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Microprocesadores

Una mirada a su interior.

+Introducción

Los procesadores cada vez integran más funcionalidad dentro de la misma pastilla. El avance en la tecnología de fabricación ha permitido reducir el tamaño de los elementos que componen un microprocesador. Ahora los fabricantes pueden incluir más elementos en la misma área. Así será capaz de realizar más tareas y de una manera más eficiente.

 

+Núcleo

Un núcleo es la parte principal del microprocesador que se encarga de ejecutar las instrucciones.

+Socket

El socket de CPU es una matriz de pequeños agujeros (zocalo) existente en una placa base donde encajan los pines

de un microprocesador; dicha matriz, denominada Pin grid array o PGA, permite

la conexión entre el microprocesador y dicha placa base.

Ejemplos de socket de CPU son:

Socket 939 (AMD), Socket AM2

(AMD), Socket 478 (Intel), Socket 775 (Intel), etc.

+Multiprocesadores y Multinúcleo

La idea primaria de un Sistema Informático con varios microprocesadores es que si uno esta ocupado en una tarea, el otro puede utilizarse en otra.

Antes de que se pudieran integrar 2 o más núcleos en un chip ya existían equipos multiprocesadores. Estos eran muy caros y se necesitaba una placa base especial para conectarlos.

Debido a la complicación de energía y disipación del calor al tener varios microprocesadores, optaron por fabricar dos o mas microprocesadores en uno, o sea un microprocesador con dos o mas núcleos; la desventaja de los multinúcleos es igualmente el consumo de energía pero es sostenible con una fuente de alimentación correcta y menor a tener dos microprocesadores separados.

+Rendimiento

El rendimiento de un Sistema Informático no depende de un solo componente sino de todo el conjunto y será mayor o menor según el software que se utilice o para qué se utilice la computadora. Si el Software no está preparado para utilizar la potencia de un microprocesador con varios núcleos, podría no mejorar su rendimiento.

+¿Un procesador con 2 núcleos es el doble de rápido que uno con 1 núcleo? 

Lo lógico es pensar que al tener dos cerebros se puede procesar el doble de información, pero, lamentablemente, no siempre es así.

Dos factores justifican esta limitación:

1) Ancho de banda / cuello de botella

El FSB esta limitado en ancho y encima es compartido por ambos nucleos, por lo que los datos deben esperar su turno para procesarse.

AMD creo la interconexion HyperTransport, que interconecta los núcleos en varias direcciones, lo que proporciona un canal directo entre el procesador y la memoria sin tener que compartirlo con nadie.

2) Aplicaciones

Pocas aplicaciones preparadas para sacar provecho de dos núcleos (incluidos los juegos).

El unico lugar donde se saca realmente provecho es del lado servidor y procesamiento de video.

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No todas las aplicaciones que utilizamos pueden ejecutarse utilizando los 2 núcleos de manera simultanea y por lo tanto tomar ventaja de eso.

Existen ciertas situaciones en las que tener 2 o más núcleos lleva a ganancias muy grandes de prestaciones. Las aplicaciones a veces producen bloqueos y disponer de más núcleos mejora la respuesta de todo el sistema.

La mayoría de las utilidades y aplicaciones no pueden ejecutar sus propias instrucciones en paralelo. Sin embargo, existen ciertas tareas que si se benefician de manera clara del aumento de núcleos:

+Aplicaciones que se benefician

Retoque fotográfico. Sobre todo en la aplicación de filtros. Se pueden calcular a la vez diferentes regiones de la imagen.

Trabajos de video. Es parecido a lo que ocurre en el caso anterior, la utilidad puede trabajar con diferentes periodos de tiempo dentro de la película.

Juegos de estrategia. Existen muchos juegos en los cuales el próximo movimiento se basa en realizar cálculos sobre las posiciones futuras, el caso más claro es el ajedrez.

Rendering. La creación de imágenes 3D también se aprovecha de este aumento. La razón es similar a la del retoque fotográfico ya que los programas pueden calcular distintas regiones de manera independiente.

+Curiosidades..

Shrek Tercero se diseñó con el siguiente hardware:

Servidores HP ProLiant DL145 compuestos por procesadores AMD Opteron de doble núcleo y 8GB de RAM.

Estaciones de trabajo HP xw9300 compuestas de igual manera por procesadores AMD Opteron de doble núcleo.

Portatiles HP nx6125 basadas en el procesador AMD Turion64 X2.

Para la elaboración de la película se utilizaron la cantidad de 4000 núcleos es decir 2000 procesadores.

En 2001, Shrek I necesito 5 millones de horas de CPU. En 2004, Shrek 2 preciso 10 millones, y en 2007 Shrek 3 preciso 20 millones.

El almacenamiento de Shrek 3 precisa 24 TB.

+Hyper-Threading

Permite que cada núcleo del procesador trabaje en dos tareas al mismo tiempo, suministrando el desempeño que necesita para hacer tares múltiples de manera inteligente.

