¿Qué Afecta el Rendimiento de la CPU? Aquí Está Todo lo Que Necesitas Saber

Es cierto que si gastas miles de dólares para comprar la CPU más cara disponible en el mercado en un momento determinado, rendirá mejor que las alternativas. Sin embargo, puede que solo rinda entre un 5 y un 10 por ciento mejor que la CPU del siguiente nivel, que cuesta varios cientos de dólares menos. Por lo tanto, es importante saber los factores que afectan el rendimiento de la CPU para que puedas tomar una mejor decisión de compra.

¿Qué Es la CPU?

La CPU (Unidad Central de Procesamiento), a veces conocida como “procesador”, es uno de los componentes más importantes en un sistema informático. Siendo el cerebro del sistema informático, su tarea es encargarse de todos los cálculos de datos y asegurarse de que se procesen en el menor tiempo posible.

La CPU no es algo que puedas ver desde el exterior de la computadora. De hecho, no podrás ver la CPU en una PC completamente ensamblada. Para verla, tienes que quitar la carcasa de la computadora, desconectar el cable y quitar el disipador de calor (y el ventilador), y solo entonces podrás ver la superficie de la CPU. La forma de la CPU es un pequeño chip cuadrado con muchos pines de conexión debajo.

Las imágenes a continuación muestran la parte trasera y la parte superior de una CPU.

Cómo Funciona la CPU

Para mantenerlo simple, la forma en que funciona una CPU se puede ilustrar con los siguientes tres pasos:

1. Cuando haces clic para ejecutar una aplicación, la instrucción en bruto se recupera primero del disco duro (a veces de la memoria) y se envía a la CPU para su procesamiento.
2. Cuando la CPU recibe la instrucción, ejecutará la lógica y calculará el resultado.
3. Una vez que la CPU termina el procesamiento, enviará el resultado al dispositivo respectivo para que se muestre al usuario.

Aunque puede parecer fácil, los tres pasos deben completarse en unos pocos segundos. Un retraso en cualquiera de estos pasos resultará en un retraso en la computadora.

Velocidad del Reloj

Cada CPU está equipada con un reloj interno que le proporciona un “ritmo” de trabajo. La “Velocidad del Reloj”, también conocida como “Tasa de Reloj”, se refiere al número de operaciones que la CPU puede realizar en un solo segundo.

Este es el número en Hz (Hertz y, por extensión, megaHertz y gigaHertz vistos como MHz y GHz) que normalmente ves junto al nombre de una CPU.

El problema es que, para ir más rápido, tienes que empujar más electricidad a través de una CPU, y eso produce calor. Después del límite máximo de 4 GHz, es difícil mantener una CPU adecuadamente refrigerada.

El rendimiento de una CPU en Hz afecta principalmente a las aplicaciones de un solo hilo. La mayoría del software moderno, como los populares navegadores Chrome y Firefox, está diseñado para aprovechar múltiples núcleos (más sobre esto en la siguiente sección) y hilos, en lugar de depender exclusivamente de la velocidad del reloj. Típicamente, la computadora rendiría mejor con una CPU de múltiples núcleos pero con velocidades de reloj más lentas que con una más rápida pero de un solo núcleo.

Número de Núcleos

Dado que aumentar la velocidad real se volvía cada vez más difícil, los fabricantes de CPU decidieron agregar capacidades de multitarea añadiendo más núcleos a la CPU.

Es un engaño describir las CPUs multicore como el equivalente a “juntar dos o más CPUs en el mismo paquete”. Pueden parecer así para el consumidor promedio, pero sus diseños reales son mucho más inteligentes que simplemente pegar dos CPUs una al lado de la otra.

Al coexistir en el mismo chip, los núcleos individuales de una CPU multicore comparten algunos recursos, tanto para reducir los costos de fabricación como para mejorar el rendimiento. Por ejemplo, pueden compartir un trozo de memoria cache, las conexiones a otros elementos en una placa madre, etc.

Las CPUs multicore pueden ser homogéneas o heterogéneas. Las CPUs homogéneas contienen dos o más núcleos idénticos. Las CPUs heterogéneas contienen núcleos de diferentes tipos. Por ejemplo, las CPUs en los teléfonos inteligentes modernos suelen incluir un núcleo central que es mejor para operaciones generales y varios núcleos más pequeños que ayudan con la fotografía, A.I., etc.

Con los fabricantes de CPU centrando su atención en agregar más núcleos en lugar de seguir empujando el límite de GHz, el software moderno y los sistemas operativos siguieron su ejemplo. La mayoría del software moderno ya está aprovechando múltiples núcleos, pero aún puedes encontrar muchas herramientas, aplicaciones e incluso juegos que rinden mejor con una mayor velocidad de un solo núcleo que con múltiples núcleos. Esto ocurre porque algunas cargas de trabajo simplemente no se pueden paralelizar, dividir en partes más pequeñas y distribuir entre múltiples núcleos.

Caché y Arquitectura

En los días de 8 bits, la RAM de una computadora era lo suficientemente rápida como para proporcionar a la CPU todo lo que necesitaba. A medida que las CPUs continuaron acelerándose, la RAM comenzó a jugar a ponerse al día. Fue entonces cuando se introdujo la caché en la mezcla.

Una caché, que es efectivamente una memoria pequeña y extremadamente rápida, se añade a la CPU para almacenar instrucciones inmediatas de la RAM. Dado que la caché funciona a la misma velocidad que la CPU, puede proporcionar rápidamente información a la CPU en el menor tiempo posible sin ningún retraso.

Existen diferentes niveles de caché. La caché de Nivel 1 (L1) es la forma más básica de caché y se encuentra en cada CPU. La caché de Nivel 2 (L2) tiene un tamaño de memoria más grande y se utiliza para almacenar más instrucciones inmediatas. En general, la caché L1 almacena datos de la caché L2, que a su vez almacena datos de la RAM, que a su vez almacena datos del disco duro. Con la tecnología multi-núcleo más nueva, incluso hay una caché L3 o L4 que es más grande en tamaño y se comparte entre los diversos núcleos.

Vale la pena señalar que estos pueden volverse menos importantes en el futuro si alguien encuentra una manera de acelerar significativamente la conexión entre la CPU y la RAM. Mencionamos esto porque AMD podría haber logrado esto de alguna manera y es una de las razones por las que su próxima generación de procesadores de arquitectura Zen es emocionante.

Los anteriores son los factores que afectan el rendimiento de la CPU. También puede querer saber las diferencias entre una CPU Intel y una AMD, y cómo elegir una CPU AMD.