Núcleos, hilos, nanómetros, sockets… Cómo entender los procesadores de PC
El mercado de procesadores de PC lleva un año revolucionado. De golpe, hemos pasado de los 4 núcleos a los 8, 12... ¡hasta 16 núcleos y 32 hilos! Núcleos, hilos, nanómetros, sockets... ¿Cómo entender las CPU de PC?
Durante la última década AMD ha estado muy ocupada diseñando chips para las consolas de Sony y Microsoft, así que Intel ha reinado sin oposición todo este tiempo.
Sin apenas competencia, en los últimos 4 o 5 años Intel se había limitado a estrenar nuevas generaciones un 10% más potentes, sin novedades tecnológicas. Los cuatro núcleos y ocho hilos han sido el estándar en la informática de PC durante más de un lustro.
Pero el año pasado AMD dió un puñetazo en la mesa con sus nuevas CPUs AMD Ryzen y y Threadripper con 8, 12... ¡y hasta 16 núcleos!!! A Intel le pilló un poco a contrapié, pero no ha tardado en reaccionar, demostrando que tenía un montón de tecnología guardada para cuando la necesitase.
En apenas un año hemos pasado de los 4 a los 8 o 12 núcleos, además de otras mejoras como el uso de inteligencia artificial.
Si estáis pensando en cambiar la CPU del PC, ahora es el mejor momento. Pero quizá no domináis el tema, y os hacéis un lío con tanto núcleo, hilo, sockets, y otros términos liosos. ¡Que no cunda el pánico!
En este artículo os explicamos, con palabras sencillas, todo lo que necesitáis saber para comprar un procesador de PC, así como lo que significan términos como los núcleos, hilos, nanómetros, sockets, etc.
No pretendemos aburrir con un artículo técnico sobre microprocesadores, sino explicar los puntos claves que necesitamos saber para comprar una CPU de PC en 2018.
Así funciona una CPU
Una CPU o Unidad Central de Proceso, también llamada procesador, es el cerebro del ordenador. Pone en marcha las instrucciones de las aplicaciones o juegos que hay en la memoria RAM, y hace operaciones con datos situados en distintos lugares (disco duro, pendrive, disco, etc.).
Una CPU está formada por miles de millones de transistores, más pequeños que una célula. Son tan diminutos que se miden en nanómetros (nm). Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro. Es decir, en un milímetro caben un millón de nanómetros. Imagina lo pequeños que son. Aquí puedes ver la diferencia entre transistores de 32 y de 22 nm:
Dependiendo del fabricante, cuando se habla de transistores se suele indicar lo que mide un transistor, o la distancia que hay entre transistores. Por ejemplo, las CPUs más modernas utilizan una arquitectura de fabricación de 14 nm (nanómetros). En otras palabras, caben más de 71.000 transistores en un milímetro.
Este es el primer dato importante de un procesador: como menos nanómetros tenga más rápido puede funcionar, menos energía consume y menos calor genera, porque la energía tiene que recorrer menos distancia. Si tenemos una CPU de 20 nm y otra de 14 nm, esta última es más moderna y más deseable. Ojo, no quiere decir que sea más rápida, ya que eso dependerá de aspectos como los núcleos o la velocidad, como vamos a ver ahora.
Un transistor es un sencillo interruptor que según deje pasar o no la corriente, procesa un 1 o un 0. Así es cómo un ordenador utiliza la corriente eléctrica para convertirla en unos y ceros, la base de la informática. Una CPU moderna tiene miles de millones de transistores. Por ejemplo unaAMD Ryzen de 8 núcleos alcanza los 4800 millones de transistores.
Como más transitores tenga una CPU, puede procesar más información al mismo tiempo.
Los transistores son la materia prima de una CPU, pero luego cada fabricante los agrupa de distinta forma para crear puertas lógicas que permiten hacer operaciones matemáticas, y módulos de la CPU como la ALU o la UC, para realizar ciertas funciones. Por eso los procesadores de AMD e Intel no son compatibles entre sí (tienes que usar una placa madre propia), y por eso dentro de una marca hay distintas familias (i3, i5, i7), que usan los transistores de distinta forma.
