A Quarta Revolução e o papel da DPU

0

O termo "CPU", abreviação para Unidade de Processamento Central, existe desde a década de 1950. No coração de cada computador ou dispositivo inteligente está a CPU, executando incansavelmente os aplicativos tradicionais.

Desde a década de 1990, também temos a GPU, ou Unidade de Processamento Gráfico – originalmente criada para a tarefa especial de acelerar a computação gráfica na tela para estações de trabalho de engenharia, processamento de vídeo e jogos para acompanhar as expectativas extremamente exigentes do sistema visual humano. Devemos nossa sobrevivência à nossa capacidade de estar imediatamente alerta ao menor movimento ou anomalia visual – e isso sempre representou um grande desafio para o design da tela do cinema, da televisão ou do computador. Enquanto a CPU foi projetada para processar um fluxo linear de dados, a GPU foi projetada para processar uma experiência multidimensional, incluindo três dimensões de espaço mais as dimensões de cor e tempo. Na teoria, a CPU poderia lidar com isso, mas na prática seria muito lenta e imprecisa.

O fascinante sobre a GPU é que esta habilidade de processamento multidimensional acaba se tornando muito mais próxima das exigências da aprendizagem da máquina e do processamento de "big data". Algo originalmente criado para tornar os jogos de computador mais vívidos tornou-se uma parte vital dos atuais centros de dados que impulsionam a transformação digital.

E agora estamos ouvindo muito mais sobre as DPUs – Unidades de Processamento de Dados. Mas as CPUs e GPUs já não processam dados? A diferença é uma questão de "não é o que você faz, é a maneira como você o faz". A DPU desempenha um papel fundamental no gerenciamento da forma como os dados se movimentam através do centro de dados. E sim, ela contém sua própria CPU.

Aceleração através de redes inteligentes

Considere uma conferência diplomática internacional de alto nível. No interesse de total responsabilidade e precisão, pode-se insistir que as palavras de cada palestrante sejam transcritas em seu idioma nativo e passadas para todos os outros participantes, que então têm o trabalho de traduzir essas palavras exatas em seu próprio idioma. Mas isso não funciona assim – em vez disso, usamos intérpretes para dizer aos ouvintes o que foi dito, na sua própria língua. Os tradutores têm tempo para estudar dicionários, os intérpretes fazem seu trabalho rapidamente.

O papel do intérprete experiente e inteligente não é simplesmente fornecer uma tradução precisa, o trabalho requer outras habilidades. Primeiro, deve haver uma compreensão dos protocolos nacionais. O palestrante australiano pode usar a palavra "mate" (companheiro) como um gesto amigável, quando o intérprete sabe que haverá menos atrito diplomático se "mate" for substituído por "Vossa Estimada Alteza". Depois, há o entendimento de que frases familiares em uma cultura – digamos em inglês "it is not cricket" (isto não é honesto) – podem precisar de explicação para outras. Depois, é necessário acelerar a comunicação editando expressões como "ums and ers", pausas dramáticas e anedotas pessoais divagantes. Pode até mesmo haver alguma criptografia sutil: "nossos concorrentes europeus" podem ser codificados como "nossos aliados europeus". Por fim, no interesse da paz e da segurança global, algumas afirmações poderiam ser simplesmente esquecidas.

Em vez de sobrecarregar cada delegado com a tarefa de analisar páginas de transcrição, uma equipe de intérpretes habilidosos pode garantir que as mensagens essenciais sejam transmitidas da forma mais econômica para aqueles que precisam saber – ao mesmo tempo em que mantém um controle sobre as mensagens maliciosas. Os delegados, poupados de muitas dores de cabeça com traduções e protocolos, podem se concentrar melhor na diplomacia de alto nível.

