La ricerca di prestazioni sempre più elevate è da sempre la caratteristica pricipale dei personal computer moderni. Negli ultimi anni l’innovazione tecnologica ha portato le capacità di calcolo delle nostre macchine a livelli quasi incredibili solo qualche anno fa, grazie soprattutto a una nuova e differente visione dell’architettura dei calcolatori.
Se, fino al 2005, la potenza di un processore era quasi un sinonimo della frequenza operativa a cui funzionava, negli ultimi tre anni le cose sono enormemente cambiate. I due più grandi produttori di Cpu, AMD e Intel, hanno infatti avviato la produzione di processori dotati di due core operativi, in grado di rendere disponibili con una singola Cpu prestazioni quasi doppie negli applicativi in grado di supportare il calcolo parallelo. L’evoluzione è stata costante, e oggi possiamo trovare in commercio processori dotati anche di quattro core distinti, con una potenza di calcolo teorica inferiori ai 100 Gflop (1 Gflop equivale a 1 miliardo di operazioni in virgola mobile al secondo).
A questo punto l’evoluzione ha subito un rallentamento; da un lato i software adatti a sfruttare più core di elaborazione parallela non sono moltissimi e richiedono capacità di calcolo molto specializzate, e dall’altro i processori X86 sono di tipo general purpose; sono cioè dedicati a un utilizzo generale e spesso non sono in grado di sfruttare la piena potenza operativa in determinate soluzioni.
In contemporanea a questa evoluzione un altro settore si è contraddistinto per la rapidità con cui le prestazioni dei prodotti sono migliorate, raggiungendo oggi vette che le Cpu non sfiorano nemmeno: parliamo delle schede grafiche.
Le ultime generazioni di prodotto integrano architetture altamente parallelizzate, con (nelle Radeon HD3800) anche 320 shader processor distinti. Questi singoli “processori” sono in grado di eseguire calcoli in virgola mobile in tempi brevissimi e il loro numero permette alla scheda nella sua completezza di raggiungere anche i 500 Gflop totali.
AMD, conscia delle potenzialità che la propria architettura è in grado di offrire, ha impegnato molte risorse nella ricerca e sviluppo di possibili soluzioni a questo paradosso computazionale. Da un lato è presente una chiara esigenza di potenza elaborativa, dall’altra schede, normalmente votate alla grafica tridimensionale, che sono in grado di fornirla, ma solo in determinati ambiti e occasioni.
L’evento del 7 febbraio, di cui abbiamo già parlato a questa pagina, ha permesso all’azienda di Sunnyvale di presentare alla stampa la propria visione del futuro del calcolo con lo Stream Computing, presentando un nuovo prodotto corredato di un particolare software e plugin dedicati.
Iniziamo dall’obiettivo di AMD: l’utilizzo di tutti i modelli di schede grafiche proposti nell’ultimo periodo per accelerare le operazioni normalmente a carico completo del processore. Il passo fondamentale è certamente il rilascio (nel breve periodo) di un Sdk (Software Development Kit) che permetterà ai programmatori di scrivere software o plugin dedicati alle schede grafiche AMD, in grado di sfruttarne i componenti interni per l’esecuzione di operazioni complesse. Qui a fianco ne vedete un esempio, in cui vengono elencate le schede grafiche e i parametri specifici per onguna di esse. I dettagli sul Sdk sono reperibili a questo indirizzo.
AMD stessa proporrà plugin per i software più diffusi, permettendo a chiunque di accelerare il proprio lavoro utilizzando una qualunque scheda grafica di ultima generazione, non necessariamente di fascia alta.
Il punto cardine dello stream computing è l’Sdk; AMD, a differenza di altre aziende, è conscia che la rapida adozione del nuovo linguaggio da parte dei programmatori sarà la chiave vincente dell’operazione. Per questo motivo l’approccio è di tipo open source, e verrà anche garantito il pieno accesso a basso livello alle singole parti della Gpu. Il linguaggio utilizzato sarà il Brook+, simile concettualmente al più noto C di alto livello.
AMD, nel corso dell’evento, ha mostrato una nuova scheda dedicata esclusivamente allo stream computing. I dettagli specifici non sono ancora completamente noti, ma dalle prime informazioni il prodotto si presenta come estremamente interessante. La scheda si chiama FireStream 9170, un nome che ne sancisce l’appartenenza alla seconda generazione delle schede FireStream, dopo i modelli 580 proposti qualche anno fa ma che non hanno mai conosciuto un grande successo.
La scheda, che potete trovare a questo indirizzo, ha una capacità di calcolo massima di 500 Gflop in single precision ed è in grado di elaborare i dati anche in double precision, caratteristica assente sulle schede grafiche tradizionali. La FireStream 9170 è dotata di 2 Gbyte di memoria Gddr3, 320 stream processor ed è costituita con processo produttivo a 55 nm. La derivazione dalla scheda Radeon HD3870 è chiara, ma le caratteristiche tecniche sono decisamente superiori. Il prezzo di questa soluzione, destinata a compiti in cui la doppia precisione è fondamentale, sarà di 1.999$.
Per gli altri ambienti la potenza resa disponibile dalle attuali schede grafiche può essere anche superiore; una Radeon HD3870 X2, dotata di due Gpu RV670, raggiunge infatti 1 Tflop di capacità di calcolo, e due schede di questo tipo poste in CrossFire riescono a raddoppiare tale valore: 2 Tflop nel proprio case non sono un miraggio: sono possibili.
Ma a chi può servire tutta questa potenza di calcolo?
Innanzitutto negli ambiti specifici, come le simulazioni sul clima, sull’analisi dei dati geologici, petroliferi o finanziari; in cui la potenza di calcolo parallelo non è mai sufficiente; AMD ha dimostrato come ricerche di tipo medico, precedentemente compiute in un anno, possono ora essere completate in qualche decina di giorni; un’innovazione da non sottovalutare. Questo nuovo approccio permetterà però anche agli utenti comuni di beneficiare di miglioramenti prestazionali notevoli: le applicazioni che per prime adotteranno il calcolo di questo tipo sono l’encoding video, le accelerazioni di certi aspetti dei videogiochi (intelligenza artificiale, fisica) e, in futuro, anche gli applicativi più tradizionali.
In alcune sessioni di test durante l’evento, AMD ci ha mostrato l’accelerazione resa possibile da due schede Radeon HD3870 X2 poste in CrossFire a un sistema dotato di Cpu quad core (quindi con prestazioni già di alto livello). Il test prevedeva la codifica di un video di 1 minuto ad alta definizione a 1080p. Utilizzando un plugin sviluppato direttamente da AMD e un qualunque software di codifica video i tempi necessari all’operazione si riducono di 4 volte. AMD sostiene inoltre che la futura conoscenza dell’Sdk e i miglioramenti allo stesso porteranno la capacità delle schede grafiche a livelli molto più elevati, con miglioramenti, rispetto ai processori più potenti, anche di dieci o venti volte.