puede mover terabits de datos por segundo dentro del chip. El procesador tiene aproximadamente 100 millones de transistores.
Para aprovechar la potencia de estos nuevos chips, se necesitará «una revolución en programación de software», señaló un especialista. Normalmente este tipo de procesadores paralelos se utiliza en la computación científica, pero no se ha logrado aún incorporarlos a la informática general.
Chips muy veloces
A mediados de 2006, investigadores de IBM y del Instituto de Tecnología de Georgia (EE. UU.) presentaron un chip experimental que funciona a velocidades de 500 gigahertz, más de 100 veces más rápido que los procesadores de PC actuales. Alcanza esas velocidades sumergido en helio líquido, a 268 grados bajo cero. A esa temperatura, el chip puede realizar medio billón de cálculos por segundo, la mitad del presentado por Intel, que emplea una tecnología distinta.
A temperatura ambiente, los chips experimentales pudieron producir unos 350 millones de operaciones por segundo.
Ambas tecnologías, y la utilización de materiales base distintos al silicio, como el hafnio, el germanio, y el arseniuro de galio. El germanio fue muy utilizado en las primeras generaciones de transistores, pero luego se abandonó por el silicio, que es más barato y sencillo para fabricar.
• Intel e IBM resuelven pérdidas en los microprocesadores
28/01/07
Adelanto clave para procesadores más eficientes
En comunicados de prensa casi simultáneos, Intel e IBM anunciaron que ha desarrollado un nuevo proceso «revolucionario» que facilitará el aumento del poder computacional de todo tipo de dispositivos, desde los ordenadores a los teléfonos móviles, gracias a una extraordinaria reducción del consumo y la temperatura de los microprocesadores. Esto podrá realizarse gracias a un cambio fundamental en la composición de los transistores que forman los procesadores.
El problema hasta ahora ha sido que, a medida que los transistores se hacían más pequeños y su velocidad de trabajo aumentaba (ver Procesadores: mayor eficacia, menor velocidad en esta misma Web) también aumentaban las pérdidas de electricidad, lo cual produce más calor e ineficiencia de los circuitos. Con la tecnología usada hasta ahora, seguir disminuyendo el tamaño o aumentando la velocidad podría implicar la destrucción de los transistores. La nueva tecnología consiste en el uso de un elemento químico que limita las pérdidas de corriente, llamado hafnio, químicamente muy parecido al circonio.
Horas después del anuncio de Intel, IBM anunció que había desarrollado una tecnología similar en colaboración con AMD, el principal rival de Intel, y que comenzará a usarlo en productos el año próximo.
Intel usará el proceso en la nueva generación de microprocesadores multinúcleo Core 2 Duo, Intel Core 2 Quad y Xeon. Según la empresa, los nuevos materiales formarán los nuevos microprocesadores de 45 nanómetros (nm), ya para el segundo semestre de este año. Esto representa meses o quizás un año de adelanto en el lanzamiento respecto a sus rivales.
Detalles técnicos
La empresa utiliza el un nuevo material con una propiedad llamada «alto-k», para el dieléctrico (aislante) de la «puerta» de los transistores, y una nueva combinación de materiales metálicos para los electrodos.
Según un informe de prensa de Intel, «la implementación de materiales de alto-k y metales marca el cambio más importante en la tecnología de los transistores desde la introducción de los transistores de compuerta de polisilicio MOS a finales de la década de 1960», dijo el cofundador de Intel Gordon Moore, famoso por su formulación de la llamada «ley de Moore». Según esta «ley» (que es más bien una predicción), el número de transistores en un chip aproximadamente se duplica cada 18 meses.
Para entender la magnitud de este avance, aproximadamente 400 de los transistores de 45 nm de Intel podrían caber sobre la superficie de un glóbulo rojo humano. Hace tan solo una década, la tecnología era de 250 nm, por lo que los transistores eran 5,5 veces más grandes por lado, y tenían 30 veces la superficie de los que permite el nuevo proceso. Los nuevos transistores, además, sufren aproximadamente cinco veces menos pérdidas de energía eléctrica, lo que aumenta su eficiencia energética y su capacidad de trabajo.
La nueva tecnología aparecerá en la familia de fabricación de microprocesadores «Penryn» de Intel.
IBM y AMD
Por su parte, IBM menciona en su informe de prensa, que trabajando con AMD, Sony y Toshiba, la empresa ha encontrado una forma de construir una parte crítica del transistor con un nuevo material, lo que permite circuitos «más pequeños, rápidos y eficientes que lo que anteriormente se creía posible», y describe un avance sustancialmente similar al de Intel.
«Hasta ahora, la industria de los chips se enfrentaba a un serio obstáculo, en cuanto hasta donde se podría llegar con la tecnología actual», dijo el Dr. T. C. Chen, vicepresidente de Ciencia y Tecnología de IBM. «Después de más de diez años de esfuerzos, tenemos ahora un camino abierto. Considerando la importancia de la tecnología de los microprocesadores en nuestras vidas, este trabajo traerá múltiples beneficios para todos.»
