La tecnología de procesamiento de gráficos ha evolucionado para brindar beneficios únicos en el mundo de la computación. Las últimas unidades de procesamiento de gráficos (GPU) desbloquean nuevas posibilidades en juegos, creación de contenido, aprendizaje automático y más.

➤ ¿Qué hace una GPU?

La unidad de procesamiento de gráficos, o GPU, se ha convertido en uno de los tipos de tecnología informática más importantes, tanto para la informática personal como para la empresarial. Diseñado para el procesamiento en paralelo, la GPU se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, incluida la representación de gráficos y videos. Aunque son más conocidas por sus capacidades en los juegos, las GPU se están volviendo más populares para su uso en la producción creativa y la inteligencia artificial (IA).

Las GPU se diseñaron originalmente para acelerar la representación de gráficos 3D. Con el tiempo, se volvieron más flexibles y programables, mejorando sus capacidades. Esto permitió a los programadores de gráficos crear efectos visuales más interesantes y escenas realistas con técnicas avanzadas de iluminación y sombreado. Otros desarrolladores también comenzaron a aprovechar el poder de las GPU para acelerar drásticamente las cargas de trabajo adicionales en computación de alto rendimiento (HPC), aprendizaje profundo y más.

➤ GPU y CPU: trabajando juntos

La GPU evolucionó como un complemento de su prima cercana, la CPU (unidad central de procesamiento). Si bien las CPU han seguido brindando aumentos de rendimiento a través de innovaciones arquitectónicas, velocidades de reloj más rápidas y la adición de núcleos, las GPU están diseñadas específicamente para acelerar las cargas de trabajo de gráficos de computadora. Al comprar un sistema, puede ser útil conocer el papel de la CPU frente a la GPU para que pueda aprovechar al máximo ambos.

➤ GPU frente a tarjeta gráfica: ¿cuál es la diferencia?

Si bien los términos GPU y tarjeta gráfica (o tarjeta de video) a menudo se usan indistintamente, existe una sutil distinción entre estos términos. Al igual que una placa base contiene una CPU, una tarjeta gráfica se refiere a una placa complementaria que incorpora la GPU. Esta placa también incluye la serie de componentes necesarios para permitir que la GPU funcione y se conecte al resto del sistema.

Las GPU vienen en dos tipos básicos: integradas y discretas. Una GPU integrada no viene en su propia tarjeta separada y, en cambio, está integrada junto con la CPU. Una GPU discreta es un chip distinto que está montado en su propia placa de circuito y normalmente está conectado a una ranura PCI Express.

Unidad de procesamiento de gráficos integrada

La mayoría de las GPU en el mercado son en realidad gráficos integrados. Entonces, ¿qué son los gráficos integrados y cómo funcionan en tu computadora? Una CPU que viene con una GPU completamente integrada en su placa base permite sistemas más delgados y livianos, un consumo de energía reducido y costos de sistema más bajos.

La tecnología de gráficos Intel® , que incluye gráficos Intel® Arc™  e Intel® Iris® X e , está a la vanguardia de la tecnología de gráficos integrados. Con Intel® Graphics, los usuarios pueden experimentar gráficos inmersivos en sistemas que funcionan más fríos y ofrecen una batería de larga duración.

Unidad de procesamiento de gráficos discretos

Muchas aplicaciones informáticas pueden funcionar bien con GPU integradas. Sin embargo, para aplicaciones que hacen un uso más intensivo de los recursos y demandas de rendimiento extensas, una GPU discreta (a veces llamada tarjeta gráfica dedicada) es más adecuada para el trabajo.

Estas GPU agregan potencia de procesamiento a costa del consumo de energía adicional y la generación de calor. Las GPU discretas generalmente requieren refrigeración dedicada para obtener el máximo rendimiento.

Las GPU de hoy en día son más programables que nunca, lo que permite una amplia gama de aplicaciones que van más allá de la representación gráfica tradicional.

➤ ¿Para qué se utilizan las GPU?

Hace dos décadas, las GPU se usaban principalmente para acelerar las aplicaciones de gráficos 3D en tiempo real, como los juegos. Sin embargo, cuando comenzó el siglo XXI, los informáticos se dieron cuenta de que las GPU tenían el potencial de resolver algunos de los problemas informáticos más difíciles del mundo.

