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Recurso patrocinado Os computadores estão assumindo nossas tarefas diárias. Para big tech, isso significa um aumento nas cargas de trabalho de TI e uma expansão de casos de uso avançados em áreas como inteligência artificial e aprendizado de máquina (AI/ML), Internet das Coisas (IoT), realidade aumentada e realidade virtual (AR/VR). .
E no nível do usuário final, resultou em maior dependência de dispositivos móveis e PCs para fazer as coisas e uma explosão na quantidade de dados criados e consumidos.
Em 2025, é estimado que o mundo criará e consumirá mais de 180 zettabytes de dados, representando um crescimento astronômico da projeção de crescimento de 2021. Esse volume cada vez maior de informações digitais requer um grande número de datacenters para ajudar a centralizar as operações de TI das organizações e hospedar o equipamento de infraestrutura necessário para armazenar, processar e disseminar big data e aplicativos.
Embora os datacenters desempenhem um papel crítico, eles também consomem quantidades substanciais de energia que podem ter um efeito adverso no ecossistema do planeta. Para colocar isso em perspectiva, os datacenters representam atualmente até 3% do consumo global de energiaum número previsto para aumentar para 4% até 2030. E com uma recente relatório da McKinsey destacando a demanda em rápida aceleração por ainda mais datacenters, há toda a possibilidade de que esse número realmente aumente em uma margem ainda maior nos próximos anos.
Essa é uma situação que deixa os proprietários/operadores de datacenter lutando para colocar as mãos em novas tecnologias que ajudarão a reduzir o uso de energia – não apenas para atender às metas ambientais, mas também para ajudar a reduzir o custo crescente do fornecimento de aplicativos e serviços de hospedagem. E de um ângulo diferente, os governos em todo o mundo estão lançando regulamentos novos e atualizados, projetados deliberadamente para ajudar a reduzir o crescente impacto ambiental dos datacenters. Um caso típico é o Regulamentos do Governo da Irlanda para facilitar o desenvolvimento sustentável do datacenter que adere ao uso eficiente de energia, por exemplo.
A corrida pelo datacenter mais ecológico
Então, como os datacenters podem reduzir o consumo de energia e, ao mesmo tempo, fornecer potência de computação e capacidade de armazenamento de dados suficientes para dar suporte à inovação da carga de trabalho e, ao mesmo tempo, atender aos compromissos de fornecer e manter serviços de alta qualidade para seus clientes corporativos e consumidores? Alguns dos esforços atuais incluem o estabelecimento de fontes de energia renovável no local para datacenters e a utilização de sistemas avançados de resfriamento, como resfriamento evaporativo e resfriamento líquido, para reduzir o consumo de energia. Amazonas e outro grandes técnicos já gastaram tempo e recursos consideráveis nesse caminho, comprometendo-se com contratos de longo prazo que os levarão a comprar fontes de energia renováveis para alimentar seu datacenter.
Mas embora esses esforços sejam louváveis, eles não reduziram significativamente o uso de energia. O que significa que o setor como um todo – fornecedores de datacenter e fabricantes de chips – precisa pensar mais sobre as tecnologias que implanta e reconsiderar os fatores responsáveis por aumentar o consumo de energia do datacenter em primeiro lugar. Um deles são os gargalos na CPU e na GPU.
Porque os congestionamentos de dados nesses componentes podem resultar em servidores subutilizados e espaços de memória que consomem quantidades substanciais de energia, impondo custos desnecessários aos negócios. Por exemplo, um gargalo de memória da CPU/GPU pode levar a um atraso no acesso aos dados necessários, o que tem o efeito de aumentar o tempo gasto para que esses dados sejam transferidos da memória e o tempo que leva para a CPU e a GPU processarem isto. O resultado é um freio no desempenho do servidor e, portanto, do aplicativo. Em arquiteturas de datacenter que normalmente executam vários aplicativos simultaneamente, esse tipo de gargalo acaba causando atrasos significativos e reduzindo a eficiência geral de toda a instalação de hospedagem. E isso, por sua vez, aumenta a quantidade de poder de processamento necessária para concluir qualquer tarefa e aumenta o consumo de energia.
Resolver esse problema não é fácil, mas levou alguns projetistas de sistemas e fabricantes de chips a pesquisar e desenvolver novas tecnologias que podem dobrar a capacidade de memória principal e largura de banda de servidores de alto desempenho e dispositivos inteligentes. Uma delas é a ZeroPoint Technologies.
