Así es SHMT, la evolución del Multithread para aumentar el rendimiento en CPU y GPU un 95% reduciendo el consumo hasta un 51%

A principios de los años 2000, los procesadores de Intel y AMD tenían un solo núcleo. Aquí tenemos por ejemplo los Intel Pentium 3 o Pentium 4 de la época, los cuales alcanzaban una alta frecuencia, pero con un solo core ya podíamos ver sus limitaciones. Unos años después llegaron los Core 2 Duo y procesadores de AMD con dos y más núcleos, iniciándose el uso del HT (Intel Hyper-Threading) y capacidades multinúcleo. Ahora se está desarrollando el denominado SHMT, que se trata de una nueva técnica de multithreading que aumenta en gran medida el rendimiento a la vez que reduce el consumo.

En el momento en que los procesadores añadieron más cores y se desarrolló el software, programas y juegos para poder trabajar con más núcleos e hilos, es cuando realmente empezamos a disfrutar de la capacidad multitarea. Tener más núcleos nos permite no solo conseguir un mejor rendimiento, sino tener una mayor flexibilidad a la hora de poder usar distintos programas sin tener que preocuparnos de que nuestro PC se cuelgue o esté usándose al 100%.

SHMT es una técnica de multithreading que usa CPU + GPU + IA

Con el multithreading podemos conseguir un mejor rendimiento en los núcleos de los procesadores, usando los denominados "threads" (hilos). Aunque ya nos hemos acostumbrado a este tipo de multithreading, resulta que hay formas de optimizarlo y ofrecer mejoras respecto a la implementación actual. Unos investigadores de la Universidad de California han logrado desarrollar una técnica denominada SHMT (Multihilo Simultáneo y Heterogéneo). Esta nueva técnica de multithreading está basada en la actual, pero la diferencia fundamental es que también incluye la GPU y los aceleradores de IA que tengamos disponibles.

La combinación multihilo de CPU + GPU + IA es lo que permite eliminar cualquier posible cuello de botella. Estos componentes trabajan simultáneamente con un QAWS que gestiona la carga de trabajo heterogénea de forma dinámica entre estos. Esto significa que a cada tarea se asigna al componente que sea más óptimo, como por ejemplo se usará la CPU para programas que requieran una gran precisión de cálculo.

Se consigue mejorar el rendimiento en hasta un 95% mientras baja el consumo un 51%

Con SHMT la CPU, GPU e IA trabajan de forma simultánea y no de forma independiente, logrando así duplicar prácticamente el rendimiento. Se ha observado una mejora de rendimiento del 95% a la vez que se redujo el consumo de energía en un 51% comparado con el multithreading actual. Esto ha dado lugar a una eficiencia cuatro veces mayor. Estas cifras se consiguieron mientras se probaba con una placa NVIDIA Jetson Nano, la cual posee una CPU Arm de 4 núcleos, una GPU NVIDIA Maxwell de 128 cores, 4 GB de RAM y una ranura M.2 con un acelerador IA Edge TPU de Google.

Aquí tenemos la combinación del procesador Arm, la GPU NVIDIA de hace unos años y el acelerador de IA de Google beneficiándose de la nueva tecnología SHMT y podría llegar a ser muy útil si se utiliza como un nuevo estándar. Aún no hay signos de que esto vaya a ocurrir, pues no se trata de una implementación en hardware, sino que debe ser implementada por software. Adicionalmente, esta gran mejora de rendimiento solo se ha observado en cargas donde antes había un cuello de botella y se usaba al máximo el sistema. Cuando se trata de cargas más ligeras, el aumento de rendimiento era inapreciable.