CPU Cores vs. Threads: Todo lo que necesitas saber

Un ordenador se compone de varios componentes. Sin duda, el componente interno más importante es su CPU. CPU son las siglas de «Unidad Central de Procesamiento» y es el cerebro del ordenador. Está formado por miles de millones de transistores diminutos que actúan como interruptores electrónicos y controlan el flujo de electricidad a través de circuitos complejos.

Además de ejecutar las tareas de los programas, los CPUs coordinan otros componentes del ordenador, como la RAM (memoria de acceso aleatorio), el HDD (disco duro) y la SSD (unidad de estado sólido).

Hay muchos factores que determinan el rendimiento y la eficiencia de un procesador, pero uno de los temas más debatidos es núcleos frente a hilos. En general, se suele pensar que más núcleos equivale a más rendimiento. Sin embargo, la realidad no siempre es tan sencilla.

Entender qué hacen los núcleos y los hilos es fundamental para tomar las decisiones correctas al comprar o configurar un ordenador. Lo ideal es aprovechar al máximo el rendimiento sin gastar de más. Según las tareas que quieras realizar, la cantidad adecuada de núcleos e hilos puede variar considerablemente.

Además, si vas a optar por un equipo portátil (como un portátil), la eficiencia energética es algo que no puedes ignorar. Lo último que quieres cuando llevas el ordenador contigo es quedarte sin batería en mitad de una tarea. Elegir un CPU con un consumo energético adecuado puede reducir ese riesgo.

En este artículo te explico todo lo que necesitas saber sobre los núcleos e hilos de un procesador, sus diferencias y otros factores que influyen en el rendimiento.

¿Qué es un núcleo de CPU?

En esencia, un núcleo es una unidad de procesamiento física dentro del CPU, responsable de ejecutar tareas de forma independiente. Puedes imaginar tu CPU como una fábrica, donde cada núcleo es un «trabajador» capaz de gestionar tareas. En general, con más trabajadores puedes completar más tareas en menos tiempo.

Tradicionalmente, un núcleo de CPU estaba diseñado para ejecutar tareas de una en una. Esto significaba que las primeras generaciones de ordenadores carecían de capacidad multitarea. Sin embargo, el comportamiento de los núcleos cambió de forma significativa gracias al desarrollo de las tecnologías de multihilo, de las que hablaré más adelante en este artículo.

Procesadores de un núcleo frente a multinúcleo

Las primeras generaciones de ordenadores contaban con CPUs de un solo núcleo que podían ejecutar una tarea a la vez. Para ejecutar varios programas simultáneamente, los ingenieros intentaron ampliar la placa base y añadir varios CPUs. Sin embargo, varios CPUs funcionando de forma independiente introducían mucha latencia y resultaban poco prácticos.

Para resolver este problema, los ingenieros diseñaron procesadores multinúcleo. Como cada núcleo funciona de forma independiente, puede gestionar su propio conjunto de instrucciones sin interferir con los demás. Esto significa que cuantos más núcleos tenga un procesador, más tareas puede ejecutar de forma simultánea.

Un CPU de un solo núcleo consume mucha menos energía y puede ser suficiente para tareas cotidianas como navegar por internet. Pero dado que su rendimiento es limitado, cada vez son menos populares. Aunque todavía pueden encontrarse en algunos sistemas antiguos, los CPUs de un solo núcleo están prácticamente obsoletos en el mercado actual.

Habitualmente, los ordenadores de uso cotidiano incluyen dos, cuatro, ocho o 16 núcleos. El máximo de núcleos en CPUs orientados al consumidor es de 64. Los procesadores diseñados para centros de datos y servidores empresariales pueden incluir aún más. El procesador AMD EPYC 9654, por ejemplo, cuenta con la impresionante cifra de 96 núcleos.

¿Qué es un hilo de procesamiento?

En el procesamiento informático, un hilo (o hilo de ejecución) es una tarea individual o unidad de trabajo que el CPU procesa. Cada hilo es la secuencia mínima de instrucciones programadas que el sistema operativo puede gestionar de forma independiente. Puede ser cualquier cosa: desde iniciar un programa hasta guardar un archivo.

Los núcleos del CPU son los encargados de procesar estos hilos. En cualquier CPU, cada núcleo puede ejecutar al menos un hilo a la vez. Como ya se mencionó, tener más núcleos mejora la capacidad multitarea, pero poder manejar más hilos también contribuye al mismo resultado.

