Diferencia entre procesadores con núcleos monolíticos y heterogéneos

Seguramente estos últimos meses has escucho mucho hablar de procesadores con núcleos heterogéneos, pero no sabes que significa. Aunque lo escucharas sobre todo por los procesadores de Intel, sabemos que AMD lo aplicará en próximas generaciones de Ryzen. Vamos a explicarte de manera sencilla qué es un procesador heterogéneo y en qué se diferencia con la anterior estructura de procesadores monolíticos.

En primer lugar, debes saber que esto no es los procesadores heterogéneos de Intel, sino que lo han copiado. Decir que lo han copiado es simplificarlo mucho, digamos que han extrapolado la idea de la arquitectura ARM.

Igual ARM tampoco te sueña, pero están especializados en diseño de núcleos para procesadores de smartphone. Si, en tu bolsillo llevas un procesador de esta compañía, bueno, diseñado por ellos ya que no fabrican nada. Tranquilo, te vamos a dar todas las claves para que presumas de conocimientos tecnológicos en tus reuniones de amigos.

Entendiendo el termino de procesador monolítico

Antes de nada, debes saber que monolítico no hace referencia en ningún momento al tamaño de los procesadores. Hace más bien referencia a los núcleos y no a su tamaño, sino a su diseño.

Debes saber que los procesadores antiguamente tenían 1 núcleo exclusivamente. El primer procesador comercial en tener un mayor recuento fue el Intel Core2Duo lanzado en 2011 y que tenía dos núcleos. Actualmente tenemos procesadores comerciales de hasta 16 núcleos y de más si miramos soluciones para otros usos.

Monolítico hace referencia al diseño y fabricación de los procesadores. Concretamente, nos indica que todos los núcleos tienen el mismo tamaño dentro del DIE del procesador.

Realmente, no hace ni referencia real al tamaño del núcleo ni a su potencia. Es más, hasta los Intel Core de 10a generación, el tamaño de los núcleos se ha comprimido permitiendo aumentar el número.

Por tanto, monolítico solo es un tipo de denominación para catalogar los procesadores con una arquitectura o tipología de núcleos frente a los nuevos que usan dos arquitecturas o tipologías de núcleos, que se denominan heterogéneos.

ARM y su arquitectura big.LITTLE

Lo primero que debes saber es que ARM no fabrica absolutamente nada. Esta empresa está especializada en diseño de núcleos y otras soluciones que ofrece a empresas como Samsung, Qualcomm y cualquier otra empresa que quiera sus diseños. Ofrecen permiso para que estos cojan sus diseños y los combinen como quieran, pagando, obviamente.

Hace algunos años se encontraron con un problema: no sabían cómo aumentar la cantidad de núcleos sin afectar al consumo de la batería. Para ello idearon un diseño de procesadores hibrido que denominaron big.LITTLE. Los procesadores de potencia son «big» y los procesadores de eficiencia son «LITTLE», de ahí el nombre «divertido» de este tipo de diseño.

Dicho diseño de procesadores se basa en combinar núcleos de alta eficiencia con núcleos de alto rendimiento. Mientras navegas, escribes un WhatsApp o ves TikTok, los núcleos activos son los de eficiencia. Permite alargar la autonomía del dispositivo enormemente.

Pero, ¿para qué sirven los núcleos de alto rendimiento o potencia? Se utilizan para cuando hay una gran demanda de recursos. Traducido, vendría a ser cuando realizas una videollamada, editas fotos o vídeos en el móvil o bien, inicias un juego.

Cómo lo han «copiado» AMD e Intel

Intel sabemos cómo ha «copiado» big.LITTLE para sus procesadores heterogéneos, pero no lo sabemos de AMD. No lo sabemos porque no hay aún procesadores Ryzen heterogéneos en el mercado. Pero, sí que se han filtrado algunas cosas al respecto, ya que estarían próximos a llegar.

Sobre lo que se ha filtrado, a nivel global, los Intel y AMD tienen una estructura muy similar. Luego es cierto que cada uno usa un diseño, una distribución, unas tecnologías y bla, bla, bla. Cierto es que los Ryzen no imitan big.LITTLE, pero tienen la particularidad de haber realizado un cambio de diseño interesante respecto a los procesadores monoliticos «convencionales».

Intel y sus nuevos núcleos

Para desarrollar estos nuevos procesadores contrataron a Jim Keller. Seguramente este nombre no te suene de absolutamente nada, pero es el padre de los actuales AMD Ryzen. Tenía la «sencilla» misión de solucionar el problema que tenía Intel: estaban muy limitados a la hora de aumentar el número de núcleos en sus procesadores.

Simplificándolo mucho, sabía mucho de la arquitectura de ARM y había desarrollado la arquitectura Zen de los Ryzen. Así que combina ambas con diferentes subtencologías de Intel para desarrollar los primeros procesadores heterogéneos de la compañía.

Estos procesadores combinan dos tipos de núcleos que se denominan y funcionan así:

• E-Cores: Son núcleos de alta eficiencia que están siempre activos en cargas livianas como navegar, multimedia, ofimática y similares. Normalmente están fabricados en arquitecturas más «sencillas» pensadas para procesadores de bajo consumo. Además, los E-Core entran como «ayuda» a los P-Cores siempre que exista necesidad
• P-Cores: Hablamos de núcleos de potencia que se activan cuando hay grandes cargas, como videojuegos, edición de fotos y vídeos, streaming y otros. Estos se basan en arquitecturas punteras de alto rendimiento.

AMD y su arquitectura Zen

Realmente, AMD no ofrece aún procesadores heterogéneos, aunque sabemos que no tardarán en llegar. Antes de su disponibilidad, la compañía con su arquitectura Zen ya ha iniciado la transición. Lo hizo dividiendo sus núcleos en varios DIE e interconectándolos con un chip de control. Concretamente, esta es su estructura y denominaciones:

• CCX: Hace referencia a un bloque compuesto por cuatro núcleos. Los primeros procesadores tenian dos CCX separados en dos DIE diferentes, pero ahora se cuentan dos CCX por cada DIE. Este conjunto de dos CCX recibe la denominación por parte de AMD de CCD
• CCD: Sencillamente es la denominación que recibe cada DIE compuesto por dos CCX. El CCD es donde se incluye la caché L3 que es compartida por cada uno de los CCX
• I/O DIE: Básicamente, haría la función de gestor del tráfico. Es el encargado de comunicar los CCD y CCX con el chipset, la memoria RAM y el resto de componentes del ordenador. Va distribuyendo la carga de manera uniforme para evitar saturar un núcleo, CCX o CCD

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