Núcleos de CPU frente a subprocesos: todo lo que necesita saber

Una computadora está hecha de varios componentes. Podría decirse que el componente interno más crítico es su CPU. Abreviatura de Unidad Central de Procesamiento, la CPU es el cerebro de la computadora. Está formado por miles de millones de pequeños transistores que actúan como interruptores electrónicos, responsables de controlar el flujo de electricidad a través de circuitos complejos.

Además de ejecutar programas de tareas, las CPU coordinan otros componentes de una computadora, incluida la RAM (memoria de acceso aleatorio), la HDD (unidad de disco duro) y la SSD (unidad de estado sólido).

Existen numerosos factores que determinan el rendimiento y la eficiencia de un procesador, pero uno de los temas más debatidos es núcleos versus hilos. Generalmente, la gente cree que tener más núcleos equivale a más rendimiento. Sin embargo, no siempre es tan sencillo.

Saber qué hacen los núcleos y los subprocesos es importante para tomar las decisiones correctas al comprar o configurar una computadora. Lo ideal sería optimizar la energía tanto como sea posible sin gastar demasiado. Dependiendo de las tareas que desee realizar, la cantidad adecuada de núcleos e subprocesos puede variar sustancialmente.

Además, si opta por una unidad portátil (como una computadora portátil), la eficiencia energética es algo que no puede descuidar. Lo último que desearía cuando lleva su computadora a donde quiera que vaya es quedarse sin batería mientras completa una tarea. Elegir una CPU con un consumo de energía adecuado puede minimizar el riesgo de sufrir estos dolores de cabeza.

En esta publicación, explicaré todo lo que necesita saber sobre los núcleos y subprocesos de los procesadores de computadoras, sus diferencias y otros factores que afectan los niveles de rendimiento de un procesador.

¿Qué es un núcleo de CPU?

Básicamente, un núcleo es una unidad de procesamiento física dentro de una CPU, responsable de ejecutar tareas de forma independiente. Puede pensar en su CPU como una fábrica, en la que cada núcleo es un "trabajador" que puede realizar tareas. Generalmente, puedes ejecutar más tareas con más trabajadores en un lapso de tiempo más corto.

Tradicionalmente, un núcleo de CPU se diseñaba para ejecutar tareas de una en una. Esto significó una falta de capacidades multitarea en las primeras versiones de las computadoras. Sin embargo, la forma en que funcionan los núcleos de la CPU cambió significativamente gracias al desarrollo de tecnologías de subprocesos múltiples, de las que hablaré más adelante en este artículo.

Procesadores de uno o varios núcleos

Las versiones anteriores de computadoras presentaban CPU de un solo núcleo que podían ejecutar una tarea a la vez. Para ejecutar varios programas a la vez, los ingenieros informáticos intentaron ampliar la placa base y agregar varias unidades de CPU. Sin embargo, algunas CPU que se ejecutaban de forma independiente introdujeron mucha latencia y resultaron poco prácticas.

Para resolver este problema, los ingenieros diseñaron procesadores multinúcleo. Dado que cada núcleo funciona de forma independiente, cada núcleo puede manejar su propio conjunto de instrucciones sin afectar a otro núcleo. Esto significa que cuantos más núcleos tenga el procesador de una computadora, más tareas podrá ejecutar simultáneamente.

Una CPU de un solo núcleo consume mucha menos energía y puede ser suficiente para tareas cotidianas como navegar por la web. Pero como vienen con capacidades de desempeño limitadas, se están volviendo cada vez menos favorables. Aunque es posible que todavía las encuentres en algunos sistemas más antiguos, las CPU de un solo núcleo están en gran medida obsoletas en el mercado actual.

Normalmente, las computadoras de uso diario vienen con dos, cuatro, ocho o 16 núcleos de CPU. La mayor cantidad de núcleos en CPU orientadas al consumidor en el mercado es 64. Los procesadores destinados a centros de datos y servidores empresariales pueden incluir incluso más núcleos. El procesador AMD EPYC 9654, por ejemplo, está armado con la friolera de 96 núcleos.

¿Qué es un hilo de procesamiento?

En el procesamiento informático, un subproceso (o un subproceso de ejecución) se refiere a una tarea individual o línea de trabajo que procesa la CPU. Cada hilo se considera la secuencia más pequeña de instrucciones programadas que su sistema operativo puede gestionar de forma independiente. Puede ser cualquier cosa, desde iniciar un programa o guardar un archivo.

