AMD, patenta una CPU con elementos FPGA

AMD, CPU con elementos FPGA

La combinación de CPU y Field-Programmable Gate Array (FPGA) está cada vez más cerca. AMD ha presentado una patente ante la Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos (USPTO) llamada “Método y Aparato para Instrucciones Programables Eficientes en Sistemas Informáticos” que describe una CPU con elementos FPGA integrados directamente en el diseño interno.

AMD EPYC

La patente, que sigue al anuncio de AMD de que desea adquirir Xilinx, describe un nuevo tipo de CPU que incluye un elemento FPGA que comparte parte de los recursos internos con el procesador, como registros de unidades de ejecución de punto flotante y enteros. Las FPGA, como su nombre indica, son construcciones de hardware que se pueden reconfigurar de acuerdo con tablas preestablecidas, que también se pueden actualizar, para realizar las funciones deseadas y específicas.

Esta no es la primera vez que nos enteramos de una solución de este tipo, Intel ya ha puesto en el mercado un chip que incluye una CPU y una FPGA, el Xeon 6138P. El procesador incluye un Arria 10 GX 1150 FPGA que sin embargo está separado de la CPU, a pesar de estar en el mismo troquel.

El producto de Intel, sin embargo, es penalizado en términos de rendimiento y latencia debido al hecho de que las operaciones complejas realizadas en la FPGA deben extraerse de la CPU, procesarse en la FPGA y, por lo tanto, los resultados deben devolverse a la CPU. El diseño de AMD evita eficazmente este problema y, por lo tanto, debería permitir un rendimiento mucho mayor.

Como TechPowerUp señaló, este tipo de configuración teóricamente permitiría crear cpus que puedan actualizar su conjunto de instrucciones, eliminando la necesidad de reemplazar todo el chip.

[…] Una simple actualización de firmware podría permitir a la CPU reconfigurar su matriz FPGA para que pueda procesar instrucciones nuevas  a medida que se liberan. Otro argumento a favor de esta integración es que de esta manera, un poco de silicio de función fija que se encuentra hoy en día en las CPU y que sirve para apoyar las viejas instrucciones x86 podría quedar fuera, dejando que la FPGA se encargue de sus funciones – esto permitiría la aceleración de hardware para cuando (y si) se necesitan estas instrucciones.

En pocas palabras, esta solución permitiría a AMD eliminar bloques de hardware de la CPU que a menudo no se utilizan y desperdiciar valioso espacio de chip. Esto le permitiría aprovechar el espacio liberado de nuevas maneras, como agregar nuevos núcleos, mientras que el componente FPGA sería capaz de reconfigurar y realizar funciones que no tienen hardware específico en el chip.

Si el FPGA no se utiliza activamente para instrucciones particulares, podría ayudar al rendimiento de punto flotante o a los números de CPU completos al permitir un impulso adicional.

Al igual que todas las patentes presentadas, no está claro si este producto verá alguna vez la luz del día. De todos modos, es una solución increíblemente interesante.

 

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