¿Cuáles son los núcleos de un procesador?

Cuáles son los núcleos en un procesador y cuáles son las diferencias con los subprocesos.

Cuando se trata de sistemas operativos, el concepto de concurrencia es importante porque se refiere a la capacidad de ejecutar simultáneamente un conjunto de procesos o subprocesos (subprocesos).

En un momento yo procesadores usado en computadoras usaba un solo centro es decir, una sola unidad computacional.

En el artículo en el que explicamos brevemente cómo funciona un procesador hemos visto que la CPU, la unidad central de procesamiento, está formada por un conjunto de componentes: ALU (unidad aritmética y lógica), registros, caché, etc.

CPU modernas multinúcleo ya no integran un solo núcleo sino que combinan varios: es decir, significa que las unidades fundamentales que componen el procesador se "replican" en varias entidades físicas, los núcleos.

Cada núcleo que gestiona una tarea específica lo hace independientemente de los otros núcleos que pueden trabajar en diferentes tareas. Más núcleos permiten que la CPU trabaje en múltiples tareas sin problemas.

Los núcleos de un procesador son en sí mismos unidades de procesamiento individuales. Comparten algunos recursos como la caché L3 (en otro artículo vemos qué es la caché del procesador y cómo funciona), los controladores de memoria y la interfaz del sistema que se conecta a otros dispositivos; sin embargo, la ALU, el controlador y la caché L1 / L2 están disponibles en cada núcleo individual.

Durante años, los fabricantes de procesadores han competido entre sí con MHz para asegurarse de que la CPU más potente también se caracterice por la frecuencia de reloj más alta. El panorama ha cambiado y el enfoque se ha desplazado hacia el diseño y la fabricación de procesadores multinúcleo.

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    Núcleos de procesador e hilos: diferencias

    Con procesadores núcleo simple y sistemas operativos antiguos en un momento dado, solo se estaba ejecutando un proceso.

    Con la adición de la paralelización las tareas que deben realizarse dentro de un proceso se dividen en subpartes y múltiples CPU (algunas placas base, especialmente diseñadas para sistemas de servidor, tienen múltiples sockets capaces de albergar más de una CPU) o múltiples núcleos procesan cada "subtarea" simultáneamente .

    Un solo núcleo se puede dividir en unidades de procesamiento virtual conocidas como subprocesos o procesadores lógicos: los núcleos aumentan la cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo mientras yo hilo mejorar la rendimiento, la velocidad de cálculo.

    Los núcleos son un componente de hardware real, mientras que los subprocesos son un componente virtual que administra las tareas asignadas.

    Gracias a multihilo (HyperThreading en el caso de Intel; SMT, multiproceso simultáneo para AMD) el trabajo realizado por cada núcleo individual se puede desglosar aún más. Las subunidades de procesamiento de "subprocesos" permiten que los núcleos individuales trabajen esencialmente en dos tareas a la vez.

    Cada proceso que ejecuta la CPU se asigna a un subproceso, y cada núcleo puede tener dos subprocesos con subprocesos múltiples habilitados. Esto significa que una CPU de cuatro núcleos con subprocesos múltiples habilitados tendrá ocho subprocesos.

    los multitarea es un concepto fundamental en las computadoras modernas: gracias a él puedes trabajar simultáneamente en múltiples aplicaciones que se mantienen abiertas simultáneamente, tener múltiples pestañas del navegador abiertas, ver videos y mucho más.

    En segundo plano, también se mantiene en ejecución una amplia gama de aplicaciones y servicios que aún deben ser administrados por la CPU.

    Los procesos cruciales en el campo profesional como la codificación de datos, el renderizado, el aprendizaje automático o el procesamiento de grandes cantidades de información requieren muchos núcleos capaces de realizar los cálculos simultáneamente.

    Una mayor cantidad de núcleos le permite ejecutar más aplicaciones al mismo tiempo, ya que cada núcleo maneja un flujo de datos diferente en sus subprocesos.

    En procesador núcleo simple los algoritmos de Planificación hacen que una computadora parezca capaz de realizar múltiples tareas, pero es un artificio que permite que la CPU maneje múltiples procesos "casi simultáneamente" al cambiar de uno a otro muy rápidamente.

    Mencionamos anteriormente el desafío de los fabricantes que siguieron aumentando la velocidad del reloj de una generación a la siguiente de sus procesadores.

    A medida que aumentaba la velocidad del reloj, aumentaba el consumo de energía y la necesidad de utilizar soluciones de disipación de calor aún más eficaces.

    Como la concurrencia entre procesos a nivel del sistema operativo aumenta el problema de Sobrecarga de cambio de contexto, o el retraso que se introduce cuando la CPU tiene que pasar de una tarea a otra, comenzaba a cobrar cada vez más relevancia.

    El enfoque multi-core, que permite dividir las tareas de manera eficiente, ha permitido resolver el problema.

