Cada vez hay más núcleos de CPU. ¿Cuáles son los beneficios de tener múltiples núcleos?

De hecho, para decirlo sin rodeos, es demasiado difícil fabricar un procesador súper de un solo núcleo. Hay dos formas de mejorar el rendimiento de un solo núcleo de su procesador. Uno es mejorar el IPC del procesador mediante mejoras arquitectónicas y el otro es aumentar directamente la frecuencia del procesador. Las mejoras arquitectónicas requieren mucho tiempo y recursos. Si bien Intel y AMD obtienen nuevas arquitecturas cada año, en realidad pasan la mayor parte de su tiempo modificando la arquitectura original para mejorar el rendimiento, lo que no sólo es más fácil y rápido, sino también menos fácil de anular. Aunque los cambios importantes en la arquitectura pueden generar mayores mejoras en el rendimiento, a veces provocan fallas y productos que no se ajustan bien. Core de Intel, Sandy Bridge y la arquitectura Zen de AMD son buenos ejemplos positivos, mientras que los contraejemplos son los procesadores Pentium 4 de Intel y Bulldozer de AMD.

Aumentar la frecuencia del procesador no es una cuestión sencilla. La frecuencia de un procesador no sólo está relacionada con la arquitectura, sino también con la tecnología de proceso utilizada. Básicamente, la Ley de Moore ha expirado. Con la llegada de los límites físicos de los chips basados ​​en silicio, esta regla de oro que ha influido en la industria de los semiconductores durante 50 años ha dejado de ser válida. Desde el nodo de 28 nm, no ha mejorado mucho el rendimiento y el problema del consumo de energía se ha vuelto cada vez más grave.

Todos sabemos que cuanto más avanzada sea la tecnología de proceso (cuanto menor sea el número de procesos), mayor será el rendimiento de la CPU y menor será el consumo de energía y la generación de calor. Pero, en realidad, la cuestión es compleja. El consumo de energía de la CPU se puede dividir en consumo de energía estática y consumo de energía dinámico. El primero se debe principalmente a la corriente de fuga. Cuanto más avanzada sea la tecnología, mayor será la corriente de fuga y el consumo de energía dinámico puede alcanzar 1/2 *.

Para obtener frecuencias más altas, es inevitable un aumento de voltaje, pero cuando el voltaje es alto, el consumo de energía también lo es. En definitiva, la existencia de un consumo de energía estático y un consumo de energía dinámico determina que cuanto mayor sea la frecuencia de la CPU, más rápido aumentará el consumo de energía, lo que afectará seriamente al rendimiento del procesador porque es necesario bajar la frecuencia.

La ralentización de la tecnología de proceso impide aumentar significativamente la frecuencia de la CPU. Mucha gente pensará que existe una muy buena arquitectura de CPU que puede mejorar enormemente el rendimiento de IPC. En teoría, esta idea es posible, pero la realidad es cruel. La arquitectura de la CPU aún debe obedecer las leyes físicas de la tecnología de semiconductores. Incluso la mejor arquitectura de CPU no puede lograr esto sin tecnología avanzada.

En términos generales, mejorar el rendimiento de un solo núcleo es bastante difícil. ¿Existe una forma rápida y sencilla de mejorar el rendimiento de la CPU? Por supuesto, todos deben entender que un par de manos no es lo suficientemente rápido, simplemente agregue otro par de manos, y lo mismo ocurre con la CPU. Apilar más núcleos puede fácilmente duplicar el rendimiento, lo que aumentará el costo de producción del procesador, pero eso no es nada comparado con los costos de I+D de una arquitectura completamente nueva.