Conocer las diferencias entre hilos y núcleos, así como entender el papel de cada uno en tu CPU, te ayudará a elegir la opción que mejor se adapte a tus necesidades.

¿Qué es el multihilo?

Como puede imaginarse, enviar un único hilo al procesador, esperar a que la tarea finalice y luego enviar el siguiente puede resultar muy lento. Por eso, los ingenieros informáticos desarrollaron distintos métodos y estrategias para procesar más hilos en menos tiempo.

La solución más directa consiste en dividir un hilo en otros más pequeños y hacer que el CPU los ejecute en paralelo. Esto se conoce como «Multithreading» (que no debe confundirse con Simultaneous o Temporal Multithreading). Un programa puede tener un uso ligero o intensivo de hilos según cómo esté desarrollado.

Las bases para integrar distintas estrategias de multithreading se remontan a los años 50. Sin embargo, no fue hasta finales de los 90 cuando Intel utilizó una tecnología llamada Simultaneous Multithreading (SMT) para desarrollar una técnica de multithreading por hardware destinada a ordenadores de escritorio. Intel bautizó esta función como Tecnología Hyper-Threading y la introdujo en el procesador de escritorio Intel Pentium 4 en 2002.

Con el Hyper-Threading de Intel, hasta dos hilos pueden compartir los recursos de un mismo núcleo del CPU para completar las tareas deseadas. En la práctica, esto equivale a tener el doble de «trabajadores» disponibles para ejecutar tus procesos, aunque cada par de ellos comparte los mismos recursos.

Hyper-Threading: ventajas e inconvenientes

La principal ventaja del Hyper-Threading es que mejora notablemente el rendimiento del sistema al aprovechar mejor los recursos de procesamiento disponibles. No obstante, en algunos casos sigue siendo preferible el procesamiento de un solo hilo.

En la mayoría de situaciones, especialmente durante el uso cotidiano, los núcleos del CPU de tu equipo no trabajan a plena carga. Eso significa que aún queda capacidad de procesamiento sin utilizar. El Hyper-Threading aprovecha esa capacidad ociosa de cada núcleo del CPU para ejecutar otros hilos, lo que se traduce en un uso más eficiente del potencial máximo del CPU.

Pese a sus ventajas, el Hyper-Threading también presenta inconvenientes claros. El principal es el mayor consumo energético. Los procesadores Intel son conocidos por consumir mucha batería en portátiles en comparación con los chips basados en ARM, y el Hyper-Threading es uno de los motivos.

Al demandar más energía del procesador, el Hyper-Threading genera temperaturas elevadas y throttling térmico: el CPU reduce su velocidad para evitar el sobrecalentamiento. Además, los dispositivos portátiles que incorporan estos CPU de Intel necesitan sistemas de refrigeración más voluminosos, lo que puede aumentar considerablemente el peso y las dimensiones del equipo.

Por último, dado que la mejora de rendimiento depende en gran medida de la aplicación, son los propios desarrolladores quienes deben diseñar software que aproveche el Hyper-Threading. Esto añade complejidad al proceso de desarrollo para maximizar la eficiencia. Además, el software que no es compatible con Hyper-Threading puede tener un rendimiento deficiente bajo condiciones de alta carga del procesador.

Más núcleos frente a más hilos: ¿qué conviene más?

Como todo depende en gran medida de los programas que vayas a usar, no es fácil afirmar en términos generales que uno sea más importante que el otro. Más núcleos suelen equivaler a más recursos disponibles. Por su parte, más hilos pueden mejorar la capacidad multitarea, aunque no siempre.

En programas con uso intensivo de hilos, dedicar más hilos a un núcleo del CPU suele traducirse en una ejecución más rápida y eficiente. En cambio, los programas optimizados para arquitecturas de núcleo único pueden experimentar una caída de rendimiento cuando el Hyper-Threading está activado en el CPU.

Dicho esto, algunos usuarios han comprobado que varios juegos -tanto antiguos como recientes- funcionan notablemente mejor con el Hyper-Threading desactivado. Un usuario de Reddit, por ejemplo, afirma haber obtenido un aumento del 30% en los FPS en la mayoría de juegos tras desactivar el Hyper-Threading en su Intel Core i9 CPU.