Esta realización dio lugar a la era de la GPU de propósito general. Ahora, la tecnología de gráficos se aplica de manera más extensa a un conjunto de problemas cada vez más amplio. Las GPU de hoy en día son más programables que nunca, lo que les brinda la flexibilidad para acelerar una amplia gama de aplicaciones que van mucho más allá de la representación gráfica tradicional.

GPU para juegos

Los videojuegos se han vuelto más intensivos en computación, con gráficos hiperrealistas y mundos en el juego vastos y complicados. Con tecnologías de visualización avanzadas, como pantallas 4K y altas frecuencias de actualización, junto con el auge de los juegos de realidad virtual, las demandas de procesamiento de gráficos crecen rápidamente. Las GPU son capaces de renderizar gráficos tanto en 2D como en 3D. Con un mejor rendimiento de gráficos, los juegos se pueden jugar a una resolución más alta, a velocidades de cuadro más rápidas o ambas.

GPU para edición de video y creación de contenido

Durante años, los editores de video, los diseñadores gráficos y otros profesionales creativos se han enfrentado a largos tiempos de renderizado que ocupaban los recursos informáticos y reprimían el flujo creativo. Ahora, el procesamiento paralelo que ofrecen las GPU hace que sea más rápido y fácil renderizar videos y gráficos en formatos de alta definición.

Cuando se trata de rendimiento, Intel ofrece soluciones sin concesiones tanto para la CPU como para la GPU. Con los gráficos Intel® Iris® Xe, los jugadores y los creadores de contenido ahora pueden obtener un rendimiento aún mejor y nuevas capacidades. Optimizados para procesadores Intel® Core™ de 11.ª generación y perfectos para portátiles ultradelgados y ligeros, los gráficos Intel® Iris® Xe vienen integrados con el procesador. Algunas laptops también incluyen Intel® Iris® Xe MAX , el primer producto de gráficos discretos de Intel en 20 años.

Intel® Iris® Xe MAX fue diseñado para proporcionar un rendimiento de gráficos avanzado y capacidades de medios, así como disfrutar de un juego inmersivo y sin interrupciones en cualquier lugar en 1080p. Todo mientras está en una computadora portátil elegante y liviana. Además, al combinar los procesadores Intel® Core™ de 11.ª generación, los gráficos discretos Iris® Xe MAX y la tecnología Intel® Deep Link , puede experimentar un rendimiento 1.4X AI 1 y un rendimiento 2 veces mejor en la codificación de videos de flujo único 2 que con gráficos discretos de terceros . . 3

GPU para aprendizaje automático

Algunas de las aplicaciones más emocionantes para la tecnología GPU involucran IA y aprendizaje automático. Debido a que las GPU incorporan una cantidad extraordinaria de capacidad computacional, pueden ofrecer una aceleración increíble en las cargas de trabajo que aprovechan la naturaleza altamente paralela de las GPU, como el reconocimiento de imágenes. Muchas de las tecnologías de aprendizaje profundo actuales se basan en GPU que funcionan junto con CPU.

Tecnologías de GPU Intel®

Intel ha sido durante mucho tiempo líder en tecnología de procesamiento de gráficos, especialmente cuando se trata de PC. Más recientemente, los gráficos Intel® Iris® Xe y los gráficos Intel® UHD que están integrados en nuestros procesadores Intel® Core™ de 11.ª generación admiten 4K HDR, juegos de 1080p y otras experiencias visuales ricas.

Para los usuarios de portátiles, Intel también ofrece los gráficos Intel® Iris® Xe MAX. Con nuestra primera GPU discreta para PC basada en la arquitectura Intel Xe, obtiene aún más rendimiento y nuevas capacidades para mejorar la creación de contenido y los juegos.

GPU en el centro de datos

En el centro de datos, Intel admite experiencias visuales sorprendentes con gráficos integrados en los procesadores Intel® Xeon®.

Intel también ofrece una opción discreta con Intel® Server GPU . Esta GPU de propósito general se basa en la arquitectura Intel® Xe y está diseñada para expandirse exponencialmente para brindar una experiencia de alta densidad y baja latencia en juegos móviles en la nube, transmisión de medios y codificación de video.

“HDD”

➤¿Qué es un Disco Duro?

➤¿Qué componentes básicos conforman un Disco Duro?

Un Disco Duro está conformado por varios platos o discos paralelos, cabezales de lectura/escritura, uno en cada lado de cada plato. Todos los cabezales se mueven al mismo tiempo ya que están unidos a un mismo brazo.

