El término “CPU”, abreviatura de Unidad Central de Procesamiento, ha existido desde la década de 1950. En el corazón de cada computadora o dispositivo inteligente se encuentra la CPU, que ejecuta incansablemente las aplicaciones tradicionales.
Desde la década de 1990 también tenemos la GPU, o Unidad de Procesamiento Gráfico, originalmente creada para la tarea especial de acelerar los gráficos en la pantalla de PC para las estaciones de trabajo de ingeniería, procesamiento de video y juegos, a fin de satisfacer las expectativas extremadamente exigentes del sistema visual humano. Debemos nuestra supervivencia a nuestra capacidad de estar inmediatamente alerta al más mínimo movimiento o anomalía visual, y eso siempre ha representado un desafío severo para el diseño de pantallas de cine, televisión o computadora. Mientras que la CPU está diseñada para procesar un flujo lineal de datos, la GPU está diseñada para procesar una experiencia multidimensional que incluye tres dimensiones de espacio más dimensiones de color y tiempo. En teoría, la CPU podría manejar esto, pero en la práctica sería demasiado lenta e imprecisa.
Lo fascinante de la GPU es que esta habilidad de procesamiento multidimensional resulta estar mucho más cerca de los requisitos de aprendizaje automático y procesamiento de “big data”. Algo creado originalmente para hacer que los juegos de computadora sean más vívidos se ha convertido en una parte vital de los centros de datos actuales que impulsan la transformación digital.
Y ahora estamos escuchando mucho más acerca de las DPUs – “Unidades de Procesamiento de Datos”. Pero, ¿las CPU y las GPU no procesan ya los datos? La diferencia es una cuestión de “no es lo que haces, es la forma en que lo haces”. La DPU desempeña un papel clave en la gestión de la forma en que los datos se mueven a través del centro de datos. Y sí, contiene su propia CPU.
Aceleración a través de redes inteligentes
Consideremos una conferencia diplomática internacional de alto nivel. En aras de la total responsabilidad y precisión, se puede insistir en que las palabras de cada hablante se transcriban en su idioma nativo y se transmitan a todos los demás participantes, que luego tienen la tarea de traducir esas palabras exactas a su propio idioma. Pero no funciona de esa manera, sino que usamos intérpretes para decirles a los oyentes lo que se dijo, en su propio idioma. Los traductores tienen tiempo para estudiar diccionarios, los intérpretes hacen su trabajo en tiempo real.
El papel del intérprete experimentado e inteligente no es simplemente proporcionar una traducción precisa; su trabajo requiere otras habilidades. En primer lugar, debe entender los protocolos nacionales. El orador australiano podría utilizar la palabra “mate” (compañero) como un gesto amistoso, cuando el intérprete sabe que habrá menos fricción diplomática si “compañero” es reemplazado por “Su Estimada Alteza”. Luego está el entendimiento de que las frases familiares en una cultura – digamos el inglés “it isn’t cricket” (esto no es honesto) – podrían necesitar explicación para otras. Luego existe una necesidad de acelerar la comunicación mediante la edición de “ums y ers”, pausas dramáticas y anécdotas personales divagantes. Incluso puede haber un cifrado sutil: “nuestros competidores europeos” podrían estar codificados como “nuestros aliados europeos”. Por último, en interés de la paz y la seguridad mundial, sería mejor simplemente olvidar algunas declaraciones.
En lugar de sobrecargar a cada delegado con la tarea de analizar las páginas de la transcripción, un equipo de hábiles intérpretes puede asegurarse de que los mensajes esenciales se transmitan de la forma más económica a los que necesitan saber, al tiempo que se controlan los mensajes maliciosos. Los delegados, cuando se les ahorra un montón de dolores de cabeza con las traducciones y los protocolos, pueden concentrarse mejor en la diplomacia de alto nivel.
