{"id":25229,"date":"2020-10-09T17:30:00","date_gmt":"2020-10-09T23:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/goldenti.com\/site\/?p=25229"},"modified":"2020-10-09T16:22:40","modified_gmt":"2020-10-09T22:22:40","slug":"procesadores-dedicados-para-ia-cuales-son-y-como-funcionan","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/goldenti.com\/site\/procesadores-dedicados-para-ia-cuales-son-y-como-funcionan\/","title":{"rendered":"Procesadores dedicados para IA, \u00bfcu\u00e1les son y c\u00f3mo funcionan?"},"content":{"rendered":"\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/09\/post_BrainChip-1.jpg\" alt=\"IA array sistolicos\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p>Los<strong>&nbsp;procesadores o CPU dedicados<\/strong>&nbsp;a la<strong>&nbsp;inteligencia artificial<\/strong>&nbsp;o IA se han ido haciendo un hueco en los \u00faltimos a\u00f1os, aunque con diferentes nombres. Los hemos visto aparecer en forma de la Tensor Processor Unit o TPU de Google, los Tensor Cores de las GPUs de NVIDIA, o las diferentes Neural Processor Units o NPUs de varias marcas. Pero todos ellos tienen un punto en com\u00fan: son arrays sist\u00f3licos. En este art\u00edculo te vamos a explicar&nbsp;<strong>c\u00f3mo funcionan<\/strong>&nbsp;estos procesadores tan espec\u00edficos.<\/p>\n\n\n\n<p>Con la llegada de la inteligencia artificial, en los \u00faltimos a\u00f1os hemos visto como los diferentes fabricantes y dise\u00f1adores de CPU nos han hablado de diferentes tipos de unidades para realizar dicha funci\u00f3n. \u00bfQu\u00e9 ocurrir\u00eda si os dij\u00e9ramos que todos esos nombres son realmente diferentes nomenclaturas comerciales para un mismo tipo de unidad?<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">La CPU b\u00e1sica para la IA: el array sist\u00f3lico<\/h2>\n\n\n\n<p>Los arrays sist\u00f3licos, son la base para entender c\u00f3mo funcionan las CPU para la IA; consisten en una cadena o array de elementos de procesamiento, y cada una de estos se encuentra conectado a otros elementos de procesamiento de manera directa a trav\u00e9s de una interfaz que los comunica de manera ordenada entre s\u00ed.<\/p>\n\n\n\n<p>El primer elemento de la cadena es el que recibe el primer dato y por tanto tiene contacto con la interfaz de E\/S; dicha interfaz puede ser una memoria, otro procesador del que el array sist\u00f3lico es un coprocesador u otro array sist\u00f3lico. En el otro extremo, el \u00faltimo elemento del array ser\u00e1 el que se comunique con el elemento con el que est\u00e1 conectado el array sist\u00f3lico y escriba de vuelta el resultado de toda la operaci\u00f3n conjunta.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/09\/SimpleSistolicArray.jpg\" alt=\"IA Array Sist\u00f3lico\" class=\"wp-image-489586\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Al contrario que en los procesadores no sist\u00f3licos donde los datos no se transmiten entre los diferentes elementos sino que siempre pasan por los registros, en un sistema sist\u00f3lico los datos son transmitidos de manera directa de un elemento de procesamiento o c\u00e9lula a los elementos de procesamiento o c\u00e9lulas m\u00e1s cercanos.<\/p>\n\n\n\n<p>La ventaja de todos los sistemas sist\u00f3licos es que la comunicaci\u00f3n entre los elementos de procesamiento es m\u00e1s r\u00e1pida que la comunicaci\u00f3n elemento de procesamiento ? registro ? elemento de procesamiento ? registro, etc.<\/p>\n\n\n\n<p>Son llamados sist\u00f3licos por el hecho de que cada elemento que se encuentra interconectado, realiza su operaci\u00f3n correspondiente en un ciclo de reloj y \u00abbombea\u00bb el resultado a las c\u00e9lulas o elementos de procesamiento colindantes.