AMD e Intel confirman el estándar ACE para impulsar el rendimiento de IA en CPUs x86

AMD e Intel han confirmado de forma oficial el lanzamiento de las extensiones ACE (Advanced Computing Extensions) para procesadores x86, un conjunto de instrucciones pensado para acelerar las cargas de trabajo de inteligencia artificial y aprendizaje automático directamente desde la CPU. El anuncio llega a través del Grupo Asesor del Ecosistema x86, el organismo que ambas compañías crearon en 2024 para coordinar la evolución de la arquitectura x86 sin que cada fabricante tire por su lado.

La presentación de las extensiones ACE no es un detalle menor. Durante los últimos años, el desarrollo de instrucciones especializadas en los procesadores x86 ha generado más de un quebradero de cabeza tanto para fabricantes como para desarrolladores de software, especialmente con la fragmentación que dejaron las distintas variantes de AVX-512. Con ACE, AMD e Intel buscan evitar que se repita esa historia justo cuando la demanda de cómputo de IA en CPU empieza a crecer.

Qué son las extensiones ACE y qué problema resuelven

Las extensiones ACE son, en esencia, un conjunto estandarizado de instrucciones diseñado específicamente para acelerar la multiplicación de matrices y el manejo de formatos de datos de precisión reducida, dos de los elementos más habituales en cualquier carga de trabajo de IA y machine learning. No se trata de una tecnología exclusiva de AMD ni de Intel, sino de un estándar común que ambas firmas se han comprometido a soportar en sus futuras generaciones de CPU.

Esa es precisamente la clave del anuncio. Al tratarse de una propuesta conjunta avalada por las dos marcas que dominan el mercado de procesadores x86, las extensiones ACE parten con una ventaja que no tuvieron otros conjuntos de instrucciones del pasado: los desarrolladores de software tienen muchos más incentivos para implementarlas, ya que no dependen de las decisiones unilaterales de un solo fabricante. Si las extensiones ACE consiguen acelerar de forma efectiva estas cargas de trabajo, los proveedores de software apenas tendrán motivos para no adoptarlas.

Cómo funcionan las extensiones ACE a nivel técnico

Según la documentación publicada por el Grupo Asesor del Ecosistema x86, las extensiones ACE amplían el código AVX existente y escalan con nuevas capacidades sin sustituir lo que ya había. El conjunto define primitivas de multiplicación de matrices y añade varios bloques funcionales nuevos al repertorio de instrucciones x86:

• Estado del registro ACE, que incluye los registros de escala de mosaico y de bloque.
• Operaciones de procesamiento de datos que consumen la entrada del registro AVX y operan sobre el estado del registro de mosaico.
• Operaciones de transferencia de datos, encargadas de mover información entre el estado del registro ACE y los registros AVX.
• Estado y operaciones para la gestión del sistema, necesarias para que el conjunto de instrucciones funcione de forma coherente con el resto de la arquitectura.

Los formatos de datos compatibles con ACE

Uno de los aspectos más relevantes de la documentación técnica es el listado de formatos de datos que las extensiones ACE soportarán desde el primer momento. La compatibilidad incluye desde tipos enteros básicos hasta formatos de coma flotante de muy baja precisión, pensados específicamente para acelerar inferencia y entrenamiento de modelos de IA sin disparar el consumo:

• INT8: entero de 8 bits.
• INT32: entero de 32 bits.
• FP32: formato SE8M23, definido según el estándar IEEE-754.
• BF16: formato SE8M7.
• FP16: formato SE5M10.
• E8M0: exponente sin signo de 8 bits, utilizado en formatos de escala de bloques que son potencias de dos.
• FP8: punto flotante de 8 bits, definido en la especificación de punto flotante de 8 bits de la OCP (OFP8).
• MX FP8: formatos de punto flotante de 8 bits, en variantes SE5M2 y SE4M3.
• MX FP6: formatos de punto flotante de 6 bits, en variantes SE3M2 y SE2M3.
• MX FP4: formato de punto flotante de 4 bits, en variante SE2M1.
• MX INT8: formato fraccionario de punto fijo de 8 bits.

Esta variedad de formatos de baja precisión es justo lo que demandan los modelos de IA actuales, donde reducir la precisión numérica sin perder demasiada exactitud permite ejecutar más operaciones por segundo y por vatio.

Por qué este respaldo conjunto cambia las reglas del juego

La gran diferencia entre las extensiones ACE y otros conjuntos de instrucciones anteriores está en el respaldo compartido. Al venir avaladas tanto por AMD como por Intel a través del Grupo Asesor del Ecosistema x86, es improbable que ninguna de las dos compañías abandone estas instrucciones en generaciones futuras de procesadores, algo que sí ha ocurrido en el pasado con extensiones que terminaron quedando huérfanas o limitadas a un único fabricante.

Esta estandarización también evita la fragmentación excesiva del mercado x86, un problema que arrastró el conjunto de instrucciones AVX-512 y sus variantes durante bastante tiempo, generando confusión sobre qué procesadores soportaban exactamente qué subconjunto de funciones. 

Por el momento, se desconoce la utilidad real de las extensiones ACE fuera del ámbito de la IA y el aprendizaje automático, ya que su diseño está orientado específicamente a acelerar este tipo de cargas de trabajo. Tampoco se han confirmado todavía fechas concretas ni qué familias de procesadores de AMD e Intel serán las primeras en incorporar soporte para las extensiones ACE, aunque ambas compañías ya se han comprometido públicamente a integrarlas en sus futuras generaciones de CPU.

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