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Perspectivas del centro de datos: tecnologías que mejorarán el rendimiento del servidor

Perspectivas del centro de datos: tecnologías que mejorarán el rendimiento del servidor

Estamos hablando de tecnologías que ya se están implementando y que recién se planea introducir.

Innovación de nivel cristalino

En términos generales, la creación de un procesador se ve así. Un cristal cilíndrico se forma a partir de silicio fundido. Se corta en láminas delgadas sobre las que se aplican circuitos integrados mediante fotolitografía. Luego, la oblea de silicio se corta en componentes individuales, a partir de los cuales se ensambla el chip terminado.

Últimamente, un enfoque diferente ha ido ganando popularidad en la industria de TI. Estamos hablando de los llamados procesadores waferscale… En este caso, la oblea de silicio no se corta, sino que se convierte en un gran «chip». Este enfoque mejora el rendimiento del microcircuito terminado: los componentes están ubicados más cerca entre sí, por lo que se reduce el retraso en el intercambio de datos entre ellos.

Varias universidades estadounidenses están involucradas actualmente en el desarrollo de tecnología de escala de obleas, por ejemplo, la Universidad de California en Los Ángeles. A principios de este año, los ingenieros dieron a conocer prototipos de dispositivos con 24 y 40 GPU combinadas en una sola oblea de silicio. Su rendimiento ha superado cinco veces las capacidades de dispositivos clásicos similares.

Es demasiado pronto para hablar de la introducción masiva de tecnología. Los diseñadores tienen que resolver una serie de problemas de disipación de calor: los módulos de cómputo y los reguladores de voltaje están demasiado juntos, lo que dificulta la refrigeración. Pero en el futuro, los procesadores de escala de obleas podrían encontrar aplicación en tareas que requieren muchos recursos, como cuando se analizan grandes volúmenes de datos o se capacitan redes neuronales.

Otra dirección en la industria de las TI de cristal es el desarrollo. sistema de monitorización integrado en el chip… Está previsto instalarlo en procesadores heterogéneos en centros de datos, formados por diferentes unidades informáticas: ASIC, GPU, FPGA, CPU.

El punto es que el software de monitoreo reduce el rendimiento de los módulos computacionales: en algunos casos, puede disminuir en un 10-15%. Si instala una herramienta de monitoreo directamente en el chip (grabado en la etapa de creación de un chip), es posible analizar el estado de los servidores en tiempo real sin sacrificar el rendimiento.

UltraSoC está desarrollando una solución de este tipo. Ofrecen treinta módulos que se pueden componer según las actividades realizadas por el procesador. Los ingenieros dicen que su sistema ayudará a los proveedores de IaaS a monitorear la infraestructura en la nube a gran escala. Ya hay proveedores listos para probar la solución UltraSoC en condiciones de combate.

Cambios en transistores

En los últimos años, la ley de Moore ha comenzado a perder su relevancia: la densidad de transistores en un chip ya no se duplica cada dos años. El desarrollo de nuevos procesos técnicos también ha comenzado a tardar mucho más. Para resolver el problema, los ingenieros de RMIT – Melbourne Royal University of Technology – crearon transistor metal-aire

El funcionamiento del dispositivo se basa en los mismos principios establecidos por los transistores de vacío. El dispositivo de metal-aire tiene dos electrodos de metal que actúan como drenaje y fuente. Intercambian electrones entre sí debido al fenómeno de emisión de campo. El escape y la fuente están ubicados a una distancia de 35 nm, lo que permite que el dispositivo funcione en el aire: las partículas cargadas simplemente no tienen tiempo de chocar con las moléculas de gas que pueden interrumpir el funcionamiento del sistema.

Los desarrolladores de RMIT esperan que la tecnología cree redes 3D de transistores. En consecuencia, será posible colocar más de ellos en un cristal. Además, los expertos dicen que la frecuencia de funcionamiento de los nuevos dispositivos semiconductores será de cientos de gigahercios. El máximo para un transistor de silicio «clásico» en la actualidad es de 40 gigahercios. Es demasiado pronto para decir cuándo la tecnología llegará a las flotas de servidores de centros de datos. Sin embargo, grandes organizaciones como la NASA y DARPA ya se han sumado a su desarrollo. Según los expertos, las soluciones de transistores de metal a aire comenzarán a aparecer en el mercado en los próximos diez años.

Buenos granos viejos

Están surgiendo nuevas tecnologías en la industria de las TI para mejorar el rendimiento del procesador. Pero incluso los «viejos» se mantienen al día y se desarrollan. En particular, el número de núcleos en los chips sigue aumentando.

No hace mucho, Intel anunció una nueva Procesador de 56 núcleos… Viene con una gama de aceleradores integrados para inteligencia artificial, aprendizaje automático, 5G y computación en la nube. Según representantes del gigante de las tecnologías de la información, la nueva arquitectura reduce significativamente el tiempo de reinicio de los sistemas informáticos. Como resultado, las empresas tienen la capacidad de administrar una gran cantidad de máquinas virtuales (VM) en la nube. Según estimaciones preliminares, un procesador de 56 núcleos reducirá en un tercio los costos de mantenimiento de una máquina virtual.

También hay soluciones más «potentes» en el mercado. A fines del año pasado, AMD presentó Dispositivo de 64 núcleos basado en tecnología de proceso de 7 nm. Las patatas fritas deberían estar a la venta este año. Admitirán 128 carriles PCI Express 4.0, lo que duplicará el ancho de banda (en comparación con la arquitectura de la generación anterior).

Huawei también presentó su procesador de 64 núcleos. Los dispositivos funcionan a 2,6 GHz y son compatibles con PCIe 4.0. Los chips ya han sido equipados con servidores TaiShan diseñados para análisis de Big Data y aplicaciones en la nube.

Los proveedores de hardware agregan más núcleos a los procesadores y admiten los últimos protocolos de traducción. Esto abre nuevas oportunidades para los proveedores de la nube que buscan ofrecer máquinas virtuales de alto rendimiento. En el futuro, si a las tecnologías les gusta oblea es UltraSoC seguirá ingresando al mercado, propietarios de centros de datos y IaaS– Los proveedores podrán elegir soluciones adecuadas para un tipo específico de carga y actividad.

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