Los discos se dividen en regiones lógicas concéntricas llamadas pistas, y a su vez la agrupación de las mismas pistas en todos los platos se le conoce como cilindro.

El disco duro también cuenta con divisiones radiales que dividen todas las pistas a la vez, esta división se llama sector.

➤¿Qué es un Clúster?

Un clúster en un disco duro es una cantidad determinada de bytes agrupados en sectores, un disco duro está dividido por miles de clúster de tamaño igual y los archivos son guardados en los clúster y dependiendo del tamaño del archivo esté puede ocupar un solo clúster o varios clúster.

➤¿Qué es una partición?

Una partición es una división lógica de un disco duro que es interpretada por el sistema operativo como un disco independiente, cada partición del disco duro puede tener un sistema de archivos, un sistema operativo o sus propios documentos y archivos.

La partición que contiene un sistema operativo se llama partición primaria, y las demás particiones se conocen como particiones extendidas, y estas a su vez pueden contener particiones lógicas.

➤¿Existe otro tipo de discos duros?

Aparte de los discos duros también existen otros tipos de unidades de almacenamiento, entre ellos tenemos a los conocidos como discos de estado sólido, que al no contar con discos su nombre correctos es unidades de estado sólido, estas unidades carecen de partes móviles lo que la hacen más estables, aunque los costos de fabricación son mayores.

“SSD”

➤¿Cuáles son los tipos de SSD?

Las unidades de estado sólido (SSD) basadas en memoria flash generalmente demuestran latencias menores que las unidades de disco duro (HDD), lo que a menudo permite unos tiempos de respuesta más ágiles. Para las cargas de trabajo de lectura aleatoria, las SSD brindan un mayor rendimiento que las HDD.

Flash basado en NAND

• SLC, o celda de nivel individual, permite el almacenamiento de un bit de información por celda de memoria NAND. Una SLC NAND brinda capacidades de lectura y escritura relativamente rápidas, una alta resistencia y algoritmos de corrección de errores relativamente simples. Una SLC suele ser la tecnología NAND más costosa. Con unidades SLC, se espera que cada celda dure alrededor de 100.000 escrituras. Las lecturas son ilimitadas. Las unidades SLC son más apropiadas para entornos empresariales debido a su durabilidad. Suelen tener un costo prohibitivo para aplicaciones de consumidor.

• La tecnología MLC, o celda multinivel, en general es menos sólida que la SLC, ya que existen dos bits almacenados en cada celda. Si una celda se pierde, se perderán dos bits. Con unidades MLC, cada celda está preparada para durar entre 3000 y 5000 escrituras. Las unidades normalmente están disponibles con capacidades mayores y, por lo general, son menos costosas. Las SSD basadas en MLC se utilizan en aplicaciones empresariales que implementan técnicas inteligentes de administración, como el sobreaprovisionamiento y la administración de resistencia (definida más adelante en el documento).

• Una eMLC, o MLC empresarial, es una variante de la tecnología MLC que se obtiene de la porción de mayor calidad de la oblea NAND y se programa de forma exclusiva para aumentar los ciclos de borrado. eMLC alcanza niveles de resistencia de 30.000 ciclos de escritura, mientras que algunas de las MLC más nuevas solo tienen 3000 ciclos de escritura. eMLC realiza un intercambio para permitir esta resistencia y evita la conservación de datos. eMLC aborda ese problema mediante la extensión del ciclo de programación de página interna (tProg) de los chips de memoria flash, lo que permite una mejor escritura de datos de mayor duración, aunque ralentiza el rendimiento de escritura. Dado que las SSD eMLC están en un punto intermedio entre MLC y SLC en relación con el rendimiento de escritura, su precio generalmente oscila entre ambos tipos. Mediante la adición de técnicas avanzadas de administración de resistencia, esta tecnología se puede usar exitosamente en aplicaciones empresariales de propósito general.

Interfaz basada en host

• SSD SATA: Las SSD SATA están basadas en la interfaz SATA estándar de la industria. Las SSD SATA proporcionan un rendimiento razonable para servidores empresariales.

• SSD SAS: Las SSD SAS están basadas en la interfaz SAS estándar de la industria. Las SSD SAS combinan una confiabilidad superior, una integridad de datos y la recuperación de datos durante fallas, lo que las hace aptas para aplicaciones empresariales.

➤¿Cuáles son los mejores casos de uso y aplicaciones para las SSD?