Núcleos e hilos
Hasta hace diez o doce años, lo que marcaba la potencia de una CPU era su velocidad de reloj. Toda CPU tiene un reloj interno, y en cada ciclo de reloj se pueden llevar a cabo cierto número de operaciones. El número de operaciones por segundo nos lo da la velocidad de reloj, medida en GHz. Como mayor sea, más operaciones por segundo puede llevar a cabo. Es el dato que aparece en las publicidades. Por ejemplo, la CPU Intel i7-8700K funciona a 3.7 GHz.
Casi todos los procesadores tienen una velocidad Turbo, es decir, funcionan más rápido, pero solo durante cortos períodos de tiempo, cuando la CPU no está muy caliente. Por ejemplo la velocidad turbo de la CPU Intel i7-8700K es 4.7 GHz.
Con las CPUs modernas, la velocidad no es tan importante como el número de núcleos e hilos. ¿Qué significan los núcleos e hilos en las CPU de PC?
A mediados de los 80 se descubrió una técnica para incluir varias CPUs dentro de un único chip, aunque no se comercializó hasta hace 10 o 15 años. A cada una de estas CPUs se las llama núcleo o core. Primero se comercializaron las CPU dual-core o de doble núcleo, que tenían dos CPUs. pero ahora hay procesadores con 4, 6, 8, 12 y hasta 16 núcleos.
Al existir varias CPUs dentro de un chip pueden trabajar en paralelo, al mismo tiempo, sin aumentar demasiado el consumo. Cada CPU puede dedicarse a una tarea dentro de un programa y trabajar todas a la vez. Esto mejora mucho el rendimiento sin aumentar la complejidad del diseño, y sin necesidad de cambiar de arquitectura. Por eso llevamos tantos años con los Intel Core.
Hay que tener en cuenta que el doble de núcleos no significa el doble de velocidad. Son los programas los que deciden el número de núcleos que usan, y muchos de ellos, especialmente los antiguos, solo usan uno o dos núcleos. Por eso es importante que la velocidad de reloj sea alta, porque marcará la diferencia cuando se usen pocos núcleos.
En los móviles es normal que los núcleos o cores tengan distinta velocidad, pero en los ordenadores todos tienen la misma.
De nada sirve tener un procesador de 8 núcleos si luego la memoria, el disco duro o las tarjetas gráficas son lentos, pues se forma un atasco cuando los núcleos intentan leer o escribir datos, y no los reciben a tiempo.
¿Y qué son los hilos?
Las CPUs multinúcleo mejoran mucho el rendimiento, pero aún existe otro método para aumentar aún más el rendimiento: los hilos o threads.
Incluso antes de usar núcleos, Intel ya utilizaba una tecnología llamada Hyper-Threading, que permite usar dos hilos en cada núcleo. Un hilo es un flujo de datos dentro de un programa. La mayoría de las aplicaciones trabajan con varios grupos de datos al mismo tiempo (por ejemplo, hacen operaciones matemáticas por un lado, y envia gráficos a la tarjeta gráfica por otro). Las CPUs multihilo puede procesar dos flujos de datos (hilos) por cada núcleo. Por eso existen CPUs con 4 núcleos y 8 hilos por ejemplo. Aquí vemos una CPU de cuatro núcleos sin hilos, solo con sus cuatro flujos de datos, y otra con 8 hilos:
Se consigue un 30 o un 40% de aumento de rendimiento, con apenas un 5% más de consumo y calor. Pero ojo, es necesario que los juegos y programas estén programados para usar hilos, y no todos lo están, especialmente los más antiguos.
AMD posee una tecnología similar, así que sus CPUs más modernas también tienen hilos.
Hay que tener en cuenta que un núcleo es un componente físico (una CPU) mientras que un hilo es un software, una emulación para procesar datos en paralelo. Por eso es más importante tener más núcleos que hilos, porque influyen más en el rendimiento.
Hoy en día existen CPUs con o sin hilos. Hay CPUs de 4 nucleos, sin más, y otras de 4 núcleos y 8 hilos (más caras). Es importante tener esto en cuenta a la hora de comprar una CPU.
Otros datos importantes
Existen otras características de los procesadores que influyen en su rendimiento, y son importantes a la hora de decidir qué procesador comprar para jugar.
32 o 64 bits
Por motivos de compatibilidad, los procesadores actuales están basandos en la arquitectura x86, desarrollada en los años 70 del pasado siglo. Gracias a eso nuestro PC puede ejecutar programas de hace 40 años.
