¿Por qué un procesador de 6 núcleos modernos rinde más que uno de 10 de hace años?

Dentro del mundo del hardware, existe un pensamiento muy expandido de que un mayor número de núcleos en un procesador es sinónimo de un mejor rendimiento. Pero precisamente, la llegada de nuevos procesadores de 6 núcleos logran superar fácilmente en rendimiento a modelos de hace unos años que contaban con 10 o más núcleos. ¿A qué se debe?

En este caso, la importancia del asunto no está en la cantidad de núcleos o cerebros físicos que tiene el chip. La importancia reside en la capacidad de cada uno de esos núcleos para procesar información de manera rápida y eficiente. En este proceso, influyen factores como la mejora en las instrucciones por ciclos (IPC)(, la reducción en el tamaño de los transistores por la llegada de nuevas litografías de 2 y 3 nanómetros y una mejor gestión térmica.

Por lo tanto, vamos a ver en este artículo los pilares técnicos en que se apoyan las nuevas generaciones. Factores que explican por qué la arquitectura y la eficiencia influyen de manera más decisiva que solo el número de núcleos de un procesador.

El IPC y la evolución de la arquitectura

Para entender esta diferencia de rendimiento, hemos de centrarnos en el IPC (o instrucciones por ciclo). Esta métrica nos dice cuántas tareas es capaz de realizar un núcleo de procesamiento cada vez que realiza una oscilación de su reloj interno. La llegada de nuevas generaciones ha supuesto que NVIDIA y AMD traigan diseños capaces de procesar muchas más instrucciones en el mismo intervalo de tiempo. Por lo que un solo núcleo actual puede llevar a cabo el trabajo de dos o tres núcleos de una arquitectura de hace cinco años. Además, las mejoras en la memoria caché (especialmente la caché L3) permiten que el procesador acceda a datos importantes de manera instantánea, y eliminan los cuellos de botella que compartían casi todos los procesadores antiguos.

AMD FX-6300, perteneciente a la arquitectura Vishera lanzada originalmente a finales de 2012. Este modelo es un ejemplo clásico de una fuerza bruta grande, pero con una litografía de 32 nanómetros. Foto: PCPer.

Al tener una comunicación más veloz y eficiente, un chip de 6 núcleos nuevo no tiene que desperdiciar energía en coordinar una decena de núcleos lentos para obtener el mismo resultado. Por lo que es, ante todo, una optimización arquitectónica que permite realizar procesos más grandes, como renderizado de vídeo o gaming de requisitos altos, de manera mucho más fluida. Aunque ello suponga contar con menos unidades físicas de procesamiento.

Litografía y eficiencia energética

Otro factor crucial es la litografía. Esto se refiere al tamaño de los transistores grabados en el silicio. Los procesadores de hace años se fabricaban en procesos de 14 a 10 nanómetros. Pero en la actualidad, las CPU ya emplean tecnologías de 3 o incluso 2 nanómetros. Por lo tanto, al reducir el tamaño de los transistores, se pueden integrar muchos más en el mismo espacio. Lo que reduce la distancia que deben recorrer las señales eléctricas y, de paso, disminuye enormemente el calor que se genera por la resistencia.

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