{"id":29454,"date":"2021-07-01T15:18:19","date_gmt":"2021-07-01T21:18:19","guid":{"rendered":"https:\/\/goldenti.com\/site\/?p=29454"},"modified":"2021-07-01T15:18:21","modified_gmt":"2021-07-01T21:18:21","slug":"asi-es-como-una-cpu-con-nucleos-heterogeneos-da-mejor-rendimiento","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/goldenti.com\/site\/asi-es-como-una-cpu-con-nucleos-heterogeneos-da-mejor-rendimiento\/","title":{"rendered":"As\u00ed es como una CPU con n\u00facleos heterog\u00e9neos da mejor rendimiento"},"content":{"rendered":"\n
\"CPU<\/figure>\n\n\n\n

Hasta el momento la norma tanto en CPUs para PC como en APUs ha sido un dise\u00f1o homog\u00e9neo en CPUs, lo cual significa el uso de un solo tipo de n\u00facleo repetido una determinada cantidad de veces. Pero el uso de configuraciones heterog\u00e9neas con n\u00facleos de diferente complejidad ha empezado a aparecer en PC. Os explicamos que diferencian los n\u00facleos Big y Little en tales APUs y CPUs para PC<\/p>\n\n\n\n

La llegada de CPUs y APUs en PC que hacen uso de una configuraci\u00f3n n\u00facleos heterog\u00e9neos y por tanto n\u00facleos de distinta complejidad y tama\u00f1o es un hecho. \u00bfPero c\u00f3mo se diferencian estos n\u00facleos heterog\u00e9neos en naturaleza y rendimiento? Esa es la pregunta que se hacen muchos cuando leen sobre las diferentes arquitecturas que est\u00e1n apareciendo en el mercado. \u00bfPor qu\u00e9 despu\u00e9s de m\u00e1s de una d\u00e9cada haciendo uso de un solo tipo de n\u00facleo se ha dado el salto al uso de n\u00facleos big y little en CPUs.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfPor qu\u00e9 el uso de diferentes tipos de n\u00facleos?<\/h2>\n\n\n\n
\"ConceptArt<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Hay varios motivos para ello, el m\u00e1s conocido es el que se ha utilizado en el ya cl\u00e1sico big.LITTLE de las CPU para smartphones, donde dos colecciones de n\u00facleos de diferente potencia y consumo se conmutan en su uso seg\u00fan el tipo de aplicaciones seg\u00fan la carga de trabajo en el smartphone en cada momento. Esto se hizo para aumentar la vida \u00fatil de la bater\u00eda de dichos dispositivos.<\/p>\n\n\n\n

A d\u00eda de hoy este concepto ha evolucionado y ya es posible utilizar ambos tipos de n\u00facleos de manera simult\u00e1nea y no de forma conmutada. Por lo que el dise\u00f1o combinado ya no se basa en el ahorro de energ\u00eda, sino en el de conseguir el m\u00e1ximo rendimiento posible. Es aqu\u00ed donde entramos en dos formas distintas de entender el rendimiento seg\u00fan c\u00f3mo se utilicen los n\u00facleos heterog\u00e9neos.<\/p>\n\n\n\n

La m\u00e1s utilizada de ellas, por ser la m\u00e1s f\u00e1cil de implementar, consiste en asignar los hilos de ejecuci\u00f3n m\u00e1s ligeros en cuanto a carga de trabajo a los n\u00facleos de menos potencia, una tarea que ha de llevar a cabo el sistema operativo. El cual es la pieza de software encargada de gestionar el uso de los recursos del hardware incluida la GPU. Esta forma de funcionar es la misma que tiene el Intel Lakefield y sus futuras arquitecturas como Alder Lake, as\u00ed como los n\u00facleos ARM con DynamiQ.<\/p>\n\n\n\n

Sea cual sea, la organizaci\u00f3n se basa en el uso de dos n\u00facleos con el mismo set registros e instrucciones pero con diferentes especificaciones. \u00bfCu\u00e1les son las diferencias entre los diferentes n\u00facleos heterog\u00e9neos? Veamos.<\/p>\n\n\n\n

N\u00facleos big frente n\u00facleos small en la actualidad<\/h2>\n\n\n\n
\"Lakefield-cores<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Primero de todo entremos en la obviedad, la primera diferencia entre los dos tipos de n\u00facleos est\u00e1 en el tama\u00f1o. Dado que los big cores son m\u00e1s complejos que los little cores estos tienen una estructura m\u00e1s compleja y por tanto compuesta por una mayor cantidad de transistores. Ergo son m\u00e1s grandes que los little cores que tienen una estructura mucho m\u00e1s simple. Esto se traduce en que dentro del espacio del chip podemos incluir m\u00e1s n\u00facleos Little en el espacio del chip que n\u00facleos Big.<\/p>\n\n\n\n