Esta arquitectura mueve los datos en bloques, a través de unos registros. Al principio estos registros eran de 8 bits, pero en la actualidad se usan 32 o 64 bits. Las nuevas CPUs de 64 bits pueden mover más datos de forma simultánea, usar instrucciones más complejas y acceder a una mayor cantidad de memoria RAM que una CPU de 32 bits.
Hoy en día todos los procesadores que se venden son de 64 bits.
Memoria caché
La memoria caché es una memoria muy pequeña, pero muy rápida, que hace de intermediaria entre el procesador y la memoria RAM. Aquí se almacenan datos muy importantes para que la CPU los coja cuando los necesite. Existen tres niveles de memoria caché, llamados L1, L2 y L3, cada uno más lento que el anterior, aunque mucho más rápidos que la RAM.
La memoria caché L1 está situada en el propio núcleo del procesador. La L2 dentro del propio procesador, pero fuera del núcleo. La caché L3 suele estar fuera de la CPU, pero a veces también está dentro.
Suelen ocupar muy poco, entre 2 y 12 MB. Como más tenga, mejor.
GPU
Mientras que la CPU es un procesador genérico, es decir, se usa para todo tipo de tareas, la GPU es un procesador gráfico: se utiliza para generar los gráficos que se muestran en pantalla. Ejemplos de GPU son los chips NVIDIA GeForce GTX 1080 o AMD RX Vega 64 por ejemplo.
Normalmente las GPU están en una tarjeta gráfica, y funcionan de forma externa: puedes comprar la CPU por un lado, y la GPU por otro. Pero las CPUs modernas vienen con una GPU sencilla integrada. Por ejemplo los Intel Core tienen una GPU Intel Graphics que permiten usar el ordenador sin necesidad de tarjeta gráfica. En el caso del Intel Core i7-8700K, viene con una GPU Intel UHD Graphics 630.
Pero esta GPU integrada solo ofrece funciones básicas como mostrar la imagen, reproducir vídeo o ejecutar juegos sencillos. Si quieres jugar a juegos medianamente simples, tienes que comprar una tarjeta gráfica con una GPU potente.
Overclocking
Algunas CPU permiten realizar overclocking. Básicamente significa aumentar la velocidad de reloj y/o el voltaje que viene de fábrica, para aumentar el rendimiento. Como los procesadores se fabrican con un amplio margen de seguridad, puede hacerse, siempre que se sepa lo que se hace. Las CPU modernas permiten hacer overclocking desde una aplicación, o desde la BIOS de la placa base.
No todas están preparadas para ello. En el caso de las CPU de Intel, solo las que terminan con la letra K, aceptan overclocking. Por ejemplo, este Intel Core i5-8600K.
Disipador
Las CPUs desprenden bastante calor así que necesitan un disipador, una especie de rejilla con un ventilador en la parte superior, que extrae el calor hacia fuera, para que los ventiladores de la carcasa lo expulsen fuera del PC. Las CPUs más modernas ya vienen con un disipador de calidad (especialmente las AMD Ryzen), pero la mayoría de los usuarios instalan un disipador de más calidad.
Inteligencia Artificial
Los últimos modelos de CPUs integran la inteligencia artificial en tecnologías como Intel Nervana, AMD SenseMI, etc. Hacen cosas como estudiar los programas que más usas y ajustar la velocidad y el consumo, o cargarlos en memoria antes de que los necesites. De momento no es un factor importante en el rendimiento en los juegos.
Componentes relacionadas
Existen otras características de la CPU que influyen en el resto de componentes del ordenador, y las limita. Por eso es importante conocerlas.
Zócalo
El zócalo o socket es el conector de la placa base en donde se introduce la CPU. Existen varios tipos de zócalos (PGA, BGA, LGA). Hoy en día el que más se utiliza es el LGA, o matriz de contactos en rejilla.
Cada generación y cada marca usa sus propios zócalos, por eso no puedes usar cualquier CPU en cualquier placa base. Tiene que tener un zócalo compatible.
Los procesadores AMD Ryzen usan el socket AM4, mientras que los AMD Threadripper utilizan el socket TR4. Intel, por su parte emplea el socket LGA 1151 con sus chips más modernos. Debes comprobar este dato cuando cambies de procesador o de placa base.