Durante años, Intel dominó el mercado de CPU en portátiles y ordenadores de escritorio con chips que ofrecían el doble de hilos que de núcleos, gracias al Hyper-Threading. Sin embargo, algunos competidores han comenzado recientemente a trabajar en arquitecturas de CPU diferentes que han demostrado ser mucho más eficientes con núcleos de un solo hilo.

Apple Silicon, por ejemplo, es una serie de chips basada en ARM que resultó ser bastante más eficiente energéticamente que los modelos basados en Intel en los ordenadores más recientes de Apple. Asimismo, varios portátiles Windows nuevos, incluido el Microsoft Surface Pro 11, han adoptado procesadores ARM para mejorar la autonomía y el rendimiento en el uso cotidiano. Todos estos chips basados en ARM incorporan núcleos de un solo hilo.

En definitiva, tener más hilos no implica necesariamente un mejor rendimiento del CPU. Tener más núcleos, en cambio, es un factor más determinante en la capacidad del procesador para gestionar instrucciones más complejas y que demandan más recursos.

¿Qué otros factores determinan el rendimiento de un CPU?

Hemos analizado las diferencias entre núcleos e hilos del procesador en los ordenadores. Sin embargo, no son los únicos factores que determinan el rendimiento final de tu CPU.

La velocidad de reloj (también llamada «frecuencia de reloj» o simplemente «frecuencia») es uno de los factores principales que diferencian a los procesadores. En pocas palabras, mide cuántos ciclos puede completar un CPU por segundo. Por ejemplo, un procesador con una velocidad de reloj de 3,2 GHz puede ejecutar 3.200 millones de ciclos por segundo.

Otro parámetro a tener en cuenta es la memoria caché del CPU. La caché es memoria de alta velocidad que almacena los datos a los que se accede con más frecuencia. Una caché mayor y más rápida acelera la capacidad del CPU para ejecutar tareas que requieren acceso continuo a datos.

Los procesadores se fabrican mediante procesos de litografía en nanómetros (nm), como 7 nm o 5 nm. Los nodos más pequeños permiten integrar más transistores en el chip, lo que se traduce en mayor eficiencia energética y mejor rendimiento, ya que las señales recorren distancias más cortas y, por tanto, necesitan menos tiempo y energía.

Otros factores como el IPC (instrucciones por ciclo), la velocidad del bus y el TDP (thermal design power) también influyen en el rendimiento que se puede obtener de un CPU.

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Conclusiones: hilo frente a núcleo

En lo que respecta al rendimiento de un ordenador, el CPU es el componente responsable de ejecutar los programas. Un núcleo de CPU es una unidad física dentro del procesador que se encarga de procesar tareas. Por lo general, los CPUs cuentan con varios núcleos, cada uno capaz de ejecutar al menos un hilo.

Un hilo es la secuencia mínima de instrucciones que se envía a un núcleo del CPU para su procesamiento. Cada núcleo puede gestionar al menos un hilo a la vez. En los procesadores con Hyper-Threading, esa cifra sube a dos, lo que significa que dos hilos pueden utilizar los recursos de un mismo núcleo simultáneamente para ejecutar tareas distintas.

Los núcleos con tecnología SMT pueden gestionar más de un hilo a la vez y, en teoría, ofrecen mejor multitarea. Sin embargo, esto no siempre se traduce en un aumento directo del rendimiento de procesamiento.

Preguntas frecuentes

¿Es mejor tener más núcleos o más hilos?

Depende de las aplicaciones que vayas a usar. Las aplicaciones con alta carga de hilos generalmente rinden mejor con más hilos, mientras que algunas pueden funcionar mejor en núcleos de un solo hilo. En cambio, más núcleos sí se traduce de forma más directa en mayor rendimiento del CPU.

¿Cuántos hilos tiene un núcleo?

En la mayoría de los Intel CPUs actuales, cada núcleo puede gestionar dos hilos a la vez gracias a la tecnología Hyper-Threading. Sin embargo, no todos los procesadores funcionan así. Los CPUs basados en ARM, por ejemplo, tienen un único hilo por núcleo.

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

Un núcleo es una unidad de procesamiento física dentro de un procesador (CPU). Un procesador puede contener varios núcleos, cada uno capaz de ejecutar instrucciones de forma independiente.