Intel e AMD preparam nova tecnologia para acelerar IA em CPUs x86

Intel e AMD trabalham juntas no desenvolvimento do AI Compute Extensions, conhecido pela sigla ACE, um novo padrão de hardware destinado a melhorar a execução de tarefas de inteligência artificial em processadores baseados na arquitetura x86. A versão 1.15 da especificação foi divulgada publicamente e apresenta detalhes sobre o funcionamento da tecnologia.

A proposta busca ampliar a capacidade das CPUs para processar operações com matrizes, fundamentais em aplicações de aprendizado de máquina e inferência. Embora o ACE não tenha sido projetado para substituir placas de vídeo ou unidades dedicadas de processamento neural, a expectativa é reduzir a dependência de aceleradores externos em determinadas tarefas.

ACE amplia recursos disponíveis nas CPUs x86

O padrão combina as instruções AVX10, já utilizadas em processadores atuais, com uma nova estrutura de registradores bidimensionais. Esses registradores foram projetados especificamente para armazenar e processar matrizes de dados.

Pela especificação apresentada, o ACE define oito registradores de bloco em duas dimensões. Cada um deles poderá armazenar uma matriz de 16 por 16 formada por elementos de 32 bits.

As instruções AVX convencionais processam sequências de dados de maneira predominantemente unidimensional. Os novos registradores, por outro lado, permitem trabalhar simultaneamente com linhas e colunas, reduzindo a quantidade de instruções necessárias para executar determinados cálculos.

A mudança é especialmente relevante para multiplicações matriciais, operação presente em diferentes etapas do funcionamento de modelos de inteligência artificial. Redes neurais utilizam esse tipo de cálculo para processar dados, identificar padrões e produzir resultados.

Operações com matrizes podem ficar até 16 vezes mais eficientes

Segundo os dados apresentados na especificação, o uso dos registradores bidimensionais poderá tornar o processamento de matrizes até 16 vezes mais eficiente em relação ao uso isolado das instruções AVX10.

O ganho previsto deve beneficiar principalmente cargas de trabalho que dependem intensamente de multiplicações matriciais. Entre elas estão aplicações de aprendizado de máquina, processamento de modelos e tarefas de inferência executadas diretamente no computador.

Inferência é a etapa em que um modelo de inteligência artificial já treinado utiliza os conhecimentos adquiridos para analisar novos dados e gerar uma resposta. É o que ocorre, por exemplo, quando um sistema reconhece uma imagem, interpreta um comando ou classifica uma informação.

Com o ACE, parte dessas operações poderá ser realizada de maneira mais eficiente pela própria CPU. A proposta responde ao crescimento da demanda por processamento local de inteligência artificial, especialmente em computadores que executam recursos de IA sem enviar todas as informações para servidores externos.

Tecnologia não pretende substituir GPUs e NPUs

Intel e AMD destacam que o padrão não foi criado para ocupar o lugar das unidades especializadas. GPUs e NPUs continuam sendo mais adequadas para várias tarefas intensivas de inteligência artificial, principalmente quando desempenho elevado e eficiência energética são prioridades.

As placas de vídeo contam com grande quantidade de núcleos capazes de executar cálculos paralelos. Já as NPUs são desenvolvidas especificamente para acelerar operações relacionadas a redes neurais.

O ACE deverá funcionar como uma ampliação das capacidades dos processadores de uso geral. Dessa forma, as CPUs poderão assumir determinadas cargas de IA com mais eficiência, sem depender exclusivamente de componentes dedicados.

As empresas não afirmam que processadores equipados com ACE serão superiores a GPUs ou NPUs em consumo de energia ou desempenho total. A proposta é oferecer uma alternativa adicional para situações em que utilizar a CPU seja mais conveniente.

Primeiros processadores com ACE são esperados para 2028

Intel e AMD indicam que pretendem implementar a tecnologia em processadores com lançamento previsto a partir de 2028. Como o ACE depende de alterações físicas na arquitetura dos chips, modelos que já estão no mercado não poderão receber compatibilidade por meio de atualizações de software ou firmware.

A adoção conjunta também pode facilitar o desenvolvimento de programas compatíveis com processadores das duas fabricantes. Um padrão compartilhado reduz a necessidade de criar soluções diferentes para cada linha de chips e pode estimular o uso da tecnologia por desenvolvedores.

Ainda será necessário observar como o ACE será implementado nos primeiros produtos comerciais e quais aplicações aproveitarão efetivamente os novos recursos. O desempenho real dependerá da arquitetura de cada processador, da otimização dos programas e do tipo de tarefa executada.

O projeto mostra que a disputa pelo processamento de inteligência artificial não está limitada a GPUs e NPUs. Com o aumento das cargas locais de inferência, Intel e AMD buscam manter as CPUs x86 relevantes em uma geração de computadores cada vez mais orientada por recursos de IA.

Com informações do Tecnoblog.