CES es una mediática conferencia de la electrónica de consumo, que consigue unir el mundo del ocio, contenidos y electrodomésticos más tecnológicos. En el contexto de este blog me ha llamado especial atención el lanzamiento de Toshiba, que según muchos analistas ha sido el bombazo de la conferencia: Cell TV.

En el sector de la televisión, los 3D han sido la apuesta ganadora de la conferencia, pero quizá no la más innovadora pues prácticamente todos los fabricantes han llevado alguno de estos modelos. Para nosotros, y para otros analistas (ver abajo, enlaces de interés), la apuesta de riesgo e interés ha sido la de Toshiba con su CellTV, un televisor con un procesador Cell (Cell Broadband Engine) para dotarle de capacidades de procesamiento multimedia como ningún otro de la competencia (según Toshiba con 143 veces mayor poder de cómputo que una serie similar de televisores).

Remontándonos al origen del procesador Cell podemos sugerir ciertas lecturas (o simplemente búsquedas en cualquier buscador), pero de modo resumido se puede decir que el núcleo fundador del multiprocesador heterogéneo fue la alianza STI (Sony para contenidos, Toshiba para la circuitería e IBM para el diseño del procesador). Sony utilizó el procesador para integrarlo en la videoconsola Playstation3, IBM para sus servidores y estaciones de trabajo de altas prestaciones, y le tocaba a Toshiba integrarlo en su línea de productos de consumo.

¿Qué posibilita tanto poder computacional?, según el fabricante, este Cell TV ofrece tecnología real de súper resolución, una mejora visual a las señales SD y HD para ofrecerla en 1080p Full HD, resoluciones de hasta 3840×2160 (denominado Quad-HD o 4k-by-2k), mejora en la experiencia de navegación por internet, ajuste automático del nivel de brillo con respecto a las condiciones locales de la habitación hasta contrastes dinámicos de 9.000.000:1, frecuencias de refresco de hasta 480 Hz en imagen 2D y 240 Hz en modo 3D, y motores de conversión de contenido 2D a 3D. Especialmente interesante son las propuestas de interacción visual, capacidad de contralar el aparato de manera visual a través de 3D Motion Gesture Control que podría dar lugar a infinidad de aplicaciones. Como era de esperar, incluyendo un Cell, se tendrían componentes de un tradicional ordenador de sobremesa, disco duro de 1TB, reproductor Blu-Ray, capacidad wifi, conectividad de voz sobre IP para videoconferencia y todo ello con tamaños de 55 a 65 pulgadas. Toshiba clama que ya en Japón se han llegado a vender del orden de 1000 unidades en un mes que ha estado en el mercado a unos 10.000$ cada uno.

Desde su comienzo, hace ya casi año y medio, este blog ha enfatizado su interés en las propuestas de consumo y altas prestaciones. Predecíamos que, tarde o temprano, la tecnología más doméstica haría uso de la supercomputación, que penetraba en el sector de consumo, y por tanto convergiendo. Hace un año también apuntábamos a similares experiencias con el uso de tecnologías visuales, de consumo y de altas prestaciones en entornos de salón: http://www.madrimasd.org/informacionidi/noticias/noticia.asp?id=38179&tipo=g

Enlaces de interés:

http://www.cesweb.org/

http://tacp.toshiba.com/mediahub/BlogEngine/post/CELL-TV.aspx

http://www.xataka.com/eventos/cell-tv-lo-mejor-de-ces-2010

http://www.neoteo.com/cell-tv-la-proxima-generacion-de-tv-toshiba.neo

http://www.pcworld.com/article/156829/toshibas_cell_tv_ups_the_hd_ante.html

http://www.i4u.com/article22550.html

http://www.eetimes.com/showArticle.jhtml;?articleID=222200664

Leo en diferentes fuentes la última noticia respecto al, ya casi eterno, lanzamiento del Intel Larrabee. Pero antes de nada, ¿qué es Larrabee?, ¿y cuáles son las últimas noticias respecto a la supercomputación de consumo?

Además de ser una minúscula ciudad de unas 200 personas del Estado de Iowa, y de algún que otro poblado en Estados Unidos, Larrabee es el nombre estratégico que recibió (en honor al Parque Larrabee del Estado de Washington) un dispositivo híbrido entre componente gráfico (procesador gráfico o GPU) y co-procesador de altas prestaciones del gigante Intel. Fue anunciado hace ya más de 3 años como la alternativa de cómputo de altas prestaciones cuando los fabricantes de hardware gráfico ampliaban su negocio gracias al poder de cómputo que ofrecía su material, y que competía directamente con los procesadores centrales (CPUs) de consumo.

