{"id":26151,"date":"2020-12-07T18:43:16","date_gmt":"2020-12-08T00:43:16","guid":{"rendered":"https:\/\/goldenti.com\/site\/?p=26151"},"modified":"2020-12-07T18:43:18","modified_gmt":"2020-12-08T00:43:18","slug":"que-es-lo-que-limita-el-numero-de-nucleos-en-un-procesador","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/goldenti.com\/site\/que-es-lo-que-limita-el-numero-de-nucleos-en-un-procesador\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es lo que limita el n\u00famero de n\u00facleos en un procesador?"},"content":{"rendered":"\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/11\/Cantidad-Nucleos.jpg\" alt=\"Cantidad n\u00facleos\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p>Desde mediados de la d\u00e9cada de los 2000 dejamos de ver CPUs con un solo n\u00facleo a ver CPUs con varios n\u00facleos en nuestros PCs. Lo que empezaron a ser configuraciones de 2 n\u00facleos actualmente lo son de hasta 16 n\u00facleos en un PC est\u00e1ndar y con configuraciones de hasta 64 n\u00facleos en estaciones de trabajo profesionales. \u00bfPero existe un l\u00edmite en la cantidad de n\u00facleos? S\u00ed es as\u00ed, \u00bfcu\u00e1l es dicho limite y cu\u00e1les son los factores?<\/p>\n\n\n\n<p>Nuestros procesadores tienen cada vez m\u00e1s n\u00facleos en su interior, no obstante, se va a llegar al punto en el que la cantidad de n\u00facleos dejara de escalar. \u00bfpero cu\u00e1les son los factores que van a poner freno en cuanto a la cantidad de n\u00facleos en una CPU?<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>\u00bfPor qu\u00e9 utilizamos varios n\u00facleos en una CPU?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/10\/CPUPortadanucleos.jpg\" alt=\"cantidad n\u00facleos\" class=\"wp-image-500506\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Hasta mediados de los 2000, los procesadores de PC eran de un solo n\u00facleo, pero llegada a esa fecha las CPUs pasaron a ser multin\u00facleo.<\/p>\n\n\n\n<p>Para entenderlo tenemos que tener en cuenta lo que es la Escala de Dennard, cuya formula es la siguiente:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\"><p><strong><em>Consumo =<\/em><\/strong><em>&nbsp;Q*f*C*V<sup>2<\/sup><\/em><\/p><\/blockquote>\n\n\n\n<p>Donde:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Q es la cantidad de transistores activos.<\/li><li>f es la frecuencia de reloj<\/li><li>C es la Capacidad que tienen los transistores de mantener una carga<\/li><li>V es el Voltaje<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>La magia de esta f\u00f3rmula es que si se reduce el tama\u00f1o de los transistores no solo la densidad por \u00e1rea crece, sino que V y C se iban reduciendo. A este fen\u00f3meno se le dio el nombre de Escala de Dennard, porque fue acu\u00f1ado por Robert H. Dennard, cient\u00edfico de IBM que entre otras cosas invento la memoria DRAM.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/11\/Escala_Dennard.jpg\" alt=\"Escala Dennard\" class=\"wp-image-517453\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>La Escala de Dennard utiliza el valor S como valor relativo entre el nuevo nodo y el anterior. Si por ejemplo el nodo anterior era de 10 nm y el nuevo es de 7 nm, entonces el calor de S va a ser 0.7.<\/p>\n\n\n\n<p>Pero la escala de Dennard llego a su l\u00edmite cuando se lleg\u00f3 al nodo de 65nm, con el cual se entr\u00f3 en la era Post-Dennard, siendo el motivo principal la existencia de una parte de la f\u00f3rmula que hasta ese momento se hab\u00eda ignorado porque sus efectos eran descartables: la fuga de corriente.<\/p>\n\n\n\n<p>Lo que hizo que la formula quedase de la siguiente manera:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\"><p><strong><em>Consumo =&nbsp;<\/em><\/strong><em>Q*f*C*V<sup>2<\/sup>+(V*Fuga de Corriente).<\/em><\/p><\/blockquote>\n\n\n\n<p>La consecuencia fue que Q, f y C mantuvieron sus valores de escala, pero el voltaje no lo mantuvo y paso a estar casi constante. Dado que la velocidad de reloj escala con el voltaje entonces los arquitectos tuvieron que empezar a buscar otras formas d sacar procesadores m\u00e1s r\u00e1pidos y potentes.<\/p>\n\n\n\n<p>Las consecuencia de ello fueron que la era en el que se hac\u00edan CPUs compuestas por un solo n\u00facleo paso a mejor vida, y los grandes fabricantes de CPUs para PC como Intel y AMD empezaron a apostar por los procesadores multin\u00facleo.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>\u00bfCu\u00e1l es el l\u00edmite en la cantidad de n\u00facleos?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p>Hay varios factores que limitan la cantidad de n\u00facleos con los que se construye un procesador, siendo la primera y m\u00e1s obvia la densidad en cuento a la cantidad de transistores por \u00e1rea, la cual va creciendo con cada nuevo nodo y por tanto permite sacar procesadores con cada vez m\u00e1s n\u00facleos.<\/p>\n\n\n\n<p>Pero no es as\u00ed y os vamos a explicar cu\u00e1les son los retos con los que se encuentran los arquitectos a la hora de dise\u00f1ar los nuevos procesadores.