A arquitetura unificada coloca CPU e GPU trabalhando naquilo que cada uma é melhor.[Imagem: Cortesia AMD]
Colaboração CPU-GPU
Uma nova técnica de interligação dos processadores gráficos com os processadores principais aumenta o desempenho dos computadores em mais de 20%.
E isto sem exigir a integração de nenhuma nova tecnologia de hardware em relação aos computadores fabricados hoje.
A técnica consiste em fazer com que as GPUs (graphics processing units, ou processadores gráficos) colaborem com as CPUs (central processing units, os processadores principais de cada computador).
Os fabricantes já estão produzindo processadores de “arquitetura unificada”, que incluem as CPUs e as GPUs em um único chip, com ganhos sobretudo de custos e de eficiência energética.
“Entretanto, o núcleo da CPU e o núcleo da GPU continuam trabalhando quase exclusivamente em funções separadas. Eles raramente colaboram para executar um determinado programa, de forma que eles não são tão eficientes quanto poderiam ser,” explica o Dr. Huiyang Zhou, da Universidade da Carolina do Norte, um dos criadores da nova técnica.
GPUs e CPUs
As GPUs foram projetadas para executar programas gráficos, o que significa que elas são muito rápidas para executar cálculos individuais – tanto que as GPUs se transformaram nas peças principais de supercomputadores.
As CPUs não são tão rápidas, mas são muito mais flexíveis, podendo desempenhar tarefas mais complexas com maior eficiência.
“Nossa técnica consiste em permite que os núcleos GPU executem as funções de cálculo, enquanto as CPUs carregam e preparam os dados que as GPUs vão precisar, vindos da memória,” explica o Dr. Zhou.
Isso coloca cada um dos dois núcleos fazendo aquilo no que são melhores.
Arquitetura unificada
CPUs e GPUs leem os dados da memória praticamente na mesma velocidade, mas as GPUs conseguem triturá-los muito mais rapidamente.
Assim, a CPU fica encarregada de descobrir o que a GPU vai necessitar a seguir, busca esses dados na memória e os entrega prontos, eliminando a necessidade da GPU consultar e memória, deixando-a concentrada naquilo que ela tem de melhor, que é fazer cálculos.
Nos testes preliminares, a equipe mensurou uma melhoria de desempenho nessa arquitetura unificada de 21,4% em comparação com os mesmos núcleos trabalhando da forma como trabalham hoje – nos novos chips onde ambos veem na mesma pastilha.
O trabalho foi financiado pela AMD.
Bibliografia:
CPU-Assisted GPGPU on Fused CPU-GPU Architectures
Yi Yang, Ping Xiang, Mike Mantor, Huiyang Zhou
HPCA-18 – 18th International Symposium on High Performance Computer Architecture
Feb. 27, 2012
