Guía para elegir bien el procesador; núcleos y MHz no lo son todo

Si quieres elegir bien el procesador de tu nuevo equipo debes tener en cuenta muchas cosas. Para bien o para mal nos encontramos en una situación bastante compleja en la que ya no basta con pensar en los núcleos y los MHz, a pesar de que algunos todavía se empeñen en pensar lo contrario y con ello puedan llegar incluso a confundir a los demás.

Con el lanzamiento de la nueva generación de procesadores RYZEN de AMD, el anuncio de los procesadores ThreadRipper y la confirmación de los Core i9 de Intel hemos decidido hacer esta guía, en la que iremos viendo todas las cosas que debéis valorar si queréis elegir bien el procesador de vuestro equipo.

Al final del artículo también os dejaremos enlaces a otros especiales que os serán de gran ayuda para ampliar conocimientos y construir vuestra decisión, aunque como siempre os invitamos a dejar cualquier duda que tengáis en los comentarios, ya que tanto nosotros como nuestra comunidad os ayudará a resolverlas.

Consideraciones básicas

El procesador se considera como el corazón del equipo. De él depende en gran medida el rendimiento global del equipo, ya que se encarga de llevar a cabo el procesado general todas las tareas que realizamos y de «alimentar» a otros componentes tan importantes como la tarjeta gráfica, por ejemplo.

Sin embargo debemos tener en cuenta que su importancia puede verse incrementada o reducida en función del uso que vayamos a dar al equipo en el que vaya integrado, y que por tanto deberemos aprender a priorizar en consecuencia. Lo entenderemos mejor una serie de ejemplos sencillos que vamos a repasar a continuación:

• Equipos para multimedia, ofimática y navegación web: basta con un procesador sencillo de 35 a 50 euros que cuente con un mínimo de dos núcleos.
• Equipos para juegos: depende en gran medida de las exigencias de cada juego en concreto, pero el mínimo se establece en procesadores Pentium o FX de AMD que tengan dos núcleos y cuatro hilos.
• Equipos para trabajo intensivo: hablamos de aplicaciones que pueden hacer un aprovechamiento óptimo de procesadores multihilo. En estos casos el mínimo lo encontramos en procesadores de cuatro núcleos.

Esos tres puntos nos dan una base simple pero muy útil sobre la que podemos empezar a construir la decisión que nos llevará a elegir correctamente nuestro procesador.

Arquitectura, modelos y proceso de fabricación

Hemos empezado diciendo que a la hora de elegir el procesador no todo son núcleos y MHz, y aquí tenemos la primera prueba.

Cuando tenemos claro qué uso vamos a dar al procesador debemos empezar a considerar las diferentes arquitecturas que existen, los diferentes modelos y los procesos de fabricación.

Actualmente Intel comercializa tres grandes arquitecturas a nivel de consumo general:

• Skylake: basada en proceso de 14 nm y se utiliza en las gamas Celeron, Pentium, Core i3, Core i5 y Core i7.
• Kaby Lake: basada en proceso de 14 nm y se utiliza en las gamas Celeron, Pentium, Core i3, Core i5 y Core i7.
• Broadwell-E: basada en proceso de 14 nm y utiliza en la gama Core i7 Extreme.

Por su parte AMD comercializa dos grandes arquitecturas también a nivel de consumo general:

• Bulldozer: basada en proceso de 32 nm y se utiliza en las gamas Athlon, FX y en sus diferentes APUs que incluyen además un núcleo gráfico. En este grupo incluimos todos los derivados de la arquitectura Bulldozer, como Steamroller y Excavator que introdujeron cambios mínimos.
• ZEN: está basada en el proceso de 14 nm y se utiliza en los nuevos procesadores RYZEN.

El proceso de fabricación influye directamente en la eficiencia del procesador, es decir en la relación rendimiento por vatio. También influye en las temperaturas.