Un aspecto importante, que destaca el comunicado de IBM, es que la nueva tecnología puede integrarse sin necesidad de cambios fundamentales en el proceso de fabricación, lo cual la hace económicamente viable.
• Panorama: procesadores
27/01/07
Procesadores: mayor eficacia, menor velocidad
Hector D. Calabia
Hubo un tiempo, hasta hace unos tres años, en que los dos principales fabricantes de procesadores para PC (Intel y AMD) competían en tener el procesador con la velocidad de reloj más alta.
AMD fue la primera en cambiar de estrategia, cuando empezó a publicitar sus procesadores, no por la velocidad de reloj, sino con una comparación de rendimiento respecto a los procesadores Intel. Es la época en que añadía el signo + a la denominación del procesador. Yo aún tengo un procesador AMD Athlon de 1900 MHz, cuya denominación es 2600+, porque es el equivalente al Pentium 4 de esa velocidad.
Después fue la propia Intel la que en 2004 abandonó la velocidad de reloj como identificadora de sus procesadores, y comenzó a numerarlos también de acuerdo a parámetros de rendimiento, debido probablemente a la confusión causada por su procesador Pentium M móvil, que funciona a la mitad de la velocidad del reloj, pero es aproximadamente equivalente al Pentium 4.
La velocidad de reloj es como un metrónomo que marca el ritmo básico de una composición musical. Pero así como una orquesta sinfónica puede producir muchos más sonidos musicales a cada compás (porque tiene más instrumentos), que un cuarteto; así también los procesadores son capaces de tener rendimientos muy diferentes a la misma velocidad de reloj, según la complejidad de su diseño interno.
En los últimos años, hemos visto una cada vez mayor complejidad del diseño (con procesadores de 64 bits y, ahora, de doble y hasta cuádruple núcleo), y un progreso mucho más lento —hasta una reversión en algunos casos— de las velocidades del procesador. ¿Pero, por qué sucede esto?
Una razón importante es que las mayores velocidades de reloj hacen trabajar a los procesadores más rápidamente, lo cual produce más consumo de electricidad, y más calor, que hay que refrigerar. Resulta ya increíble que tantos millones de transistores puedan «convivir» en un espacio tan reducido, sin freírse en el calor que generan. Posiblemente el microprocesador con más elementos internos de la actualidad (inicios de 2007) sea el Itanium 2 Dual-Core que tiene 1.700 millones de transistores (debido al gran caché interno). Por su parte, los Opteron de AMD tienen unos 233 millones de transistores, mientras que los Athlon tienen unos 55 millones.
A medida que los diseños se aproximan al límite de lo permitido por la física (no se puede hacer trabajar a los transistores más rápidamente sin destruirlos), los productores han cambiado la perspectiva, y ahora ofrecen diseños diferentes.
Por un lado, los 64 bits; por el otro, los doble núcleo, y grandes memorias caché incluidas en los procesadores. Todo esto aumenta la eficiencia (el número de músicos de la orquesta), sin necesidad de aumentar la velocidad nominal.
Es más, los procesadores Opteron vienen con la función llamada PowerNow que reduce tanto la velocidad como el voltaje del procesador cuando hay poca carga. Esto hace que el procesador trabaje más «frío», gaste menos corriente y sea, en resumen, más eficaz. Intel también tiene un sistema similar, particularmente para los portátiles.
Para casi todo el público, lo más llamativo son los dos procesadores en uno, como el Intel Duo. En realidad, el cambio más importante es el avance a los 64 bits. Esto realmente conduce a la siguiente generación de ordenadores, en muchos sentidos. Los procesadores actuales de 32 bits, los que todos usamos, tienen un límite fisico de memoria de 4 GB. Esto parecía muchísimo hace diez años, pero ya muchas máquinas nuevas vienen de fábrica con 2 GB, la mitad del límite. Y, justamente, esta es la cantidad óptima de memoria para una instalación «normal» de Windows Vista.
Las nuevas aplicaciones de vídeo y audio y los nuevos sistemas operativos exigen cada vez más memoria, por lo que el límite infranqueable de los 4 GB empieza a molestar. Los procesadores de 64 bits superan ampliamente ese límite (hasta un exabyte) y ofrecen una mayor velocidad intrínseca de procesamiento. No obstante, dependen de que las aplicaciones estén especialmente compiladas para ellos para aprovecharlas.
Por último, las mayores mejoras de seguridad del nuevo Windows Vista están solamente en la versión de 64 bits, que ha cambiado notablemente el acceso y la estabilidad del núcleo. Las versiones de 32 bits arrastran algunos de los problemas de seguridad anteriores, de los que no pueden desprenderse, para mantener la compatibilidad.
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Nota: Una vez publicado este artículo, Intel e IBM anunciaron separadamente un nuevo proceso de fabricación de microprocesadores que resuelve, al menos por ahora, algunos de los problemas planteados en este artículo.