Los núcleos de su CPU son responsables de procesar estos subprocesos. En cualquier CPU, cada núcleo puede ejecutar al menos un subproceso a la vez. Como se mencionó, tener más núcleos da como resultado mejores capacidades multitarea, pero ser capaz de manejar más subprocesos también puede resultar en lo mismo.

Conocer las diferencias entre las capacidades de los subprocesos y los núcleos, además de comprender sus funciones en su CPU, puede ayudarlo a tomar la mejor decisión para sus necesidades.

¿Qué es el subproceso múltiple?

Como puede adivinar, enviar solo un hilo al chip del procesador, esperar a que finalice la tarea y luego enviar el siguiente puede llevar mucho tiempo. Debido a esto, los ingenieros informáticos desarrollaron diferentes métodos y estrategias para procesar más hilos en menos tiempo.

La solución más sencilla es dividir un subproceso en subprocesos más pequeños y separados y hacer que una CPU los ejecute en paralelo. Esto se conoce como "multiproceso" (no confundir con subprocesos múltiples simultáneos o temporales). Un programa puede tener subprocesos ligeros o intensos dependiendo de cómo se desarrolle.

Los conceptos para integrar diferentes estrategias de subprocesos múltiples se remontan a los años 50. Pero no fue hasta finales de los años 90 que Intel utilizó una tecnología llamada Multithreading simultáneo (SMT) para desarrollar una técnica de multithreading basada en hardware para computadoras de escritorio. Intel apodó la funcionalidad Tecnología Hyper-Threading y lo introdujo en el chip procesador de escritorio Intel Pentium 4 en 2002.

Con Hyper-Threading de Intel, hasta dos subprocesos pueden compartir los mismos recursos de un núcleo de CPU para completar las tareas deseadas. En otras palabras, prácticamente tiene acceso al doble de "trabajadores" que pueden completar sus tareas. Sin embargo, cada grupo de dos trabajadores comparte los mismos recursos.

Hyper-Threading: pros y contras

El principal beneficio de Hyper-Threading es que aumenta significativamente el rendimiento del sistema al utilizar más recursos de procesamiento disponibles. Sin embargo, en algunos casos, es posible que aún se prefiera un subproceso único.

En la mayoría de los casos, especialmente durante la multitarea diaria, los núcleos de la CPU de su computadora no están al máximo. Eso significa que todavía hay espacio para que se realice más procesamiento. Hyper-Threading desbloquea la potencia de procesamiento no utilizada en un núcleo de CPU para ejecutar otros subprocesos, lo que brinda una experiencia más optimizada al utilizar el máximo potencial de una CPU.

Si bien es ventajoso, Hyper-Threading también tiene claras desventajas. La principal desventaja es el mayor consumo de energía. En comparación con los chips basados ​​en ARM, los procesadores Intel son conocidos por extraer mucho jugo de las computadoras portátiles, y Hyper-Threading es una de las razones.

Al consumir más energía el procesador, Hyper-Threading produce altas temperaturas y estrangulamiento térmico, donde la CPU se ralentiza para evitar el sobrecalentamiento. Además, los dispositivos portátiles con CPU Intel requieren sistemas de refrigeración más voluminosos, lo que puede aumentar significativamente el peso y las proporciones del dispositivo.

Por último, dado que la mejora del rendimiento depende en gran medida de la aplicación, en última instancia, está en manos de los programadores diseñar aplicaciones que utilicen la tecnología Hyper-Threading. Esto aumenta los desafíos de desarrollar programas que maximicen la eficiencia. Además, es posible que el software que no admita Hyper-Threading no funcione correctamente en condiciones de uso intensivo del procesador.

Más núcleos frente a subprocesos: ¿cuál es mejor?

Dado que depende en gran medida de los programas que pretenda utilizar, es difícil considerar uno más importante que el otro en todos los casos. Más núcleos generalmente se traducen en más recursos disponibles. Por otro lado, más subprocesos pueden dar lugar a mejores capacidades multitarea, aunque no siempre.

Para programas con muchos subprocesos, tener más subprocesos dedicados a un núcleo de CPU a menudo resulta en una ejecución mejor y más rápida. Por otro lado, los programas optimizados para arquitecturas de núcleo de CPU de un solo subproceso pueden mostrar una caída en el rendimiento cuando Hyper-Threading está habilitado en una CPU.

Dicho esto, algunos han notado que varios juegos, tanto antiguos como nuevos, funcionan significativamente mejor cuando Hyper-Threading está desactivado. Un usuario de Reddit, por ejemplo, afirma que vio aproximadamente un Aumento del 30% en FPS en la mayoría de los juegos una vez que desactivó Hyper-Threading en su CPU Intel Core i9.