En un centro de datos tradicional, la red no es más que una red de cables conectados por “switches” para mover datos hacia y desde las CPU, donde tiene lugar todo el procesamiento. En un centro de datos moderno, la red está conectada a través de DPU que procesan los datos en tiempo real para reducir la carga en las CPU y liberarlas para el procesamiento de aplicaciones previsto. Desempeñan un papel no muy diferente al de un equipo de intérpretes muy profesionales. Entonces, ¿qué hay en la DPU?
La DPU
La DPU es una nueva clase de procesador programable, un sistema en un chip (SOC) que combina tres elementos:
- Una CPU multinúcleo, de alto rendimiento y programable por software.
- Una interfaz de red de alto rendimiento capaz de analizar, procesar y transferir datos de manera eficiente a la velocidad de la red.
- Un amplio conjunto de motores de aceleración flexibles y programables diseñados para descargar tareas de red y optimizar el rendimiento de las aplicaciones para inteligencia artificial y aprendizaje automático, seguridad, telecomunicaciones y almacenamiento, etc.
Ese tercer componente es especialmente significativo, porque se puede comparar con las habilidades del intérprete perfecto descritas anteriormente: un conjunto de funciones que en conjunto sirven para optimizar la eficiencia, asegurar que los datos correctos vayan en el formato correcto al lugar correcto a lo largo de la ruta más rápida y confiable. También puede admitir el cifrado, así como identificar el tráfico anómalo o malware e incluso iniciar una respuesta adecuada. Algunos proveedores de “DPU” pueden depender de procesadores propietarios, y otros esperan que la CPU haga todo el trabajo, pero a menos que todos estos tres elementos estén presentes, el dispositivo no debe llamarse DPU.
La DPU generalmente está integrada en un controlador de interfaz de red (NIC) para crear lo que se chama “SmartNIC”. Los SmartNIC son componentes clave de los centros de datos de próxima generación, del tipo necesario para impulsar la revolución de datos que se ha llamado “La Cuarta Revolución”.
La Cuarta Revolución
Algunos historiadores han identificado tres revoluciones clave en la evolución de la humanidad:
- La Revolución Cognitiva, alrededor del 70.000 a. C., definió el nacimiento del lenguaje y la capacidad de comunicarse.
- La Revolución Agrícola, alrededor del 10.000 a. C., definió nuestra capacidad de domesticar animales de granja y cultivar cultivos para apoyar el surgimiento de las ciudades.
- La Revolución Científica, durante el período moderno temprano, fue cuando los desarrollos en matemáticas, física, astronomía y ciencias sentaron las bases de nuestra forma de vida moderna.
La cuarta revolución es la inteligencia artificial (IA), que puede realizar tareas con niveles de rendimiento sobrehumanos. El aprendizaje automático avanzado ahora puede organizar, procesar y extraer información sutil pero valiosa de montañas de datos recopilados de millones de usuarios en la internet y la creciente “Internet de las cosas”. Esto marca un paso fundamental hacia el desarrollo de la verdadera inteligencia artificial y las extraordinarias posibilidades que esto habilita.
Incluso con el beneficio de las GPUs para procesar los datos, el progreso se ha visto frenado por la extrema carga que impone a las CPU para acceder y compartir información entre computadoras y mantener las GPU alimentadas con datos. Un avance clave ha sido hacer que la red sea aún más rápida, pero esto ha abrumado a la CPU con tareas de gestión de datos. Pero ahora con las DPU hacemos que la red sea más inteligente, como ese equipo altamente profesional de intérpretes, para que la red se convierta en un agente activo en el procesamiento general de datos. Las DPU acercan el procesamiento de los datos en sí y hacen que la red actúe como un coprocesador, que descarga el trabajo del motor de computación central.
La Transformación Digital es la aplicación empresarial de la Cuarta Revolución. Es por eso que pronto escucharemos mucho más sobre las DPU.
Por Kein Deierling, Vicepresidente de Marketing, Unidad de Negocio de Redes de NVIDIA