Larrabee se presentaba mundialmente en la prestigiosa conferencia SIGGRAPH 2008, en Los Angeles, y posteriormente en otras grandes conferencias (de hecho no hace mucho en la Intel Developer Forum 2009). Lo hacía como prototipo que estaba a la vuelta de la esquina, como un dispositivo totalmente programable para ofrecer aceleraciones y cómputo vectorial de gran poder de cálculo con un mínimo de 8 y hasta 32 núcleos de procesamiento basados en sus conocidos procesadores x86, así como un procesador gráfico para renderizar espectaculares, y aún no vistos, gráficos foto realistas. Más sobre el Larrabee, la computación visual y cómo cambiaría el mundo del desarrollo de videojuegos nos lo puede contar Dog McNabb, ingeniero de aplicaciones de Intel en este vídeo.

Pero pasó el 2008 sin muchas más noticias, y fue pasando el 2009 sin apenas movimiento, salvo el anuncio de que el dispositivo se lanzaría en 2010. Intel debió calcular algo mal la dimensión del problema y el esfuerzo que costaría, pues hace tan solo unos días que anunciaba que su Larrabee no competería, al menos por el momento, en el segmento del hardware gráfico, donde Nvidia y AMD/ATI son básicamente las reinas en solitario. Advertía que Larrabee saldría al mercado para cubrir la demanda del HPC (High Performance Computing, o Computación de Altas Prestaciones) y que en primera instancia aparecería como nueva plataforma de desarrollo de software. Mucho se ha hablado de que Intel buscaba en Larrabee el acceso como procesador gráfico de la nueva generación de videoconsolas, como la Playstation4, pero este anuncio de abandono en el sector GPU no ha debido ser fácil de digerir.

Para mitigar el castigo de este anuncio, Intel lanzaba otra noticia sobre un modelo experimental de procesador basado en 48 núcleos de cómputo, que permitiría cambiar el modelo de cómputo tradicional, que renovaría la forma en la que interactuamos con los ordenadores, que permitiría interactuar con las máquinas de forma visual mediante técnicas de visión artificial, y todo ello con un reducido coste energético. Este vídeo de Intel lo explica muy bien, insistiendo en la necesidad de cambiar el concepto de la programación y pensar en un modelo paralelo para extraer el beneficio de las arquitecturas venideras. Es momento de cambiar el chip (nunca mejor dicho).

Mientras tanto, AMD/ATI continua con su esfuerzo por impulsar el estándar OpenCL de cómputo vectorial de altas prestaciones sobre diferentes arquitecturas, y Nvidia presenta la  nueva generación de hardware gráfico entrando en el segmento del HPC. La generación Nvidia Fermi, anunciada en septiembre-octubre en el Graphics Technology Conference (GTC) 2009 en San Jose, California, se retrasará un poco más de lo esperado, pero dentro del primer cuarto de 2010, y entrará por la puerta grande en el sector de HPC con novedosos avances respecto a sus equipos Teslas predecesores.

Más información respecto a lo aquí comentado se puede extraer de:

http://www.semiaccurate.com/2009/12/04/intel-kills-consumer-larrabee-focuses-future-variants/

http://arstechnica.com/hardware/news/2009/12/intels-larrabee-gpu-put-on-ice-more-news-to-come-in-2010.ars

http://www.theregister.co.uk/2009/12/04/larrabee_slips/

http://www.maximumpc.com/article/news/intel_cancels_larrabee_graphics_chip

Proyecto Intel Larrabee:

http://software.intel.com/en-us/articles/larrabee/

Desde que hace aproximadamente un año la multinacional Nvidia anunciara su entrada en el mercado de los dispositivos móviles con el procesador Nvidia Tegra poco se ha sabido de la revolucionaria propuesta. Fuimos testigos en la conferencia Nvision en agosto de 2008 de cómo un dispositivo móvil conseguiría soportar la reproducción de vídeo de alta definición durante 10 horas ininterrumpidas sin recargar. Allí mismo se demostró cómo desde el aparato se podía enviar la señal de vídeo de 720p HD a través de una salida HDMI a un proyector digital para el disfrute de las 100 o 200 personas que se dieron cita. El dispositivo competiría en un mercado relativamente vacío entre el iPod de Apple por su interfaz y acceso al contenido y la Blackberry de RIM por su conectividad, integración y productividad.