O papel das técnicas de compressão de memória
A ZeroPoint Technologies surgiu como uma ramificação da Chalmers University of Technology em Gotemburgo, Suécia. Desde sua fundação em 2016, a ZeroPoint Technologies levantou mais de $ 7,5 milhões de investimentos anteriores da Chalmers Ventures e recentemente recebeu um US$ 3,5 milhões adicionais em uma rodada inicial do investidor de tecnologia climática Climentum Capital, Nordic VC e Industrifonden para ajudar no desenvolvimento da empresa em 2023 e além.
A missão da empresa é descobrir como expandir a capacidade de memória principal em semicondutores para melhorar a utilização da DRAM existente.
Após quinze anos de pesquisa dedicada, os co-fundadores da empresa – Professor Per Stenström e Dr. Angelos Arelakis – descobriram uma técnica de compressão de memória que não apenas remove informações desnecessárias da memória principal dos computadores, mas também reduz o consumo de energia. Esse avanço levou à formação da ZeroPoint Technologies em 2016 e deu origem à solução conhecida hoje como tecnologia ZeroPoint.
A tecnologia ZeroPoint pode ser integrada em vários locais diferentes na hierarquia de memória do chip, adicionando benefícios significativos à SRAM on-chip, bem como à DRAM off-chip. Ele é fornecido como um bloco IP de hardware que os clientes integram em uma CPU ou System on Chip (SoC) complementado por software personalizado para permitir uma integração transparente.
A solução foi projetada para melhorar a largura de banda e a capacidade da memória por meio do uso de uma técnica tripartite que começa com um algoritmo exclusivo de compactação de dados que pode compactar dados com latência extremamente baixa – um bloco típico de 64 bytes pode ser compactado em apenas alguns nanossegundos. O segundo estágio envolve algoritmos de compactação de dados em tempo real que convertem a compactação em economia de largura de banda em velocidades de nanossegundos. A terceira abordagem concentra-se no gerenciamento do layout da memória para aumentar a largura de banda e a capacidade da DRAM.
Essas três técnicas visam abordar uma das causas principais da sobrecarga de desempenho em semicondutores que aumentam o uso de energia. O CEO da ZeroPoint Technologies, Klas Moreau, sugere que uma memória de servidor típica contém cerca de 70% de informações desnecessárias que ocupam espaço na memória principal. Portanto, erradicar isso terá o duplo impacto de expandir a largura de banda da memória e melhorar o desempenho por watt. O objetivo final é remover todo esse desperdício nos semicondutores, combinando compactação de dados ultrarrápida com compactação de dados em tempo real e gerenciamento de memória transparente para reduzir o consumo de energia por servidor.
O diferencial sob o capô
Para conseguir isso, o Ziptilion, um dos produtos baseados na tecnologia ZeroPoint, compreende vários componentes, incluindo um buffer de gravação para dados de saída, um compressor, um descompactador, um buffer de pré-busca e um conversor de endereços. O buffer de gravação é responsável por armazenar dados não compactados que estão esperando para serem gravados de volta. Quando o bloco IP lê os dados, ele descompacta os dados recuperados e os coloca no buffer de pré-busca. Devido à compactação, um bloco DRAM que normalmente contém uma linha de cache agora pode conter várias linhas de cache.
Ao manter essas linhas no buffer de pré-busca, solicitações futuras para essas linhas podem ser processadas sem a necessidade de leitura adicional da DRAM. Isso leva a um aumento na largura de banda geral, principalmente devido à necessidade reduzida de leituras de DRAM, e não ao tamanho menor dos dados. Como resultado, há uma redução na quantidade de memória necessária para armazenar os dados e na quantidade de tempo e energia necessária para transferi-los.
Outro recurso importante da tecnologia ZeroPoint é que ela é transparente para o sistema operacional e o aplicativo. Este, diz a empresa, é um dos fatores diferenciadores entre o ZeroPoint e outras soluções de expansão de memória do mercado.
A capacidade do ZeroPoint de aumentar a largura de banda DRAM e melhorar o uso de energia em semicondutores foi recentemente abordada em um relatório do microprocessador pela Tech Insights, uma das principais fontes de informação para o mercado de semicondutores. O relatório mostrou que a capacidade da Ziptilion de levar a compactação para a DRAM local pode melhorar o desempenho, reduzir o uso de energia e aumentar a velocidade de acesso à memória em mais de 25%.
A implicação é que a integração da tecnologia ZeroPoint em semicondutores pode ajudar os datacenters e a indústria de dispositivos móveis a resolver o problema da subutilização dos investimentos em despesas operacionais (opex) e despesas de capital (capex). Para o opex, a tecnologia ZeroPoint permite obter mais desempenho por watt da eletricidade investida e, para o capex, cria uma oportunidade de obter mais capacidade de memória e largura de banda.
E essa é uma proposta atraente para qualquer proprietário/operador de datacenter.
Patrocinado pela ZeroPoint Technologies.
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