vNPU: Transformação Funcional de CPU e GPU em Unidade de Processamento Neural por Virtualização de Software
Year: 2026
Type: article
Abstract: vNPU: Transformação Funcional de CPU e GPU em Unidade de Processamento Neural por Virtualização de Software Adriano Consentino Vidal Resumo Este trabalho apresenta o conceito de vNPU (Virtual Neural Processing Unit), uma arquitetura de software destinada a transformar funcionalmente sistemas computacionais equipados com CPU e/ou GPU convencionais em sistemas capazes de disponibilizar uma Unidade de Processamento Neural virtualizada. A proposta parte da observação de que o processamento de Inteligência Artificial não depende necessariamente da existência de um componente físico identificado como NPU quando os recursos computacionais disponíveis podem ser abstraídos, organizados e controlados por uma camada especializada de software. A vNPU estabelece uma camada intermediária entre as aplicações de Inteligência Artificial e o hardware convencional. Essa camada fornece uma abstração de processamento neural, gerencia contexto, recursos, tarefas e execução e direciona as operações para os recursos físicos disponíveis no sistema. Dessa forma, a transformação proposta ocorre no nível funcional e operacional, e não por alteração física do circuito eletrônico. O modelo fundamental proposto é: [\boxed{CPU/GPU + vNPU_{software}\rightarrowNPU_{virtual}}] A arquitetura permite que um sistema originalmente identificado como computador baseado em CPU ou GPU passe a disponibilizar uma unidade neural virtual através de software. O conceito é aplicável tanto a sistemas baseados exclusivamente em CPU quanto a sistemas equipados com GPU, podendo também combinar os dois recursos. O trabalho descreve o comportamento da vNPU, seu modelo de virtualização, seu fluxo operacional, sua relação com o hardware físico, seus mecanismos de abstração e um modelo experimental para verificar a transformação funcional. Também é apresentada uma distinção entre vNPU e o Chip Virtual de Inteligência Artificial (CVIA). Embora o CVIA utilize a mesma arquitetura-base de virtualização e processamento, ele representa uma evolução da abordagem para uma arquitetura mais ampla de Trabalhador Digital Residente de IA autônomo e governado. Portanto, o CVIA é apresentado apenas como evolução arquitetural da vNPU, permanecendo a vNPU como objeto central deste trabalho. Palavras-chave: vNPU; Virtual Neural Processing Unit; NPU virtual; virtualização de software; CPU; GPU; processamento neural; Inteligência Artificial; processamento local; acelerador virtual.
Author: Consentino Vidal, Adriano
Language: Portuguese
Subfield: Hardware and Architecture
Field: Computer Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7214382238