Em um centro de dados tradicional, a rede nada mais é do que uma teia de cabos interligados por "switches" para fornecer dados de e para as CPUs, onde todo o processamento ocorre. Em um centro de dados moderno, a rede é conectada por DPUs que processam os dados em tempo real para reduzir a carga nas CPUs e liberá-las para o processamento de aplicativos pretendido. Elas desempenham um papel não muito diferente de uma equipe de intérpretes muito profissionais. Então, o que se encontra em uma DPU?

A DPU

A DPU é uma nova classe de processador programável, um sistema em um chip (SOC) que combina três elementos:

  1. Uma CPU multi-core, padrão da indústria, de alto desempenho, programável por software.
  2. Uma interface de rede de alto desempenho capaz de analisar, processar e transferir dados com eficiência na velocidade da rede.
  3. Um rico conjunto de mecanismos de aceleração flexíveis e programáveis projetados para descarregar tarefas de rede e otimizar o desempenho do aplicativo para IA e aprendizado de máquina, segurança, telecomunicações e armazenamento, etc.

Esse terceiro componente é especialmente significativo, porque pode ser comparado com as habilidades do intérprete perfeito descrito acima: um conjunto de funções que juntas servem para otimizar a eficiência, garantem que os dados certos vão no formato certo para o lugar certo ao longo da rota mais rápida e mais confiável. Ele também pode oferecer suporte à criptografia, bem como identificar tráfego anômalo ou malware e até mesmo iniciar uma resposta apropriada. Alguns fornecedores de "DPU" podem contar com processadores proprietários e outros esperam que a CPU faça todo o trabalho, mas a menos que todos esses três elementos estejam presentes, o dispositivo não deve ser chamado de DPU.

A DPU é normalmente integrada em um controlador de interface de rede (NIC) para criar o que é chamado de "SmartNIC". Os SmartNICs são componentes-chave dos centros de dados da próxima geração, o tipo necessário para impulsionar a revolução de dados que foi chamada de "A Quarta Revolução".

A Quarta Revolução

Alguns historiadores identificaram três revoluções principais na evolução da humanidade:

  1. A Revolução Cognitiva, por volta de 70.000 a.C., definiu o nascimento da linguagem e a capacidade de comunicação.
  2. A Revolução Agrícola, em torno de 10.000 a.C., definiu nossa capacidade de domesticar os animais de criação e cultivar colheitas para apoiar a ascensão das cidades.
  3. A Revolução Científica, durante o início do período moderno, foi quando os desenvolvimentos em matemática, física, astronomia e ciências lançaram as bases para nosso modo de vida moderno.

A quarta revolução é a inteligência artificial (IA), que pode realizar tarefas com níveis de desempenho sobre-humanos. O aprendizado de máquina avançado pode agora organizar, processar e extrair informações sutis, mas valiosas, de montanhas de dados coletados de milhões de usuários na Internet e na crescente "Internet das Coisas". Isso marca um passo fundamental para o desenvolvimento da verdadeira inteligência artificial e das possibilidades extraordinárias que isso possibilita.

Mesmo com o benefício das GPUs para processar os dados, o progresso tem sido retardado pela extrema carga que isso impõe às CPUs para acessar e compartilhar informações entre os computadores e manter as GPUs alimentadas com dados. Um desenvolvimento importante tem sido tornar a rede ainda mais rápida – mas isso tem sobrecarregado a CPU com tarefas de gerenciamento de dados. Mas agora com as DPUs tornamos a rede mais inteligente, como aquela equipe altamente profissional de intérpretes, de modo que a rede se torna um agente ativo no processamento geral de dados. As DPUs aproximam o processamento dos próprios dados e fazem com que a rede aja como um coprocessador, descarregando mão de obra do mecanismo de computação central.

A Transformação Digital é a aplicação comercial da Quarta Revolução. É por isso que em breve ouviremos muito mais sobre as DPUs.

Kevin Deierling, vice-presidente de Marketing, Unidade de Negócio de Redes da NVIDIA.

DEIXE UMA RESPOSTA

Por favor digite seu comentário!
Por favor, digite seu nome aqui

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.