Por contra los cambios de arquitectura suelen indicar un aumento de rendimiento que puede derivar del aumento de núcleos, del incremento de la frecuencia de trabajo o de un mayor IPC (cantidad de instrucciones que puede procesar por ciclo de reloj). Sobre estos temas hablaremos más a fondo a continuación.

Instrucciones por ciclo de reloj (IPC)

Es una manera de medir el rendimiento bruto de un procesador, y una de las formas más sencillas de hacer referencia a las mejoras que introduce una nueva generación de CPUs frente a otra.

Cuando una CPU tiene mayor IPC que otra significa que ofrece un mayor rendimiento a pesar de tener el mismo número de núcleos y la misma frecuencia de trabajo que aquella. Dicho rendimiento siempre se valora a nivel mononúcleo.

Ejemplos en los que se ha producido un salto claro de IPC por el cambio de arquitectura:

• De Sandy Bridge (Core 2000) a Haswell (Core 4000), y de Haswell a Skylake (Core 6000).
• De Bulldozer y sus derivados a RYZEN.

Actualmente las arquitecturas con mayor IPC son las siguientes (ordenadas de mayor a menor):

1. Kaby Lake y Skylake de Intel (empate técnico, diferencias mínimas).
2. RYZEN de AMD.
3. Broadwell, Broadwell-E y Haswell-Haswell-E de Intel (empate técnico, diferencias mínimas).
4. Ivy Bridge y Sandy Bridge de Intel (empate técnico, diferencias mínimas).
5. Bulldozer de AMD.

De este punto debéis sacar en claro que un procesador con un mayor IPC tendrá núcleos más potentes y ofrecerá por tanto un mayor rendimiento.

A nivel de consumo general la mayoría de aplicaciones dependen principalmente de este elemento para ofrecer una buena experiencia de uso, así que una vez que hayamos cubierto el mínimo recomendado de núcleos debemos apostar por elegir una solución con el mayor IPC posible.

Número de núcleos e hilos

La mayoría de procesadores actuales vienen en configuraciones de dos y cuatro núcleos, aunque gracias a las tecnologías HyperThreading de Intel y SMT de AMD cada núcleo físico es capaz de manejar dos hilos en lugar de uno.

Los núcleos de un procesador son unidades lógicas que cuentan con unidades de enteros y de coma flotante para llevar a cabo operaciones fundamentales para interpretar las instrucciones derivadas del sistema operativo, lllevando a cabo intervalos de entrada y de salida.

Cuando un procesador cuenta con varios núcleos es posible repartir las cargas de trabajo entre estos, lo que significa que por ejemplo una  CPU de ocho núcleos podrá sacar adelante más tareas de forma simultánea que uno de dos núcleos, aunque esto depende del IPC de cada núcleo, de su frecuencia de trabajo y de la propia optimización del software que utilicemos.

Si una aplicación no está diseñada para utilizar más de dos núcleos de nada nos servirá contar con un procesador de cuatro núcleos o más y el mismo acabará desaprovechado.

Antes de cerrar este tema debemos tener en cuenta que no todos los núcleos son iguales. En el caso de los procesadores basados en la arquitectura Bulldozer y sus derivados AMD utilizó una estructura de dos núcleos de enteros para cada núcleo de coma flotante.

Esto supone que los FX de ocho núcleos tienen ocho unidades de enteros pero sólo cuatro de coma flotante, lo que significa que su rendimiento es inferior al de un auténtico procesador de ocho núcleos completos.

Por contra los hilos se conocen también como núcleos virtuales. Son una forma de aumentar la capacidad de paralelización en procesadores multinúcleo, ya que actúan elevado a dos la cantidad de hilos o tareas que puede llevar a cabo de forma simultánea un núcleo físico.

Así los procesadores Pentium G4560 cuentan con dos núcleos físicos pero «emulan» cuatro núcleos gracias a la tecnología HyperThreading. Lo mismo ocurre con los RYZEN 5 1400, que tienen cuatro núcleos pero emulan ocho gracias a la tecnología SMT.

