La hoja de ruta de la ingeniería de computadores al final de la ley de Moore y el escalado de Dennard

• Julio Ortega ^[1] ; Mancia Anguita ^[1] ; Alberto Prieto ^[1] ; Antonio Cañas ^[1] ; Miguel Damas ^[1] ; Antonio F. Díaz ^[1] ; Javier Fernández ^[1] ; Jesús González ^[1]
  1. [1] Universidad de Granada

     Universidad de Granada

     Granada, España

     
• Localización: Enseñanza y aprendizaje de ingeniería de computadores: Revista de Experiencias Docentes en Ingeniería de Computadores, ISSN-e 2173-8688, Nº. 9, 2019, págs. 5-28
• Idioma: español
• Enlaces
  • Texto completo
• Resumen
  • español

    En el presente trabajo se hace una revisión sobre la situación de la ingeniería de computadores al inicio de la década de los 2020 con objeto de perfilar algunos de los cambios que deberían establecerse en la enseñanza superior de esta disciplina. Se considera la gran relevancia del control del consumo energético y de las aplicaciones relacionadas con clasificación y optimización que requieren cantidades ingentes de datos (big data) y tiempos de respuesta difícilmente alcanzables utilizando las técnicas tradicionales de la ingeniería de computadores, y dada la reducción del ritmo que marca la ley de Moore y el final del escalado de Dennard. El artículo proporciona referencias bibliográficas recientes sobre la situación de la ingeniería de computadores, e identifica los nuevos requisitos de las interfaces presentes en la jerarquía de capas propia de los sistemas de cómputo, fundamentalmente los relacionados con la seguridad, el consumo energético, y el aprovechamiento del paralelismo heterogéneo. También se reflexiona sobre los límites teóricos que se pueden establecer para la computación y las expectativas que ofrece la computación cuántica.

  • English

    This paper reviews the state of Computer Engineering at the beginning of the 2020s in order to outline some of the changes that should be established in higher education in this discipline. It is considered the great relevance of controlling energy consumption and applications related to classification and optimization that require huge amounts of data (big data) and response times difficult to achieve using traditional techniques of computer engineering, and given the reduction of the improvement rate set by Moore's law and the end of Dennard scaling. The article also provides recent bibliographical references on the situation of Computer Engineering, and identifies the new requirements of the interfaces present in the hierarchy of layers of computer systems, mainly those related to security, energy consumption, and the use of heterogeneous parallelism. It also reflects on the theoretical limits that can be established for computation and the expectations that quantum computation offers.

• Referencias bibliográficas
  • 21st Century Computer Architecture. A community whitepaper, https://cra.org/ccc/wpcontent/uploads/sites/2/2015/05/21stcenturyarchitecturewhitepaper.pdf,...
  • Almudever, C.G.; et al.:”The engineering challenges in Quantum Computing”. IEEE 2017 Design, Automation and Test in Europe (DATE), pp.837-845....
  • Bourianoff, G.; Brewer, J.E.; Cavin, R.; Hutch, J. A.; Zhirnov; V.:”Boolean Logic and alternative information-processing devices”. IEEE Computer,...
  • Chien, A.: “Computer Architecture: disruption from above”. Communications of the ACM, Vol. 81, No.9, pp.5, Septiembre, 2018.
  • Conte, T.M.; DeBenedictis, E.P.; Gargini, P. A.; Track, E.: “Rebooting Computing: The Road Ahead”. Computer, pp. 20-29. Enero, 2017.
  • Díaz García, A.F.; et al. Consumo de energía y asignaturas de arquitectura y tecnología de computadores. Enseñanza y Aprendizaje de Ingeniería...
  • Fowler, et al.:”Surface code: Towards practical large-scale quantum computation. Phys. Rev. A., 86(3):032324, 2012.
  • Guías docentes del Grado en Ingeniería Informática de la Universidad de Granada: http://grados.ugr.es/informatica/pages/infoacademica/guias_docentes/guiasdocentes_curso_actual.
  • Hennessy, J.L.; Patterson, D. A.: “Computer Architecture: A quantitative approach (Sixth Edition)”. Morgan Kaufmann, 2019.
  • Hennessy, J; Patterson, D.:”2017 Turing Award Lecture” (ISCA 2018). https://www.acm.org/hennessy-patterson-turing-lecture.
  • IEEE/ACM Computer Engineering Curricula 2016: http://www.acm.org/education/curricula-recommendations.
  • Jones, N.C., et al.: “Layered architecture for quantum computing”. arXiv:10105022v3, 2012.
  • Jouppi, N.P. et al.:”In-Datacenter performance analysis of a Tensor Processing Unit”. 44th Symp. On Computer Architecture (ISCA). Junio, 2017.
  • Kocher, P., et al.:”Spectre attacks: exploiting speculative execution”, 2018.
  • Landauer, R.: "Irreversibility and heat generation in the computing process”. IBM J., pp.183- 191, 1961.
  • Lipp, M., et al.: “Meltdown”, 2018.
  • Lloyd, S.: "Ultimate physical limits to computation”. arXiv: quant-ph/9908043v3, 14 Feb 2000
  • Margolus, N.; Levitin, L.B.: "The maximum speed of dynamical evolution”. Physica D: Nonlinear Phenomena 120 (1-2), pp.188-195, 1998.
  • Ortega, J.; Anguita, M.; Prieto, A.: "Arquitectura de Computadores”. Ed. Thomson Paraninfo, 2005.
  • Plenio, M. B.; Vitelli, V.: "The physics of forgetting: Landauer’s erasure principle and information theory”. Contemporary Physics, Vol.42,...
  • Xu.; et al.: "A heterogeneous quantum computer architecture”, ACM CF’16, pp.323-330, 2016.