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Matrices Sist\u00f3licas y Tensores<\/h3>\n\n\n\n<p>De la misma manera tambi\u00e9n podemos conectar los elementos de procesamiento de manera matricial y llegar a tener una matriz sist\u00f3lica, cuyo diagrama es el que veis a continuaci\u00f3n:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/09\/SystolicMatrix.jpg\" alt=\"IA Matriz Sist\u00f3lica\" class=\"wp-image-489598\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Incluso podemos tener una configuraci\u00f3n tridimensional a la que llamamos Tensor.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/09\/TensorSistolicArray.jpg\" alt=\"IA Tensor Processor\" class=\"wp-image-489607\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>El funcionamiento en todos ellos es igual, la diferencia es que en los sistemas matriciales y tensoriales podemos mover los datos no solo horizontalmente sino tambi\u00e9n verticalmente e incluso en diagonal con tal de poder realizar diferentes tipos de operaciones en paralelo.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">\u00bfDe donde viene el nombre Tensor?<\/h3>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/09\/ArrayMatrixTensor.jpg\" alt=\"Tensor Core\" class=\"wp-image-489616\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Se le llama tensor a las matrices tridimensionales regulares, aunque se utiliza en todo tipo de procesadores tensoriales, ya sean del tipo matricial&nbsp; o tensorial.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>El elemento de procesamiento (PE)<\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p>Los elementos de procesamiento habitualmente son ALUs con la capacidad de hacer sumas y multiplicaciones en paralelo y de manera simult\u00e1nea, pero podemos utilizar otros elementos como elementos de procesamiento, hasta n\u00facleos completos e incluso colocar un procesador sist\u00f3lico dentro de otro.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Utilidad de los sistemas sist\u00f3licos<\/h3>\n\n\n\n<p>Pese a que se han hecho famosos por el uso de este tipo de procesadores con tal de acelerar los algoritmos de inteligencia artificial, tienen otras utilidades como:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Filtros de Imagen (Interpolaci\u00f3n).<\/li><li>B\u00fasqueda de patrones.<\/li><li>Correlaci\u00f3n.<\/li><li>Evaluaci\u00f3n Polin\u00f3mica.<\/li><li>Transformaciones de Fourier.<\/li><li>Multiplicaci\u00f3n de Matrices.<\/li><li>etc.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>Por ejemplo, las unidades de texturas de las GPUs pese a que son unidades de funci\u00f3n fija realmente est\u00e1n configuradas como un array sist\u00f3lico, eso s\u00ed, no son programables ya que su funcionalidad esta micro-cableada, pero es para que ve\u00e1is que su utilidad no se reduce a la IA solamente.<\/p>\n\n\n\n<p>En cuanto a la IA su implementaci\u00f3n se debe a que la multiplicaci\u00f3n de matrices es muy lenta incluso en las unidades SIMD utilizadas en las GPUs o dentro de las CPUs mismas (AVX, SSE\u2026) por lo que se necesita un tipo de unidad especial para realizar dicha operaci\u00f3n lo m\u00e1s r\u00e1pido posible y de ah\u00ed la adopci\u00f3n de los arrays sist\u00f3licos dentro de los diferentes CPU para acelerar la IA.<\/p>\n\n\n\n<p>Fuente: hardzone.es\/reportajes\/que-es\/cpu-dedicado-ia-tensor-core\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Los&nbsp;procesadores o CPU dedicados&nbsp;a la&nbsp;inteligencia artificial&nbsp;o IA se han ido haciendo un hueco en los \u00faltimos [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":13,"featured_media":25230,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-25229","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-sin-categoria"],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v27.1.1 - https:\/\/yoast.com\/product\/yoast-seo-wordpress\/ -->\n<title>Procesadores dedicados para IA, \u00bfcu\u00e1les son y c\u00f3mo funcionan? 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