    Si utilizamos procesadores de varios núcleos, ¿por qué es importante el rendimiento de un solo núcleo?

    El uso de múltiples núcleos en el mismo chip hizo posible optimizar el concepto de multitarea y mejorar significativamente el rendimiento de las computadoras modernas.

    Pero si hablamos ahora de CPU multinúcleo, ¿por qué rendimiento de un solo núcleo ¿Siguen siendo importantes y por qué siempre se citan en los puntos de referencia?

    Rendimiento en núcleo simple sin embargo, todavía son muy importantes hoy en día porque hay muchas aplicaciones que usan mucho un solo núcleo y no se adaptan a la distribución de tareas entre múltiples núcleos.

    El rendimiento en un solo núcleo es, por tanto, el indicador del comportamiento de un solo núcleo que compone el procesador.

    A menudo miramos la frecuencia de reloj (expresada en GHz) del núcleo único como una medida de su rendimiento. En realidad, el rendimiento individual de los núcleos de la CPU depende de una miríada de factores que van mucho más allá de la velocidad del reloj: el diseño del núcleo, la arquitectura utilizada, el tamaño de los transistores, la memoria caché y mucho más.

    Rendimiento en multinúcleoa la inversa, indican cómo se comportan los núcleos del procesador cuando trabajan juntos.

    Incluso si un software usa un solo núcleo en nuestras computadoras, tenemos tantas aplicaciones ejecutándose al mismo tiempo que el uso de una arquitectura de múltiples núcleos seguirá ofreciendo beneficios tangibles en términos de rendimiento.

    Tareas como el modelado y el renderizado 3D requieren una gran cantidad de cálculos paralelos. Lo mismo ocurre con la virtualización, simulación, edición y codificación de video. En estos contextos, el uso de procesadores de múltiples núcleos se siente de manera más incisiva.

    Diseñar un chip que funcione a frecuencias de trabajo muy altas y al mismo tiempo tenga una gran cantidad de núcleos es técnicamente factible, pero daría como resultado un procesador con un TDP (Potencia de diseño térmico) y enorme consumo. Un dispositivo que requeriría un sistema de disipación muy costoso, caracterizado por un consumo energético muy elevado que cobraría muy poco interés en el mercado.

    Dónde encontrar la cantidad de núcleos y subprocesos en Windows

    Accediendo al Administrador de tareas Windows (puede presionar la combinación de teclas CTRL + MAIUSC + ESC y haga clic en si es necesario Más detalles) es posible comprobar de cuántos núcleos físicos y lógicos está compuesta la CPU que se está utilizando.

    Con un clic en la pestaña Rendimiento luego en UPC en la columna de la izquierda, en la parte inferior puedes encontrar la información Núcleos mi Procesadores lógicos.

    Los primeros son precisamente los núcleos de los que dispone el procesador instalado en la máquina, los segundos son los hilos o unidades lógicas que permiten gestionar mejor las tareas asignadas.

    Si el valor de Núcleos mi Procesadores lógicos si es el mismo, significa que el procesador en uso en la máquina no admite subprocesos múltiples.

    ¿Cuáles son los núcleos de un procesador?

    La voz Hilo en el Administrador de tareas no tiene nada que ver con la cantidad de procesadores lógicos. Esta información se refiere a las partes del código de los procesos en ejecución a los que el sistema operativo asigna una parte de los recursos computacionales del procesador instalado en la computadora. Desde el punto de vista del sistema operativo, un hilo puede ejecutar cualquier parte del código del proceso, incluidas las partes que actualmente está siendo ejecutado por otro hilo.

    La indicación Hilo del Administrador de tareas da una idea de cuántas porciones de código se están ejecutando al mismo tiempo y están esperando gradualmente a ser administradas por el procesador.

    En otro artículo hemos visto cómo elegir el mejor procesador para portátiles mientras que las siglas de los procesadores ya describen muchas de las características de cada producto.

    Para comparar el rendimiento y las características de los procesadores sugerimos el ranking PassMark actualizado diariamente. Comienza con los procesadores de gama más alta, incluidos los destinados a sistemas de servidor, para llegar a modelos para los dispositivos más baratos.

    Como puede ver, los procesadores que llevan las velocidades de reloj al límite no necesariamente tienen un mejor rendimiento que los productos basados ​​en una arquitectura más reciente.

    También es muy interesante el gráfico que muestra los mejores procesadores por relación precio-rendimiento disponibles actualmente en el mercado.

    Exequiel Villalobos Gaytan

    Exequiel Villalobos Gaytan trabajó como reportero para ElPais.com de 1995 a 2009, siendo autor de más de 1.300 entradas en el blog Muy Computer Pro, así como de cientos de historias para eldiario.es y actualmente se encuentra escribiendo en Reporte Virtual, en todos los asuntos referidos a seguridad informática

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