La eficiencia de las CPU es cuestionada, un FPGA es 50 veces mejor

Los procesadores x86 han estado liderando el mercado de los PC de consumo durante años, donde ARM queda relegada al sector móvil y unos pocos equipos portátiles. Pero pocas veces hemos hablado de los chips FPGA, cuya principal ventaja es que pueden son programables, haciéndolos útiles en una gran variedad de sectores. Lo que ahora se revela es que estos chips FPGA pueden ofrecer una eficiencia mucho mayor vs CPU x86 de portátiles como el AMD Ryzen 4900H con arquitectura Zen 2.

A la hora de elegir un móvil o un portátil, el consumo y rendimiento que ofrezcan estos es un factor fundamental a tener en cuenta. La mayoría de nosotros buscamos portabilidad y duración de batería en estos dispositivos, pues para trabajar o jugar en casa sin movernos mucho mejor comprar un PC. Sin embargo, aunque ahora los portátiles tengan una potencia cada vez mayor, la duración de la batería muchas veces no se incrementa con cada generación, más bien lo contrario. Vemos así, casos donde una nueva generación de procesadores se muestra menos eficiente que la anterior.

Se ha comparado la CPU vs FPGA en una prueba de Ray Tracing por software

Hemos tenido que ver como Apple con sus chips M1 y M2 de arquitectura ARM han logrado conseguir una eficiencia mucho mayor comparada a x86. Y es que, si nos ponemos a analizar el consumo en reposo, los chips de Apple permiten aguantar a los MacBook hasta 20 horas en este estado, algo que ningún portátil Windows logra conseguir. Pero claro, podemos decir que este no es un uso real, pero es que al analizar el consumo en navegación web o visualización de películas, Apple vuelve a ser mucho más eficiente.

A pesar de todo esto, no puede hacer nada si lo comparamos con un chip FPGA de 28 nm que se ha puesto a prueba vs una CPU Ryzen 4900H. Para ello, los desarrolladores Victor Suárez Rovere y Julián Kemmerer han creado una demo para probar ambos chips. Esta tiene la particularidad de que se ejecuta Ray Tracing en tiempo real mediante la CPU (software), por lo que el procesador de AMD no se ha aprovechado de sus gráficos integrados.

El chip FPGA de 28 nm consume 0,66W contra los 33W del Ryzen 4900H

Este FPGA que tanto hemos menciona tiene el nombre de Artix 7 100T y está fabricado a un proceso de 28 nm con una velocidad de únicamente 148 MHz junto a unos 100.000 elementos lógicos. Comparado a esto, el AMD Ryzen 4900H es una CPU de 8 núcleos y 16 hilos a 7 nm que en este caso han puesto a una velocidad de 4,2 GHz. Si nos preguntamos como es posible que siquiera puedan compararse con esa diferencia de especificaciones, procedamos a ver los resultados.

Y es que, el chip FPGA ejecutó la prueba consumiendo únicamente 0,66W, sin llegar a calentarse, mientras que el Ryzen 4900H tuvo un consumo de 33W y llegó a los 88 grados con los ventiladores al máximo. Lo más sorprendente de todo esto, es que en ambos casos funcionaban a 60 FPS a 1080P, por lo que el FPGA rendía lo mismo que el Ryzen 4900H. Esto nos da una eficiencia 50 veces superior para el FPGA vs la CPU de AMD. Todo esto a un proceso de 28 nm, pues los desarrolladores afirman que los chips FPGA de 7 nm habría multiplicado por 6 la eficiencia, es decir, 300 veces superior al Ryzen.

Todo esto resulta da como resultado un total de 3,8 Mrays/W por segundo, para la CPU vs los mucho más altos 188,5 Mrays/W por segundo del FPGA. Ahora bien, si buscamos esta FPGA en concreto en tiendas online, lo más parecido que encontramos es la Digilent Arty A7-100T, que se vende por 249 euros. En un futuro, los desarrolladores Rovere y Kemmerer planean trasladar este trabajo y la demo de Ray Tracing a RISC-V y ASIC, además de hacerlo open source. Si queréis más datos al respecto, tenéis el whitepaper en GitHub.