Las SSD son ideales para aplicaciones que requieren el mayor rendimiento. Las aplicaciones de uso intensivo de E/S, como las bases de datos, la extracción de datos, el almacenamiento de datos, el análisis, el intercambio, la informática de alto rendimiento, la virtualización de servidores, los servidores web y los sistemas de correo electrónico, son las más idóneas para el uso de una SSD.

• SSD SLC es la tecnología preferida para aplicaciones de escritura y lectura en caché, en las cuales las lecturas son aleatorias y las escrituras son intensivas.

• Las SSD eMLC se volverán cada vez más la opción preferida cuando se busca manejar una combinación de lecturas y escrituras y son especialmente ventajosas cuando hay poco presupuesto.

• SSD MLC es la solución más rentable para aplicaciones de lectura intensiva, como acceder a una tabla de base de datos.

Tipos de SSD/aplicaciones-casos de uso

➤¿Por qué motivo podría notar una disminución en el desempeño de escritura cuando comparo una unidad usada con una nueva?

Las unidades SSD están diseñadas para su uso en entornos que llevan a cabo una mayor cantidad de lecturas que de escrituras. Para que estas unidades puedan durar un período específico de garantía, las unidades MLC generalmente tienen un mecanismo de administración de resistencia integrado en las unidades. Si la unidad proyecta que la vida útil será menor que la garantía, la unidad utilizará un mecanismo de regulación para ralentizar la velocidad de las escrituras.

➤¿Qué medidas se toman en las unidades SSD para limitar la probabilida de dañar las celdas debido a escrituras en exceso?

Se utiliza los métodos siguientes para evitar daños a las celdas flash y prolongar la vida de la unidad SSD:

• Sobreaprovisionamiento: el proceso de aumentar el área adicional en una unidad de estado sólido. Aumenta el conjunto de recursos disponibles “listos para su escritura”, lo cual reduce la amplificación de escritura. Dado que se requiere menos movimiento de datos en segundo plano, aumenta el rendimiento y la resistencia.
  Por ejemplo, una unidad con capacidad utilizable de 100 GB tendrá una capacidad adicional oculta de 28 GB. La capacidad restante se utilizará para la nivelación de desgaste.

• Nivelación de desgaste: las unidades SSD de Dell utilizan técnicas de nivelación estática y dinámica de desgaste. La nivelación de desgaste permite asignar datos a ubicaciones diferentes en la unidad para evitar una escritura muy recurrente en la misma celda.

• Recopilación de elementos no utilizados: las unidades SSD de Dell están equipadas con la sofisticada técnica de nivel avanzado de recolección de elementos no utilizados. El "proceso de recolección de elementos no utilizados" elimina la necesidad de realizar un borrado del bloque completo antes de cada escritura. Acumula datos marcados para borrar como "basura" y realiza un borrado de bloque completo como reclamación de espacio con el fin de volver a utilizar el bloque, lo que a menudo realiza como proceso en segundo plano cuando la unidad no está ocupada con E/S.

• Almacenamiento de datos en buffer y en caché: las unidades SSD de Dell usan DRAM para almacenar datos en buffer y caché para minimizar la amplificación de escritura que asegura la probabilidad de celdas dañadas debido a escrituras excesivas.

➤¿Cómo se calcula el período de vida útil de una SSD?

La vida útil de una SSD se rige por tres parámetros clave: Tecnología flash SSD NAND, capacidad de la unidad y el modelo de uso de aplicaciones. Por lo general, se puede utilizar la siguiente calculadora de ciclo de vida para determinar cuánto tiempo durará la unidad.

Vida [años] = (Resistencia [ciclos P/E] * Capacidad [física, bytes] * Factor de sobreaprovisionamiento)/(Velocidad de escritura [bps] * Ciclo de trabajo [ciclos] * Porcentaje de escritura * WAF)/(36 *24* 3600)

Parámetros:

• Resistencia, ciclo P/E NAND: 100 000 SLC, 30 000 eMLC, 3000 MLC

• Capacidad: capacidad utilizable de la SSD

• Factor de sobreaprovisionamiento: porcentaje NAND de sobreaprovisionamiento

• Velocidad de escritura:

 velocidad de escritura en bytes por segundo

• Ciclo de trabajo: ciclo de trabajo de uso

• Porcentaje de escritura: porcentaje de escrituras durante el uso de la SSD

• WAF: factor de amplificación de escritura de controladora calculada según caso de uso de aplicación