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Las unidades de procesamiento acelerado mejoran el rendimiento del centro de datos

Aplicaciones exigentes, como inteligencia artificial, aprendizaje automático, codificación de video e investigación genómica, …

ahora están fuera del laboratorio de investigación y están alterando drásticamente el mercado de microprocesadores de servidor. Con unidades de procesamiento acelerado, las organizaciones pueden aumentar las velocidades de procesamiento para los flujos de trabajo del centro de datos.

«Las empresas necesitan microprocesadores con más potencia que las CPU tradicionales para manejar nuevas cargas de trabajo intensivas en computación», dijo Karl Freund, líder de consultoría para computación de alto rendimiento y aprendizaje profundo en Moor Insights & Strategy.

Los primeros avances incluyeron unidades de procesamiento de gráficos (GPU) y unidades de procesamiento de tensores (TPU). Ahora, están surgiendo unidades de procesamiento futuras para soportar estas aplicaciones, dejando al mercado de microprocesadores de servidor en un estado de cambio.

Históricamente, las GPU se usaban principalmente para procesar datos de video en áreas como la industria del juego, pero a principios de la década de 2000, Nvidia Corp. comenzó a venderlas a clientes con nuevas cargas de trabajo de alto rendimiento.

«Las GPU tienen miles de núcleos, lo que les permite realizar cargas de trabajo paralelizadas, como el aprendizaje profundo, mucho mejor que las CPU», dijo Peter Rutten, gerente de investigación de soluciones de servidor en IDC. «Es más, el proveedor dominante, Nvidia, ha hecho un muy buen trabajo al crear una pila de software completa alrededor de sus GPU».

El resultado final es un mayor crecimiento en el mercado de aceleradores de microprocesadores. El mercado mundial de computación acelerada (servidores con tecnología de aceleración) crecerá de $ 15 mil millones en 2019 a $ 19 mil millones en 2020, según IDC, lo que lo convierte en un segmento de rápido crecimiento en el mercado de servidores.

Un campo en crecimiento

Muchos proveedores buscan aprovechar este crecimiento del mercado de microprocesadores. En febrero de 2018, Google reveló su servicio en la nube de TPU, que afirma funciona hasta 30 veces más rápido que una GPU para aplicaciones de aprendizaje automático.

Los gigantes de la industria, como Amazon Web Services, Apple, Facebook, IBM y Microsoft, están invirtiendo miles de millones de dólares para construir sus centros de datos para manejar nuevas cargas de trabajo en la nube pública. Los investigadores buscan formas de reducir los costos operativos de sus empresas y tienen la experiencia necesaria para diseñar nuevos microprocesadores que mejoren el rendimiento del servidor.

Por ejemplo, Microsoft ahora usa arreglos de puertas programables en campo para sus aplicaciones de reconocimiento de voz. Freund espera que Microsoft eventualmente ofrezca servicios en la nube impulsados ​​por estos chips personalizables.

Aquí vienen las startups

Los proveedores de microprocesadores como Intel han estado invirtiendo en este mercado y han surgido varias empresas emergentes, incluidas Cambricon Technologies, Cerebras Systems, CDSM Interactive Solutions, Horizon Robotics, Tenstorrent y Wave Computing.

En julio de 2018, el mercado de proveedores se encuentra en una etapa embrionaria de desarrollo. Además de desarrollar nuevas unidades de procesamiento acelerado, los proveedores deben crear un ecosistema de software, una serie de herramientas de programación y administración, para que terceros puedan crear aplicaciones que aprovechen los chips de alto rendimiento.

Dentro de esta etapa inicial, no está claro qué microprocesadores ganarán tracción.

«El mercado de aceleradores se encuentra ahora en un estado incipiente en el que los clientes están averiguando qué pueden hacer estos sistemas y cómo funcionan las diversas soluciones de los proveedores con sus aplicaciones», dijo Alan Priestley, director de investigación de Gartner.

Llevando unidades de procesamiento acelerado al centro de datos

Estos cambios de hardware afectarán al centro de datos de varias formas. En algunos casos, las empresas agregarán aceleradores a sus servidores y crearán sus propias aplicaciones de alto rendimiento.

«Tiene sentido que una gran empresa de servicios financieros cree aplicaciones inteligentes personalizadas porque hay mucho dinero en juego», dijo Freund.

Los proveedores ofrecen a las empresas la posibilidad de acceder a servicios de procesamiento de gran volumen a través de la nube.

Pero desarrollar aplicaciones de alto rendimiento para acompañar a los aceleradores es complejo y desafiante.

«La capacidad necesaria para desarrollar estas aplicaciones de alto rendimiento está más allá de las habilidades de la mayoría de las empresas», dijo Priestley. El trabajo es complejo y pocos programadores tienen experiencia con estos sistemas, lo que puede encarecer el desarrollo de aplicaciones.

Los proveedores ofrecen a las empresas la posibilidad de acceder a servicios de procesamiento de gran volumen a través de la nube. Esta opción verá una mayor adopción porque los acuerdos de servicio son más simples de implementar que la ruta de bricolaje, requieren una baja inversión y trasladan la carga de mantenimiento continuo de la empresa al proveedor de la nube.

Independientemente de cómo las empresas se acerquen a las unidades de procesamiento acelerado, estos cambios afectarán drásticamente el diseño del servidor con nuevas configuraciones para la conmutación y la priorización de la carga de trabajo.

Desde la década de 1970, las empresas han confiado en los microprocesadores Intel para respaldar sus cargas de trabajo, pero, en el futuro, implementarán una variedad más amplia de microprocesadores de servidor.

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