Durante años, Intel dominó el mercado de CPU en computadoras portátiles y de escritorio con chips que proporcionaban el doble de subprocesos que núcleos, gracias a Hyper-Threading. Sin embargo, algunos rivales han comenzado recientemente a trabajar en diferentes arquitecturas de CPU que han demostrado ser increíblemente más eficientes y ofrecen núcleos de CPU de un solo subproceso.

Apple Silicon, por ejemplo, es una serie de chips basados ​​en ARM que demostraron ser significativamente más eficientes energéticamente que los modelos basados ​​en Intel en las computadoras recientes de Apple. Además, varias computadoras portátiles nuevas con Windows, incluida Microsoft Surface Pro 11, han cambiado a procesadores ARM para mejorar la duración de la batería y el rendimiento en los casos de uso diario. Todos estos chips basados ​​en ARM vienen con núcleos de un solo subproceso.

A fin de cuentas, tener más subprocesos no se traduce necesariamente en un mejor rendimiento de la CPU. Sin embargo, tener más núcleos es un factor determinante más directo en la capacidad de un procesador para manejar comandos más complejos y que consumen muchos recursos.

¿Qué otros factores determinan el rendimiento de una CPU?

Hemos cubierto las diferencias entre el núcleo del procesador y el subproceso en las computadoras. Sin embargo, esos no son los únicos factores que determinan el rendimiento final de su CPU.

La velocidad del reloj (también “velocidad de reloj” o simplemente “frecuencia”) es uno de los principales diferenciadores en los procesadores de computadora. En resumen, la velocidad del reloj mide cuántos ciclos puede completar una CPU por segundo. Por ejemplo, un procesador con una velocidad de reloj de 3,2 GHz puede ejecutar 3200 millones de ciclos por segundo.

Otro parámetro a considerar es la memoria caché de una CPU. La caché de la CPU es una memoria de alta velocidad que almacena datos a los que se accede con frecuencia. Los cachés más grandes y más rápidos aceleran la capacidad de una CPU para ejecutar tareas que requieren acceso frecuente a los datos.

Los procesadores de computadora se construyen utilizando procesos de fabricación nanométricos (nm) (como 7 nm o 5 nm). Los nodos más pequeños significan que pueden caber más transistores en el chip, lo que resulta en una mayor eficiencia energética y rendimiento, ya que las señales viajan distancias más cortas y, por lo tanto, requieren menos tiempo y energía.

Otros factores como IPC (instrucciones por ciclo), la velocidad del bus y la potencia del diseño térmico también influyen en el rendimiento que se puede obtener de una CPU.

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Pensamientos finales: hilo versus núcleo

Cuando se trata del rendimiento de la computadora, la CPU es el departamento principal responsable de ejecutar programas. Un núcleo de CPU es una unidad física en una CPU para tareas de procesamiento. Normalmente, las CPU cuentan con varios núcleos, cada uno de los cuales ejecuta al menos un subproceso.

Un hilo a menudo se refiere a la secuencia más pequeña de instrucciones que se envía a un núcleo de CPU para su procesamiento. Cada núcleo de CPU puede manejar al menos un subproceso a la vez. En los procesadores que cuentan con Hyper-Threading, ese número aumenta a dos, lo que significa que dos subprocesos pueden utilizar simultáneamente los recursos de un núcleo para ejecutar diferentes tareas.

Si bien los núcleos que admiten tecnologías SMT pueden manejar más de un subproceso a la vez y, en teoría, ofrecen una mejor multitarea, esto no siempre se traduce en un aumento directo en la producción de procesamiento.

Preguntas frecuentes

¿Es mejor tener más núcleos que subprocesos?

Varía según los programas que desee utilizar. Las aplicaciones con muchos subprocesos normalmente se ejecutan mejor si tienen más subprocesos, mientras que algunos programas pueden funcionar mejor en núcleos de un solo subproceso. Sin embargo, más núcleos se traducen en un aumento más directo en el rendimiento de la CPU.

¿Cuántos hilos hay en un núcleo?

En la mayoría de las CPU Intel actuales, cada núcleo puede manejar dos subprocesos a la vez, gracias a una tecnología llamada Hyper-Threading. Pero ese no es el caso de todos los chips de procesador. Las CPU basadas en ARM, por ejemplo, tienen un subproceso por núcleo.

¿Cuál es la diferencia entre un núcleo y un procesador?

Un núcleo es una unidad de procesamiento físico dentro de un procesador de computadora (CPU). Dentro de un procesador, puede haber varios núcleos, que son unidades de procesamiento individuales que pueden ejecutar instrucciones de forma independiente.