Hace muy poco se anunciaba que la tecnología Tegra también entraría en el segmento de los netbooks, haciendo el primer dispositivo de acceso a Internet (mobile internet device, MID) con soporte HD de 1080p, reproducción de música durante 25 días seguidos con una recarga del dispositivo o la posibilidad de jugar a videojuegos a 46 frames por segundo. La experiencia de acceso al contenido en internet estará respaldada por un acuerdo reciente entre Nvidia y Adobe para acelerar en sus procesadores gráficos contenido Flash (que por ejemplo poseen 80 de los websites top 100 en importancia). La filosofía de Nvidia es el dotar de una máxima experiencia visual a los usuarios de este tipo de miniordenadores.

El procesador Nvidia Tegra es realmente una arquitectura multiprocesador heterogénea compuesta por una unidad de procesamiento central (CPU), un novedoso procesador de vídeo HD y un procesador gráfico de ultra-bajo consumo. Lo que hace realmente potente de los dispositivos que integren esta tecnología será la capacidad de administración del consumo energético. Esta eficiencia se obtiene principalmente por la  demostrada facilidad de los procesadores especializados en el cómputo paralelo de conseguir altas prestaciones de cómputo y bajos consumos energéticos. Esta filosofía de diseño se viene utilizando en los procesadores gráficos desde hace ya muchos años y en el segmento de las CPUs a partir de los sistemas multi-cores desde 2005-06, momento en el que el cómputo paralelo se hace una necesidad y por el que en este blog se le ha dedicado especial atención. Los dispositivos Tegra tienen prevista su salida al mercado a partir de la segunda mitad de 2009, es decir, en breve.

Enlaces de interés:
Presentación Tegra en Nvision 2008 (.pdf)
Productos Nvidia Tegra
GPU Acceleration for Flash Player
Nvidia Tegra-based devices revolutionize the MID market

El gigante Intel ha puesto a disposición de la comunidad una serie de interesantes artículos divulgativos sobre las arquitecturas de consumo que actualmente ofrece. En particular, queríamos destacar uno que explica diferencias entre las arquitecturas multi-core, multiprocesador y tecnologías Hyperthreading, y que pueden ofrecer un punto de vista para encarar el futuro de la computación. Es un hecho que la comunidad de desarrolladores de aplicaciones debe ser consciente de que el tradicional modelo de programación basado en dejar que la aplicación sea más rápida gracias al aumento de la frecuencia de reloj de cada generación de microprocesadores ha llegado a un punto sin retorno. Pongamos un ejemplo…

Desde los aproximadamente 5 MHz de un antiguo procesador 8086 de 29.000 transistores de 1978 hasta los 3.8GHz de un Pentium 4HT672 de 125 millones de transistores y lanzado en 2005, los avances tecnológicos han sido muchos, pero fundamentalmente una aplicación se ha visto mejorada por ejecutarla en máquinas progresivamente más rápidas. Sin embargo, la frecuencia de reloj no seguirá aumentando, es demasiado costoso.

El consumo energético se dispara con aumentos de frecuencia por encima de ciertos umbrales y hoy en día ya no es posible comprar un ordenador de 4GHz porque la estrategia de los fabricantes cambió finalmente de rumbo en 2005. Ya con la salida de Intel Pentium 4 en 2000, se incluía mayor soporte para instrucciones que favorecían el procesamiento en paralelo de datos (SIMD, single instruction multiple data) y la tecnología Hyperthreading (HT Technology), que de un modo virtual podía mejorar hasta un 30% la efectividad de un procesador para que fuera visto por el sistema operativo como si fueran dos. En 2005, y tras la imposibilidad de aumentar las frecuencias de reloj, se opta por seguir la estrategia que ya antes los fabricantes de chips gráficos habían elegido, multiplicar los núcleos de procesamiento a favor de disminuir las fuentes de calor reduciendo las frecuencias de trabajo. Aparecen los Pentium D y Pentium Extreme Edition, que incluyen por primera vez sistemas de dos núcleos (dual-core) en un procesador. A diferencia de otros sistemas multiprocesador con dos procesadores (dual-processor) independientes, el sistema dual-core contiene dos núcleos de procesamiento que comparten el mismo chip. Este sistema es tecnológicamente más avanzado, más barato, aunque ligeramente más limitado por compartir memoria cache entre otros. Es conveniente observar que un sistema dual-core no es incompatible con la tecnología Hyperthreading, por lo que sus dos núcleos pueden llegar a verse como cuatro núcleos de procesamiento en ciertas condiciones.

Del sistema dual-core inicial llegan sus extensiones naturales: multi-core, que lideran las actuales tecnologías y que abren el camino para que los sistemas sigan siendo de consumo, aumentando la eficiencia energética y ofreciendo una vía libre para la recordada Ley de Moore, que predecía que cada 18 meses el número de transistores por unidad de superficie se duplicaría y que estaba llegando a su fin por una cuestión energética.