Memoria RAM
Las CPUs reciben los datos de la memoria RAM, para trabajar con ellos. Cada CPU acepta una cantidad máxima de memoria RAM, a cierta velocidad. Por ejemplo, el chip AMD Ryzen 7 2700X acepta hasta 64 GB de memoria RAM de tipo DDR4, a una velocidad de 2933 Mhz. Puede usar memoria de menos velocidad, pero esa es su memoria óptima.
TDP no es lo mismo que consumo
Otro elemento importante asociado a la CPU, es la fuente de alimentación. El procesador es uno de los componentes del ordenador que más consume, detrás de la tarjeta gráfica, y la fuente de la alimentación debe suministrar la energía suficiente.
Debes buscar en las especificaciones un término como Potencia eléctrica o Consumo, medido en Vatios (W).
Últimamente se ha puesto de moda un término llamado TDP (Termal Design Power), que también se mide en vatios. Mucha gente lo confunde con el consumo, pero es una cosa diferente. Hace referencia a la cantidad de calor que genera una CPU cuando funciona a máximo rendimiento, y se usa para elegir el sistema de refrigeración de la torre o la carcasa del PC. Está relacionado con el consumo (a más consumo, más calor se genera), pero son valores distintos. Por ejemplo la CPU Intel i7-8700K tiene un consumo de 95W y un TDP de 85W.
A la hora de elegir la fuente de alimentación, debes fijarte en el consumo.
¿Qué significan las letras y los números de los procesadores?
Ya conoces las principales características de las CPUs, que nos sirven para entender las fichas con los datos que hay en las tiendas o las webs de los fabricantes.
El siguiente paso es entender las características propias de cada marca.
Tomemos, por ejemplo, esta CPU Intel Core i7-6700K:
¿Qué información nos desvela?
- Intel Core: es la arquitectura con la que ha sido diseñada
- i7: es la familia a la que pertenece. el 7 indica que forma parte de la gama alta. Una CPU para jugar o realizar trabajos multimedia
- 6: el número tras el guión indica la generación. Este chip es de Sexta Generación. Acaba de estrenarse la Octava Generación, así que tiene algo menos de dos años.
- 700: los siguientes números nos indica el rendimiento, de 1 a 1000. Como más alto sea, normalmente es más potente, dentro de su misma gama i7. Pero influyen otros factores.
- K: la letra K indica que el procesador está desbloquado (Unlocked), es decir, se puede aumentar su velocidad para hacer overclocking. Es una CPU pensada para juegos.
Simplemente revisando su nombre, Intel i7-6700K, sabemos que es una CPU relativamente moderna, potente, y pensada para el PC gaming. Fácil, ¿no?
Intel dispone de cuatro grandes familias de CPU. i3 es la gama de entrada, i5 una gama media que sirve para todo, i7 son procesadores para jugar o realizar tareas multimedia, y los nuevos i9 ofrecen un rendimiento extremo.
Tienes toda la información en este enlace:
Qué significan los números y las letras en los procesadores de Intel
En el caso de los procesadores de AMD, siguen una nomenclatura similar, precisamente para compararse con los Intel, aunque cambia con cada arquitectura.
En los AMD Ryzen, los Ryzen 3 equivalen a los i3, los Ryzen 5 a los i5, y los Ryzen 7... vale, lo pillas, ¿verdad?
El siguiente número es la genenación. Si es 1xxx es de primera generación, y 2xxx, de la segunda. Las letras del final pueden ser un X, que indica rendimiento extremo, una G si es la versión para portátiles, y una U si es para portátiles de bajo consumo.
Así, por ejemplo la CPU AMD Ryzen 5 1500X es una CPU de gama media, equivalente a los i5 de Intel, de primera generación, y de rendimiento óptimo para juegos (la X del final).
Las nuevas CPUs AMD Threadripper no tiene los números 3, 5 o 7, pero el resto es igual: 1xxx es la primera generación, y si tienes un X al final, ofrecen el máximo rendimiento para juegos y aplicaciones multimedia.
Hemos visto lo que significan los núcleos, hilos, nanómetros, sockets… Las claves para entender los procesadores de PC. Ya sabes todo lo que necesitas para elegir la CPU que se ajusta a tus necesidades. Elige con cabeza... ¡Y a disfrutar de juegazos como Forza Horizon 4, Monster Hunter World o Shadow of the Tomb Raider a pleno rendimiento!
Descubre más sobre Juan Antonio Pascual Estapé, autor/a de este artículo.
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