En algunos casos esto ayuda a mejorar considerablemente el rendimiento, especialmente cuando hablamos de procesadores con un bajo conteo de núcleos físicos.

Velocidad de trabajo

La velocidad de trabajo o frecuencia de reloj indica la frecuencia a la que conmutan eléctricamente los transistores que encontramos en el procesador, es decir, el ritmo al que abren y cierran el flujo de una corriente eléctrica.

Por ejemplo si un procesador es especificado con una frecuencia de reloj máxima de 3 GHz los transistores que lo componen serán capaces de conmutar el flujo de una corriente 3 x 10⁹ veces por segundo.

Expresado en palabras más cercanas podemos decir que es una de las formas más sencillas de expresar el rendimiento bruto de un procesador y que a más MHz-GHz mejor, aunque con matices.

Cada núcleo trabaja a su propia frecuencia y tiene su propio IPC, lo que significa que por ejemplo una CPU Sandy Bridge de cuatro núcleos a 3,5 GHz ofrecerá un rendimiento inferior comparada con una CPU Skylake de cuatro núcleos a 3,2 GHz.

En aplicaciones multihilo un mayor número de núcleos-hilos también puede elevar el rendimiento de procesadores con menor frecuencia de trabajo.

Es importe tenerlo muy en cuenta ya que ni frecuencia de trabajo ni conteo de núcleos son valores absolutos para dar por sentado el rendimiento comparado de una CPU.

Memoria caché L3

Es sin duda uno de los grandes desconocidos. La memoria caché L3 llegó como algo “revolucionario” de la mano del Pentium 4 Extreme Edition de Intel allá por 2003.

Aquella CPU contaba con 2 MB de caché L3 y como podemos ver en la gráfica lograba marcar una diferencia considerable. A día de hoy la mayoría de las CPUs que ofrecen Intel y AMD cuentan con memoria caché de tercer nivel, así que la evolución ha sido positiva y dicho elemento se ha convertido en algo habitual en las CPUs tanto de gama alta como de gama media y baja.

La memoria caché de tercer nivel actúa como una pequeña reserva de memoria que incorpora el procesador y que resulta mucho más rápida que la memoria RAM.

Con ella se pueden evitar tareas de procesado redundantes, ya que la caché L3 guarda datos y operaciones ya realizadas por el procesador que se consideran como básicas y a las que se puede tener acceso directo cuando sea necesario.

De esta manera se evita volver a generar cargas de trabajo innecesarias que puedan llegar a saturar el procesador.

Notas finales

Como hemos anticipado para elegir bien el procesador de nuestro equipo no todo son núcleos y MHz. Podríamos hablar también del tema de la plataforma y de las memorias pero extendería este artículo en demasía y acabaría quedando como algo excesivamente complejo.

De lo expuesto podemos sacar una serie de conclusiones interesantes que os vamos a dejar resumidas a continuación:

• Si vamos a montar un equipo para ofimática y tareas básicas como navegación web y multimedia la mejor opción sería un procesador de dos núcleos, bajo consumo y alto IPC fabricado en proceso de 14 nm, como el Celeron G3900.
• En caso de que vayamos a montar un equipo para juegos el mínimo sería un procesador con cuatro hilos y alto IPC como el Pentium G4560. El nivel óptimo lo tendríamos a partir de un Core i5 4570 o un RYZEN 5 1400.
• Para equipos de alto rendimiento que sirvan tanto para trabajar en entornos multihilo como para disfrutar de un alto desempeño en juegos el mínimo recomendable lo tenemos en los procesadores Core i7 4790K o en un RYZEN 1500. El nivel óptimo estaría a partir de un Core i7 6800K o un RYZEN 1600.

Enlaces de interés:

Procesadores y cuellos de botella, ¿qué procesador es el mínimo para cada tarjeta gráfica?

Los mejores procesadores del mercado (junio de 2017).

Recopilación de guías en MC.