Entonces, la pregunta ahora es si los desarrolladores están preparados para empezar a sacar partido a la tecnología. Haciendo un símil simplista, es como si los los gobiernos y fabricantes de coches hubieran posibilitado crear coches para volar a varias alturas, y en las autoescuelas siguieran enseñando a conducir en el plano. Buen momento, con Bolonia, para rehacer alguna asignatura y entrar de lleno en el mundo de la supercomputación de consumo.

Este artículo está basado en:

http://isdlibrary.intel-dispatch.com/isd/2530/Understanding_Dual_Processors.pdf

Top500 publica semestralmente (junio y noviembre) la lista de los 500 supercomputadores actualmente más potentes. Por primera vez, aparece en la lista un supercomputador híbrido de GPUs y CPUs. Ocupa el puesto 29, está basado en un cluster de tecnología AMD, Intel y Nvidia, está instalado en Tokyo y denominado “TSUBAME Grid Cluster with CompView TSUBASA”.

Tiene 21600 GB de memoria principal y GPUs de la serie más moderna hasta la fecha de Nvidia, la GT200. Más información aquí y en la web principal del proyecto.

En la lista se mantiene por poco el supercomputador de IBM del laboratorio nacional de Los Alamos en Estados Unidos. La lista completa de noviembre 2008 puede verse desde aquí.

Hasta hace pocos años, los ordenadores personales han venido aumentando su poder de cómputo casi exclusivamente por un aumento en las frecuencias de reloj que repercutían en disparados consumos energéticos y calentamientos del sistema. Ante esta situación, que incluso alarmaba al sector energético mundial, los fabricantes lanzaron productos multinúcleos (multicore) con gran éxito en el mercado, que reducen el consumo energético del sistema de manera sustancial. Someramente, se basan en la posibilidad de realizar cálculos en paralelo sobre varios procesadores de forma simultánea, reduciendo en promedio el tiempo de ejecución del proceso. Sin embargo, un programa preparado para un único procesador no se ejecuta más rápido por correr en un sistema de doble núcleo sin más, puesto que realmente el programa no está preparado para ese sistema doble, o multinúcleo.

Los desarrolladores deben conocer a fondo los problemas y las soluciones para llevar a cabo la migración de estos programas. Sin embargo, las arquitecturas multinucleo en las gamas de consumo son de reciente implantación, por ello ¿cuántos desarrolladores no especializados en computación paralela o computación de altas prestaciones tienen conocimiento de este modelo de programación para poder optimizar la ejecución de sus programas?, en general muy pocos. Por tanto es necesario simplificar el proceso de la programación paralela, puesto que el sistema de consumo se vuelve paralelo pero el desarrollador promedio no.

Intel y Microsoft se han propuesto buscar soluciones conjuntas, invirtiendo recientemente 20M$ en la creación de 2 centros de investigación (University of Illinois at Urbana-Champaign y University of California, Berkeley) para la investigación durante al menos 5 años de la computación paralela y la búsqueda de soluciones, arquitecturas y sistemas operativos viables para el desarrollador promedio no especialista. En estos 2 Centros de Investigación de Computación Paralela Universal (Universal Parallel Computing Research Centers, UPCRC) trabajarán conjuntamente unos 75 estudiantes de doctorado e investigadores postdoctorales y alrededor de 35 profesores.

Aparte de esto, Intel anunció en la pasada confererencia SIGGRAPH 2008 en Los Angeles su esperado chip gráfico vectorial  y coprocesador, Larrabee, que competiría con los líderes del sector. Aunque anunciándose desde hace muchos meses (y años), Larrabee no termina de lanzarse al mercado y su salida se ha ido retrasando hasta finales de 2009 o primer semestre de 2010 según las últimas notificaciones. La gran diferencia de este chip respecto a la competencia (Nvidia y AMD/ATI principalmente) es que incorporaría instrucciones basadas en las arquitecturas x86 para hacerlo más propenso a ser utilizado en aplicaciones intensivas de propósito general, y que evitaría el aprendizaje de librerías del contexto gráfico o de modelos y librerías especializadas a ciertas arquitecturas, como la propuesta de Nvidia, CUDA.

Por su parte, Nvidia ya ha anunciado su interés en entrar en el sector de los procesadores de propósito general y, obviamente, AMD/ATI está también asentada en ambos terrenos. Crece el interés por el cómputo paralelo, ¿veremos los cambios a corto y medio plazo? Seguimos informando humildemente en estas líneas. Las próximas ediciones del blog contendrá información de multiprocesadores gráficos y las propuestas de sus fabricantes.