Procesador multinúcleo: ¿más siempre es mejor?

Todos quieren una computadora eficiente, ya sea para jugar o para realizar otras tareas. Y dado que los sistemas operativos modernos pueden realizar múltiples tareas, parece tener sentido obtener procesadores con más núcleos, ¿o no? ¿Agregar más núcleos a un procesador generaría una mejora significativa en comparación con el costo involucrado? Para ayudarlo a determinar si los procesadores multinúcleo son necesarios para su sistema o no, este artículo le mostrará lo que necesita comprender para llegar a una decisión informada.

Procesador multinúcleo

Primero, ¿Qué es exactamente un procesador multinúcleo? Cualquier procesador de computadora que tenga dos o más CPU (o núcleos) se conoce como procesador multinúcleo. Cada una de las CPU o núcleos ejecuta instrucciones como si el sistema se ejecutara en muchos procesadores, aunque solo sea un chip de procesador.

Un procesador de un solo núcleo es significativamente más lento que un procesador de varios núcleos porque un procesador de un solo núcleo tarda más en comunicarse con otras partes de la computadora. Los procesadores multinúcleo pueden ejecutar varios procesos o programas al mismo tiempo. Esto significa un mejor rendimiento cuando ejecuta programas con grandes demandas en la CPU o cuando realiza múltiples tareas.

Los procesadores multinúcleo se fabricaron para resolver el problema de la velocidad del reloj que enfrentan los procesadores de un solo núcleo cuando alcanzan sus limitaciones físicas. Agregar núcleos adicionales en un solo chip significa que una CPU puede manejar más datos de manera efectiva.

Inicialmente, los fabricantes producían solo dos núcleos en una sola CPU. ¡Ya no es noticia que ahora puede obtener un chip de procesador con diez o más núcleos! Esto es particularmente útil para ejecutar de manera efectiva programas con procesos y cálculos complejos.

Proceso y subproceso

Dos conceptos importantes a considerar son los procesos y los hilos.

Los procesos son tareas, como las aplicaciones que se ejecutan en las computadoras. Un proceso se compone de uno o más hilos.

Un hilo se refiere a un flujo de datos de un programa que pasa a través de un procesador. Cada programa que se ejecuta en una computadora genera hilos únicos o múltiples. Pueden existir varios subprocesos dentro de un proceso y compartir recursos mientras se ejecutan de forma independiente. Esto se conoce como subprocesamiento múltiple.

Con varios núcleos, los sistemas pueden ejecutar efectivamente más de un subproceso al mismo tiempo. Esto significa que cada núcleo en el multinúcleo maneja un flujo de datos separado, lo que aumenta el rendimiento y permite que varios programas se ejecuten simultáneamente.

Esta tecnología se desarrolló originalmente pensando en los servidores porque los servidores suelen ejecutar varios programas al mismo tiempo. En el pasado, la tecnología atraía al cliente empresarial, pero con la multitarea y la naturaleza compleja de las computadoras personales en los últimos tiempos, ahora se integran más núcleos en las PC.

Pero aquí está la cosa; cada proceso que se ejecuta en una computadora tiene un subproceso principal que ocupa solo un núcleo. En otras palabras, una gran parte de la velocidad de un programa está determinada por el núcleo que ocupa el subproceso principal. Otros subprocesos secundarios del programa se delegan a diferentes núcleos. Esto significa que duplicar núcleos no necesariamente aumenta la velocidad o el rendimiento del programa.

Sin embargo, más núcleos significa que mientras el subproceso principal usa uno de los núcleos, el resto de los núcleos pueden manejar otras tareas al mismo tiempo. Por lo tanto, los programas masivos (como una aplicación de codificación de video) funcionarán mejor en un sistema con ocho núcleos, por ejemplo, que uno con cuatro núcleos.

Aquí hay otro ángulo que destaca la ventaja de múltiples núcleos sobre los procesadores de un solo núcleo. Durante la multitarea, un procesador de un solo núcleo debe cambiar rápidamente entre subprocesos para administrar diferentes procesos porque no puede manejar más de un subproceso a la vez. Por el contrario, un procesador de múltiples núcleos puede administrar varios subprocesos al mismo tiempo porque los datos se dividen entre cada núcleo. Esto hace que la transferencia de datos suceda mucho más rápido.

Velocidad de reloj

La velocidad del reloj se refiere a la velocidad a la que un procesador realiza o ejecuta una tarea. La velocidad del reloj se mide en gigahercios (GHz). Para ilustrar, imagine un automóvil con un motor potente. Cuanto más potente es un motor, más rápido corre el coche. Esto también se aplica a una computadora. Considere la CPU como el motor de la computadora: cuanto mayor sea la velocidad del reloj de la CPU, más rápido funcionará la computadora. La CPU de su computadora está continuamente completando cálculos para permitir que sus aplicaciones se ejecuten de manera eficiente.