A todo esto, lo primero que os preguntar\u00e9is es: \u00bfcual es la ventaja de rendimiento a la hora de aplicar los dos tipos de n\u00facleos? Hemos de tener en cuenta que en el PC a d\u00eda de hoy en nuestros PCs se ejecutan varias aplicaciones al mismo tiempo donde cada una ejecuta varios hilos de ejecuci\u00f3n. Lo que el hecho de a\u00f1adir una mayor cantidad de n\u00facleos, aunque sea a base de hacerlo con n\u00facleos m\u00e1s ligeros en potencia acaba sumando al total del rendimiento.<\/p>\n\n\n\n

En realidad los n\u00facleos m\u00e1s peque\u00f1os no son m\u00e1s que una forma m\u00e1s de aligerar el trabajo a los n\u00facleos m\u00e1s grandes y complejos, quit\u00e1ndoles trabajo a realizar. No solo eso, sino que se pueden utilizar incluso n\u00facleos adicionales para que gestionen las interrupciones m\u00e1s comunes de los diferentes perif\u00e9ricos, haciendo que el resto de n\u00facleos no tengan que parar su funcionamiento en ning\u00fan momento con tal de atenderlas de manera continua y en cada momento.<\/p>\n\n\n\n

Las arquitecturas del futuro pasan por configuraciones heterog\u00e9neas<\/h2>\n\n\n\n
\"N\u00facleos<\/figure><\/div>\n\n\n\n

El otro m\u00e9todo es m\u00e1s complejo de implementar n\u00facleos big y little difiere de la anterior, ya que consiste en dividir el set de registros e instrucciones de la ISA y repetirlo en dos clases de n\u00facleos. El motivo es que no todas las instrucciones tienen el mismo consumo energ\u00e9tico, pero las m\u00e1s simples van a consumir m\u00e1s siempre en los n\u00facleos m\u00e1s complejos. Por lo que la idea no es repartir los hilos de ejecuci\u00f3n a su n\u00facleo correspondiente, sino que la ejecuci\u00f3n de un solo hilo de ejecuci\u00f3n es compartida entre dos o varios n\u00facleos de manera intercalada.<\/p>\n\n\n\n

Por lo que su implementaci\u00f3n es mucho m\u00e1s compleja que el modelo actual, ya que los diferentes n\u00facleos encargados de un mismo hilo de ejecuci\u00f3n han de tener el hardware necesario para coordinarse a la hora de ejecutar el c\u00f3digo de los programas. La ventaja de este paradigma es que en principio no requiere el trabajo del sistema operativo para gestionar los diferentes hilos de ejecuci\u00f3n que ha de ejecutar la CPU. Pero, en este caso como ya hemos comentado la divisi\u00f3n de los tipos de n\u00facleo heterog\u00e9neos depende de c\u00f3mo se distribuya el set de instrucciones entre ambos n\u00facleos.<\/p>\n\n\n\n

\"Ley<\/figure><\/div>\n\n\n\n

El funcionamiento de este m\u00e9todo tiene que ver con la llamada Ley de Amdahl y la forma en la que escalan los programas en cuanto a rendimiento. Por un lado tenemos partes secuenciales que no se pueden repartir entre varios n\u00facleos al no poderse ejecutar en paralelo y por otro partes que s\u00ed que pueden hacerlo. En el primer caso la potencia no depender\u00e1 del n\u00famero de n\u00facleos sino de la potencia de cada n\u00facleo, mientras que en el segundo depender\u00e1 de cada n\u00facleo.<\/p>\n\n\n\n

Tradicionalmente las instrucciones m\u00e1s complejas en una CPU se implementan a partir de una sucesi\u00f3n de instrucciones m\u00e1s sencillas con tal de aprovechar el hardware mucho mejor. Pero los nuevos nodos de fabricaci\u00f3n permitir\u00e1n que instrucciones m\u00e1s complejas puedan ser cableadas en los n\u00facleos m\u00e1s complejos de manera directa, en vez de ser un compuesto de varios n\u00facleos. Lo que tambi\u00e9n servir\u00e1 para aumentar el rendimiento general de los programas, ya que a la hora de ejecutar dichas instrucciones tardar\u00e1n mucho menos ciclos de reloj al ejecutarse.<\/p>\n\n\n\n

Fuente:<\/strong> HardZone<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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