Dos formas de brindar mas potencia informática:

1 Aumentar la velocidad del reloj.

2 Realizar mas trabajo en cada ciclo de reloj.

Un procesador compatible con la tecnología Hyper-Threading se presenta a si mismo ante las aplicaciones y los S.O. como dos procesadores virtuales.

El procesador puede entonces trabajar en dos conjuntos de tareas a la vez, utilizar los recursos que de otro modo estarían inactivos y realizar mas trabajo en la misma cantidad de tiempo

+Intel Core i3

Intel ha lanzado tres modelos de procesadores diferentes. Cada uno tiene un enfoque, ya que hay usuarios con intereses diferentes.

El i3 es la línea de CPUs Intel Core dedicado a menos exigentes. Para pertenecer a la nueva línea Core, el i3 ofrece dos núcleos de procesamiento, tecnología Intel Hyper-Threading, 4 MB de caché compartida (L3), soporte para memoria RAM DDR3 de hasta 1333 MHz, entre otros.

Viene equipado con un controlador de memoria interna, una controladora de vídeo integrada - Intel HD Graphics que opera a una frecuencia de 733 MHz .

Lo más novedoso y distintivo es esto, que incorporan en el propio procesador, la tarjeta gráfica.  Los procesadores Intel Core i3 están diseñados para ofrecer alto rendimiento en la ejecución de videos de alta definición y tareas con gráficos 3D.

+ Estos microprocesadores complicaron la situación de aquellos que quieren cambiar de procesadores, ya que utilizan un nuevo socket, un factor que obligó a las montadoras a crear tarjetas únicas para las mismas. Conocido como el LGA 1156, este nuevo tipo de conector se utiliza para procesadores Intel Core i3, i5 y los nuevos i7.

+Intel Core i5

El intermediario

Mientras que el i3 es responsable de cumplir con los usuarios menos exigentes, Intel Core i5 tiene la tarea de satisfacer las necesidades de las empresas del mercado medio, es decir, aquellos que realizan tareas más exigentes . Disponible en dos o cuatro núcleos, los procesadores i5 vienen con hasta 8 MB de caché (L3) para compartir, también utilizan el socket LGA1156, controlador de memoria DDR integrado, tecnología Intel Hyper-Threading y con la tecnologia Turbo Boost.

+Turbo Boost

Esta tecnología es inteligente y funciona todo el tiempo controlando la frecuencia, voltaje y temperatura de la CPU. Al notar una disminución en uno de los valores por defecto utilizado por la CPU, aumenta la frecuencia y logra un rendimiento mucho mayor en cualquier aplicación. Por ejemplo, cuando la temperatura de la CPU es menor de lo esperado, con el uso de la tecnología Turbo Boost el procesador Intel Core i5 va a cambiar la frecuencia o el voltaje de la CPU sin permiso y se verá un aumento significativo en el rendimiento, hablando específicamente de los modelos i5, existe la posibilidad de un aumento de hasta 800 MHz de velocidad.

+Core i7

Lo último en tecnología de procesamiento es el i7. La línea de procesadores dirigida a los entusiastas y al público profesional. Todos los procesadores Core i7 tienen cuatro núcleos (la i7-980X seis núcleos), memoria de 8 MB de caché L3, controlador de memoria integrado, Intel Turbo Boost, Intel Hyper-Threading, Intel HD Boost y función Intel QPI.

En lugar de aumentar la frecuencia o el voltaje, la característica de Intel QPI aumenta el ancho de banda (que permite la transmisión de más datos) y disminuye la latencia (procesador Intel Core i7 900 serie y permite tasas de transferencia de hasta 25,6 GB / s.)

+Versiones Core i

Los Core i5 tienen dos versiones a la venta, la Clarkdale, que al igual que los Core i3 llevan la gráfica integrada y están fabricados en 32nm, y luego los englobados en Lynnfield. Los Core i5 Clarkdale tiene cuatro núcleos.

Si pasamos a hablar de los Core i5 Lynnfield, nos encontramos con microprocesadores de 4 núcleos que en este caso están fabricados en 45nm. Son de mayor tamaño y consumen más energía que sus hermanos pequeños. Estos procesadores están orientados a ordenadores de gama alta y dan mejor rendimiento gráfico y multimedia que los Clarkdale a pesar de que a partir de estos modelos ya no se incluye la gráfica en el procesador.

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Por último, los Core i7 también tienen una serie de micros dentro de los Lynnfield y que al igual que todos estos, son acoplados a la placa base a través del Socket 1156 y fabricados en 45nm. Lo mejor de los Core i7 es que además de tener 4 núcleos, llevan las dos tecnologías punteras de Intel, el Turbo Boost y el Hyperthreading. Esto hace que su velocidad de procesamiento sea muy alta y que en su caso, con 4 núcleos, genere nada más y nada menos que 8 procesos simultaneos.

Los microprocesadores Lynnfield (incluye el Core i5 por supuesto) tienen una memoria Caché L3 de 8MB, el doble que los Clarkdale.  Ahora, los Core i7 Bloomfield tienen las mismas características que el resto de los Core i7, pero el Socket de conexión es el modelo 1366 (posiblemente la misma que los rumoreados Core i9).