Generalmente, si tiene un procesador con mayor velocidad de reloj, su computadora completará sus cálculos a un ritmo más rápido y sus programas se ejecutarán más rápido y mejor. Por ejemplo, un procesador de 2,5 GHz tiene 2500 millones de oportunidades por segundo para completar una tarea, mientras que un procesador de 3,0 GHz tiene 3000 millones de oportunidades (o puede ser un 20 % más rápido).

Es un desafío comparar las velocidades de reloj de los procesadores de diferentes marcas. Por ejemplo, no es razonable comparar la velocidad de una CPU Pentium 4 con la de un Intel Core i4.

Sin embargo, la velocidad del reloj no indica necesariamente con precisión cuánto tiempo tardará un procesador en realizar una tarea. Por ejemplo, una persona que conduce despacio pero llega a su destino sin perderse es más rápida que una persona que conduce rápido pero siempre se pierde. Por lo tanto, si un procesador de 2,5 GHz puede completar una tarea en 2 tics de reloj, pero un procesador de 3,5 GHz tarda cinco tics de reloj en lograr el mismo trabajo, el llamado procesador más lento es más rápido en este caso.

¿Necesita más núcleos o una velocidad de reloj más alta?

El multinúcleo ofrece computación de alto rendimiento al igual que una mayor velocidad de reloj aumenta significativamente la tasa de procesamiento. La pregunta es, ¿debería optar por un procesador con menos núcleos y mayor velocidad de reloj o un procesador con más núcleos y menor velocidad de reloj? Para responder a eso, echemos un vistazo rápido a los pros y los contras de ambas opciones.

• Menos núcleos con mayor velocidad de reloj: un procesador con menos núcleos y mayor velocidad de reloj significa un mayor rendimiento en subprocesos individuales. También es probable que el procesador cueste menos. Sin embargo, el inconveniente es que tiene menos núcleos entre los que dividir las aplicaciones. Además, tiene un rendimiento relativamente más bajo con subprocesos múltiples.
• Más núcleos con una velocidad de reloj más baja: además de ofrecer soporte para aplicaciones de subprocesos múltiples, un chip con más núcleos y una velocidad de reloj más baja suele ser una forma rentable de mejorar el rendimiento de su computadora. Esto significa que apenas habrá problemas de rendimiento reducido incluso cuando ejecute muchas aplicaciones al mismo tiempo. También es una excelente opción si desea ejecutar varias máquinas virtuales. En el lado negativo, su rendimiento de un solo subproceso es relativamente inferior al de un procesador con mayor velocidad de reloj.

Aquí hay un ejemplo que puede ayudarte a entender esto mejor. Comparemos la velocidad de los núcleos individuales en dos CPU separadas de la misma marca. Una de las CPU es un procesador de doble núcleo con una velocidad de reloj de 3,5 GHz y la otra es un procesador de cuatro núcleos con una velocidad de reloj de 3,0 GHz.

Cuando considera los núcleos individualmente, el procesador de doble núcleo es aproximadamente un 14% más rápido que el procesador de cuatro núcleos. Por lo tanto, es más eficiente ejecutar un programa de un solo subproceso en el procesador de doble núcleo. Por otro lado, un programa multiproceso o un programa que utiliza los cuatro procesadores se ejecutará aproximadamente un 70 % más rápido en el procesador de cuatro núcleos que en un procesador de dos núcleos y, por lo tanto, es más eficiente en tal caso.

Ahora, para responder a la pregunta anterior, si es posible, y si su tarea informática lo requiere, busque una CPU con la mayor velocidad de reloj y, al mismo tiempo, ofrezca tantos núcleos como sea posible. Pero debido a que esta opción suele ser más costosa, es posible que deba encontrar un equilibrio entre la velocidad del reloj y la cantidad de núcleos, teniendo en cuenta los pros y los contras enumerados anteriormente.

Una excelente manera de llegar a una mejor decisión es averiguar si sus aplicaciones más utilizadas admiten subprocesos múltiples. Hacer esto lo ayudará a decidir si elegir un procesador con la mayor cantidad de núcleos y una velocidad de reloj más lenta (por ejemplo, un chip de 6 núcleos a 3,2 GHz) o un procesador con menos núcleos y una velocidad de reloj más alta (por ejemplo, un chip de cuatro núcleos a 3,6 GHz).

Aunque todos los sistemas operativos modernos tienen capacidades de subprocesos múltiples, las aplicaciones individuales deben ser compatibles con subprocesos múltiples antes de que se pueda notar una mejora significativa en el rendimiento.

En otras palabras, la eficiencia general de una computadora que se ejecuta en múltiples procesadores no tendrá un impacto significativo en el rendimiento sin un software compatible con subprocesos múltiples. Si una aplicación solo se ejecutará en un solo núcleo en un procesador de 10 núcleos, sería mejor, más barato y quizás incluso más rápido ejecutarla en un procesador de doble núcleo que tenga una velocidad de reloj más alta.