Les plataformes CAD / GIS han d'anar al GPU

Els que som usuaris d'aplicacions gràfiques, sempre estem expectants que els equips tinguin prou memòria de treball. En això, els programes CAD / GIS sempre han estat qüestionats o mesurats en funció de el temps que es triguen a realitzar activitats quotidianes com:

• anàlisi espacial
• Rectificació i registre d'imatges
• Desplegament de dades massius
• Gestió de dades dins d'una geodatabase
• Servei de dades

La PC tradicional no ha canviat molt en els últims anys, pel que fa memòria RAM, disc dur, memòria gràfica i característiques que només han anat incrementant-se; però la lògica d'operació del CPU ha mantingut el seu disseny original (Per això seguim dient-li CPU). També ha estat un desavantatge que a mesura que els equips creixen en capacitats, els programes maten la seva expectativa dissenyant per consumir el nou potencial.

Com a exemple, (i sol exemple), Quan es col·loquen dos usuaris al mateix temps, en les mateixes condicions d'equip i dades, un amb AutoCAD 2010 i un altre amb Microstation V8i, carregant 14 imatges raster, un arxiu parcel·lari de 8,000 predis i connexió a una base de dades espacial Oracle, ens fem la pregunta:

Què té un dels dos, per no col·lapsar la màquina?

La resposta no està en innovació, simplement és la forma de desenvolupament de el programa, perquè no succeeix així amb AutoDesk Maya, que fa coses més boges i rendeix millor. La manera d'explotar la PC és igual (fins ara en el cas dels dos programes), i en funció d'això afusellem dels programes, perquè els ocupem per treballar, i molt. Així, alguns equips es coneixen com PC tradicionals, estacions de treball o servidors; no perquè siguin d'un altre color, sinó per la manera que rendeixen executant programes d'alt consum en el disseny gràfic, tractament de vídeo, desenvolupament d'aplicacions, funcions de servidor i en el nostre cas, operació amb dades espacials.

Menys CPU, més GPU

D'allò més excel·lent en canvis recents succeïts a l'arquitectura de les PCs és el terme encunyat com GPU, (Unitat de Processos Gràfics), que permet trobar un millor rendiment de l'equip, convertint grans rutines en petites tasques simultànies, sense passar per l'administració del CPU (Unitat Central de Processos), la capacitat de treball es juga entre les revolucions del disc dur, memòria RAM, memòria de vídeo i entre altres particulars (no moltes altres).

Les targetes gràfiques, no estan fetes per incrementar la memòria de vídeo, sinó que elles mateixes inclouen un processador que conté centenars de nuclis dissenyats per executar processos paral·lels. Això ho han tingut sempre (més o menys), Però l'avantatge actual és que aquests fabricants ofereixen certa arquitectura oberta (gairebé) perquè els desenvolupadors de programari puguin considerar l'existència d'una targeta d'aquestes capacitats i explotar el seu potencial. PC Magazine d'aquest mes de gener esmenta empreses com nVidia, ATI i altres incloses dins de l'aliança OpenCL

Per entendre la diferència entre CPU i GPU, aquí els refereixo un símil:

CPU, tot centralitzat, És com una municipalitat amb tot centralitzat, que té un planejament urbà, sap que ha de controlar el seu creixement però és incapaç de supervisar ni tan sols les noves construccions que estan violant les normes. Però en lloc de concesionar aquest servei a l'empresa privada, insisteix atribuir-se el paper, la població no sap a qui queixar-se pel veí que s'està prenent la vorera, i la ciutat segueix desordenándose cada dia més. 

Disculpa, no parlava de la teva alcalde, només parlava d'un símil del CPU, on aquesta Unitat Central de Processos (en cas de Windows) ha de fer que l'equip rendeixi en processos com:

• Programes que s'executen a l'iniciar Windows, com Skype, Yahoo Messenger, Antivirus, Motor de Java, etc. Tots consumint una part de la memòria de treball amb una prioritat baixa però de forma innecessària llevat que es modifiquin mitjançant el msconfig (cosa que alguns ignoren).
• Serveis que estan en execució, que són part de Windows, programes d'ús comú, maquinari connectat o altres que es desinstalaron però queden allà corrent. Aquests solen tenir una prioritat mitjana / alta.
• Programes en ús, que consumeixen espai amb prioritat alta. La seva velocitat d'execució la sentim al fetge perquè maleïm si no ho fan ràpid tot i tenir un equip d'alt rendiment. 

I encara que Windows fa seus malabars, pràctiques com tenir molts programes oberts, instal·lar o desinstal·lar de forma irresponsable, temes innecessaris que es veuen pintones, Fan que nosaltres mateixos siguem culpables del mal funcionament de l'equip.

Succeeix llavors, que quan tirem a caminar un procés dels esmentats a l'inici, el processador es trenca el coco buscant donar prioritat a aquest per sobre els altres programes en ús. Les seves poques opcions per optimitzar són la memòria RAM, memòria de vídeo (que moltes vegades és compartida), si hi ha una targeta gràfica treure-li alguna cosa, depenent de el tipus de disc dur i altres petiteses, el gemec llastimós podria ser menor.

GPU, processos paral·lels, és com que la municipalitat decideixi descentralitzar, concesionar o privatitzar aquelles coses que estan fora del seu abast que encara que siguin grans processos es lliuren en petites tasques. Així, d'acord amb la normativa vigent es lliura a una empresa privada el paper de vigilar les violacions penables de forma específica. Com a resultat (només exemple), El ciutadà pot complir amb aquest deliciós plaer d'explicar-les costelles al veí que treu el gos a cagar-se en el seu vorera, que construeix un mur prenent-part de la vorera, que parquea seu carro de forma indeguda, etc. L'empresa atén la trucada, va el lloc, processa l'acció, el porta a la cort, executa la multa, la meitat va per la municipalitat, l'altra és un negoci rendible.

Així funciona el GPU, els programes poden dissenyar-se de manera que no enviï processos massius de forma convencional, sinó que es vagin en paral·lel com petites rutines filtrades.  Oh! meravellós!

Fins ara, no molts programes estan fent les seves aplicacions amb aquestes característiques. La majoria, juguen aspiren arribar a 64 bits per resoldre els seus problemes de lentitud, encara que tots sabem que el senyor Bill Gates sempre es va a passejar en aquestes capacitats carregant coses innecessàries sobre les properes versions de Windows. L'estratègia de Windows inclou aprofitar el GPU per mitjà de les API dissenyades per treballar sobre DirectX 11, que segur serà una alternativa que tots (o la majoria) acceptaran perquè el preferiran com a estàndard en lloc de fer bogeries per a cada marca fora d'OpenCL.

El gràfic mostra un exemple, on es mostra com entre 2003 i 2008 el processador nVidia via GPU ha anat revolucionant les seves capacitats en comparació amb el processador Intel CPU. també la explicació fumada de la diferència.

Però el potencial de l'GPU està allà, tant de bo i els programes CAD / GIS li treguin el suc necessari. Ja s'ha escoltat, tot i que el cas més excel·lent és el d
i Manifold GIS, amb les targetes CUDA, de nVidia, en què un procés de generació de model digital de terreny que es trigava més de 6 minuts es va aconseguir executar en tot just 11 segons aprofitant l'existència d'una targeta CUDA. Fumada que els va fer guanyar el Geotech 2008.

En conclusió:  Anem pel GPU, segur veurem molt en els propers dos anys.