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Comunicaci\u00f3n interna entre los diferentes n\u00facleos<\/h3>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/11\/Interconexiones.jpg\" alt=\"Interconexiones cantidad n\u00facleos\" class=\"wp-image-517564\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Existe un elemento muy importante que es la comunicaci\u00f3n entre los diferentes n\u00facleos, y de estos con la memoria, las cuales crecen de ,manera exponencial al n\u00famero de elementos que tenemos en un sistema.<\/p>\n\n\n\n<p>Esto ha hecho que los ingenieros hayan tenido que trabajar en estructuras de comunicaci\u00f3n cada vez m\u00e1s complejas, todo ello para que los diferentes n\u00facleos de un procesador reciban y env\u00eden los datos en consonancia con otro procesador.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">El problema del silicio oscuro<\/h3>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/11\/Silicio_Oscuro.jpg\" alt=\"Silicio Oscuro\" class=\"wp-image-517591\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>El Silicio Oscuro es la parte de la circuiter\u00eda dentro de un circuito integrado que no puede recibir energ\u00eda a un voltaje de operaci\u00f3n normal (el determinado por el chip) para un l\u00edmite de consumo energ\u00e9tico dado.<\/p>\n\n\n\n<p>La clave es que la cantidad de Silicio Oscuro de un nodo a otro aumenta en 1\/S<sup>2<\/sup>&nbsp;por lo que pese a que podemos poner f\u00edsicamente el doble de transistores la cantidad \u00fatil de estos disminuye de una generaci\u00f3n a otra.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">El coste por \u00e1rea est\u00e1 aumentando, no disminuyendo<\/h3>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/11\/Coste_mm_procesadores.jpg\" alt=\"coste_mm_procesadores\" class=\"wp-image-517618\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Hasta los 28 nm el coste por 1 mm2 de \u00e1rea fue disminuyendo, pero m\u00e1s all\u00e1 de los 28 nm ha ido aumentando. Esto significa que, si se quieren mantener el coste de los procesadores, entonces estos han de disminuir el \u00e1rea y si en cambio quieren mantener el ritmo evolutivo entonces los procesadores ser\u00e1n cada vez m\u00e1s caros.<\/p>\n\n\n\n<p>Esto que puede parecer que no es importante en lo que al n\u00famero de n\u00facleos. Si que lo es debido a que los arquitectos tienen en cuenta el presupuesto en lo que transistores se refiere, cuyo factor l\u00edmite es el coste. Esto a su vez est\u00e1 relacionado con el coste por oblea.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">La Ley de Amdahl: el software no escala con la cantidad de n\u00facleos<\/h3>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/11\/Ley-Amdahl.jpg\" alt=\"Ley Amdahl Cantidad n\u00facleos\" class=\"wp-image-513721\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>La Ley de Amdahl fue acu\u00f1ada por Gene Amdahl, cient\u00edfico inform\u00e1tico famoso entre otras cosas por ser el arquitecto del IBM System\/360. Aunque la ley de Amdahl no es un fen\u00f3meno f\u00edsico nos viene a recordad que no toda la carga de trabajo de un programa inform\u00e1tico se puede paralelizar.<\/p>\n\n\n\n<p>Las consecuencias de ello es que mientras ciertas partes del trabajo aumentar\u00e1n con el n\u00famero de n\u00facleos que haya en el sistema otras partes en cambio no pueden escalar en paralelo ya que funcionan de manera serial y dependen de la potencia de cada procesador en solitario para ir escalando. Por lo que las cargas de trabajo que no se pueden ejecutar en paralelo no aumentan en velocidad en lo que al n\u00famero de n\u00facleos se refiere.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/hardzone.es\/app\/uploads-hardzone.es\/2020\/11\/CPU_DIE_Internal.jpg\" alt=\"CPU DIe Procesador\" class=\"wp-image-517627\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>Este es el motivo por el cual los arquitectos en vez de buscar poner cada vez m\u00e1s n\u00facleos en los procesadores se dise\u00f1an nuevas arquitecturas, cada vez m\u00e1s eficientes. Siendo el principal objetivo de los dise\u00f1os disminuir el tiempo en que los procesadores en solitario tardan en realizar ciertas instrucciones.<\/p>\n\n\n\n<p>Por otro lado, hay que tener en cuenta que el software se dise\u00f1a seg\u00fan el hardware que hay en el mercado, la mayor\u00eda del software actual esta optimizado para la media de n\u00facleos que tiene la gente en sus PCs y aunque existe un grado de escalabilidad, esta no es nunca lineal sino m\u00e1s bien logar\u00edtmica, por lo que se llega al punto en que ciertas aplicaciones por muchos n\u00facleos que tenga un procesador o incluso que lo r\u00e1pido que sea este no van a escalar mucho m\u00e1s o lo har\u00e1n de manera tan lenta que antes.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Fuente: <\/strong>hardzone.es\/tutoriales\/rendimiento\/cantidad-nucleos-procesadores\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Desde mediados de la d\u00e9cada de los 2000 dejamos de ver CPUs con un solo n\u00facleo [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":13,"featured_media":26152,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4],"tags":[],"class_list":["post-26151","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-noticas"],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v27.1.1 - https:\/\/yoast.com\/product\/yoast-seo-wordpress\/ -->\n<title>\u00bfQu\u00e9 es lo que limita el n\u00famero de n\u00facleos en un procesador? 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