| Artículos | 01 OCT 2008

Larrabee

Tags: Histórico
La primera GPU de Intel
Eugenio Barahona.
Intel no suele hacer comentarios sobre rumores de posibles lanzamientos, pero lo cierto es que todos los indicios (incluyendo ofertas de trabajo de la propia Intel) apuntan a que la compañía se prepara para lanzar al mercado su primera GPU. Un producto conocido como Larrabee y del que desgranamos todos los detalles.

Desde hace unos cuantos años se viene especulando con la posibilidad de que Intel vuelva a entrar en el mercado de los procesadores gráficos discretos, es decir, los que no están integrados en un chipset y se usan para fabricar tarjetas gráficas que se conectan a un bus de expansión del equipo, que hoy en día sería PCI Express. De hecho, Intel está fuera de este mercado desde los años noventa, época en la que comercializó su gama de procesadores gráficos i740. Una de las principales razones de Intel para desarrollar la familia i740 fue promocionar la adopción del bus AGP, ya que dicha familia de aceleradores 3D aplicaba texturas sobre la geometría tridimensional leyéndolas de la memoria principal del sistema a través de dicho bus AGP. Sin embargo, aunque dicha técnica de aplicación de texturas es interesante para algunas aplicaciones, lo cierto que la forma más eficiente de aplicar texturas es consiguiendo que éstas residan en la memoria de la propia tarjeta gráfica, ya que al acceder a la memoria principal el procesador gráfico debe competir con otros agentes que también necesitan acceder a ella, como la CPU y otros dispositivos hardware que accedan a memoria a través de técnicas de bus master o de DMA.
Los rumores sobre el regreso de Intel al mercado de los procesadores gráficos se basaban, por un lado, en la aparición en la página web de Intel de ofertas de empleo relacionadas con el desarrollo de hardware y software de tipo eminentemente gráfico. Por otro lado, ha sido pública y notoria la contratación por Intel de algunos ingenieros de software conocidos en el campo del software gráfico por haber realizado trabajos en campos como, por ejemplo, la utilización de técnicas de ray tracing para realizar el render por software, en tiempo real, de algunos juegos 3D. Si bien estos trabajos se han centrado en el render de escenas con una menor resolución y velocidad que las que son capaces de producir los modernos aceleradores 3D por hardware, lo cierto es que las técnicas empleadas en dichos experimentos podrían ser de utilidad al aplicarse no sobre un procesador de propósito general, sino sobre un nuevo procesador gráfico que, además, dispusiera de alguna capacidad hardware especialmente diseñada para acelerar la generación de gráficos mediante ray tracing.
Otra de las razones, y además de cierta importancia comercial, para el regreso de Intel al campo de los GPU es el impulso que está tomando el uso de este tipo de dispositivos para ejecutar aplicaciones que nada tienen que ver con la producción de gráficos 3D. Tanto nVidia como AMD, a través de su división ATI, han producido herramientas de desarrollo y API que hacen posible usar sus GPU para acelerar cálculos sobre tipos de datos que, por su naturaleza, puedan aprovecharse de las capacidades de ejecución en paralelo de un mismo algoritmo sobre un bloque de datos del mismo tipo. Recientemente se han podido ver algunas demostraciones de software de edición de gráficos que aprovechaban la GPU del equipo para acelerar algunos tratamientos de la imagen. También se sabe que se encuentran en las etapas finales de desarrollo algunas aplicaciones de compresión y conversión de formatos de vídeo en alta definición que van a hacer uso de las capacidades de las actuales GPU. Por último, en el campo de los cálculos científicos pueden resultar útiles las capacidades de ejecución en paralelo de los procesadores 3D, ya que en este aspecto ofrecen mayor potencia de cálculo que la gran mayoría de microprocesadores actuales de propósito general. Por lo tanto, a Intel le interesa disponer de una GPU propia que evite la pérdida de ventas en este último terreno.

Arquitectura de Larrabee
Aunque la política oficial de Intel suele ser no hacer comentarios sobre productos comerciales que no ha anunciado, lo cierto es que tanto a través de la prensa como a través de la propia Intel, principalmente mediante presentaciones de sus ingenieros realizadas en diversos Intel Developer Forum, está disponible alguna información interesante sobre la nueva GPU, la cual podría estar disponible en el mercado a finales del próximo año o principios de 2010.
Lo más llamativo del nuevo producto es el juego de instrucciones que ejecutará internamente. En lugar de desarrollar un nuevo juego de instrucciones, adaptado específicamente a las necesidades de los gráficos 3D, Intel va a emplear el conocido juego de instrucciones x86. Esta decisión de diseño tiene ventajas evidentes. En primer lugar, se evita la necesidad de diseñar un nuevo juego de instrucciones. En segundo lugar, se dispone desde el primer momento de una amplia variedad de herramientas de desarrollo y depuración capaces de generar código y depurarlo, como por ejemplo ensambladores, compiladores, enlazadores, debuggers, etc. Por último, la cantidad de ingenieros de software que son capaces de trabajar con código x86 es enorme, por lo que Intel no necesita formar a personal alguno para que use un nuevo juego de instrucciones.
Normalmente, los fabricantes de GPU diseñan un juego de instrucciones para sus productos que no suelen hacer público. El desarrollo de software para dichos juegos de instrucciones se realiza mediante herramientas propias de cada fabricante, como CUDA en el caso de nVidia o Stream en el caso de AMD. Para el desarrollo de aplicaciones gráficas 3D que usen shaders, se suelen usar lenguajes de alto nivel, como por ejemplo HLSL (High Level Shader Language), desarrollado éste último por Microsoft para la creación de aplicaciones que usen DirectX. HLSL, por ejemplo, genera código que durante la ejecución de la aplicación debe compilarse, normalmente mediante un compilador integrado en el software de los controladores del adaptador gráfico, para que produzca código ya ejecutable por la GPU. Con Larrabee, los programadores podrían ser capaces de escribir código optimizado para dicho procesador gráfico, si bien esto dependerá de que Intel proporcione alguna API que lo haga posible y de que publique completa la información de programación de esta familia de GPU.
Un aspecto llamativo del nuevo producto es que no lo está diseñando el equipo que normalmente se encarga del hardware gráfico que se incluye en los chipsets de Intel que integran un adaptador gráfico. Por el contrario, todo el trabajo de desarrollo de la nueva GPU lo está ejecutando el equipo que Intel tiene en su factoría de Hillsboro, en Oregón. Éste es el mismo equipo de desarrollo que creó la familia Pentium 4 de microprocesadores. Tendiendo en cuenta las fechas en las que probablemente aparezcan en el mercado los primeros miembros de la familia Larrabee, lo más probable es que Intel use en su producción un proceso de fabricación de 45 nanómetros. Las GPU actuales que emplean un proceso de fabricación más avanzado, se construyen con un proceso de 55 nanómetros. El campo de la fabricación del propio dispositivo puede darle a Intel una importante ventaja sobre sus competidores, ya que ni las GPU de nVidia ni las de AMD se fabrican en factorías propias, sino qu

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