211service.com
Manía multinúcleo
Este artículo es la parte 1 de una serie de dos partes; la parte 2 aparecerá el viernes 16 de diciembre.
Cuando no puedes hacer que un microprocesador funcione más rápido, ¿qué haces? Combina dos o más núcleos de microprocesador, por supuesto.
Intel y AMD, los principales rivales de la industria, ya han introducido chips de doble núcleo para computadoras de escritorio. Y ese es solo el comienzo de una tendencia que podría traer un cambio importante a las PC: el procesamiento multinúcleo. Ambos fabricantes de chips líderes esperan incluir cuatro núcleos en chips de PC de escritorio para 2007. Y los investigadores de Intel están investigando cómo poner decenas o incluso cientos de núcleos en un solo chip.
Tanto los fabricantes de chips como los de PC necesitan chips multinúcleo por una razón importante: se han quedado sin margen de rendimiento en los diseños existentes. (Durante años, los fabricantes de chips han agregado transistores y han aumentado las velocidades de reloj para que los procesadores funcionen más rápido. Pero las velocidades de reloj solo se pueden aumentar hasta cierto punto antes de que un chip irradie demasiado calor dentro de la carcasa de la PC).
Pero, ¿por qué el usuario medio de PC necesita dos, cuatro u ocho núcleos en un chip? Para empezar, piense en la multitarea. Yo llamo a la multitarea la 'aplicación asesina' silenciosa, dice Shane Rau, gerente de programa de investigación de semiconductores en la firma de investigación de mercado IDC. Hoy en día, todas las aplicaciones que estamos usando están apagando el procesador hasta la muerte.
La mayoría de las aplicaciones individuales ya se ejecutan bien, por sí solas. Pero, como cualquier usuario de Windows sabe, ejecutar varios programas simultáneamente, digamos, un procesador de texto, un reproductor de audio y un software antivirus, eventualmente hará que aparezca el reloj de arena no deseado. El procesamiento multinúcleo podría terminar con ese período de espera.
Además, dadas las amenazas de seguridad en constante cambio de hoy, los requisitos de multitarea solo aumentarán, dicen los observadores de la industria. La mayoría de las personas continuarán usando más aplicaciones simultáneamente, mientras que las PC necesitarán ejecutar más programas de seguridad en segundo plano solo para protegerse.
En particular, las tareas de transmisión de audio y video pueden acaparar los recursos del microprocesador. Intel cree que los núcleos múltiples serán mucho mejores en tareas como descargar videos desde una PC a un reproductor multimedia personal. Y los próximos procesadores multinúcleo de Intel funcionan mejor que los originales, lo que podría conducir a diseños innovadores de carcasas para computadoras portátiles y de escritorio. El chip de doble núcleo de la compañía, apodado Yonah, debutará a principios de 2006.
En el International Consumer Electronics Show en Las Vegas el próximo mes, el fabricante taiwanés de PC AOpen planea hacer una demostración de una máquina impulsada por Yonah del tamaño de la computadora de escritorio Mac mini de Apple, que mide 17 centímetros de ancho, 17 centímetros de profundidad y 5 centímetros de alto. Yonah jugó un papel importante en la reciente decisión de Apple de comprar chips Intel, según Kevin Krewell, editor en jefe de In-Stat Informe del microprocesador , porque Yonah permitirá portátiles Powerbook más rápidos.
Errores de la primera ronda
Los primeros chips de doble núcleo, como el Pentium D de Intel, recibieron críticas mixtas, principalmente porque sus ganancias de rendimiento no eran impresionantes cuando se ejecutaba software diseñado para procesadores tradicionales de un solo núcleo. Para aprovechar realmente el poder de los chips de doble núcleo o multinúcleo, las aplicaciones de software deben escribirse o reescribirse para aprovechar dos o más núcleos, un proceso llamado multiproceso.
Los programadores ya han incorporado subprocesos múltiples en los sistemas operativos Windows XP, Linux y Mac OS X, por lo que pueden utilizar el poder de una CPU en las tareas en segundo plano del sistema y la otra CPU en, por ejemplo, una aplicación exigente como la visualización de video. Por otro lado, muchos proveedores de aplicaciones, incluidos los fabricantes de juegos, aún no han revisado sus aplicaciones.
Actualmente, tenemos software de subprocesos múltiples en aplicaciones de servidor escalables, pero es más raro en aplicaciones cliente para computadoras de escritorio, dice Krewell. Adobe ha adoptado el multiproceso para software de creación de contenido, incluido Adobe Photoshop; pero la mayoría de las otras empresas de software de aplicaciones aún no lo han hecho.
Además, esta primera ronda de chips, incluidos el Athlon 64 X2 Dual-Core de AMD y el Pentium D de Intel, aún producen más calor del que les gustaría a los diseñadores. Eso obliga a los núcleos duales a reducirse a veces y funcionar a menos de sus velocidades máximas potenciales de reloj. Entonces, de hecho, los jugadores y otros usuarios de aplicaciones de alta intensidad suelen ser prudentes al usar una PC basada en un potente chip de un solo núcleo como el Athlon 64 FX de AMD.
Una ola más grande de aplicaciones multiproceso llegará cuando el sistema operativo Windows Vista de Microsoft se lance en el otoño de 2006, dice Rau de IDC.
Igual de importante, la próxima generación de chips Intel de doble núcleo consumirá menos energía, manteniéndose frescos sin compromiso. Con el nombre en código Conroe para computadoras de escritorio, Merom para computadoras portátiles y Woodcrest para servidores, estos chips también deberían debutar en el otoño de 2006.
¿Ocho es suficiente?
Los diseños multinúcleo serán la tendencia dominante de microprocesadores durante esta década y en el futuro, según Intel y AMD. Para 2007, ambas empresas planean ofrecer microprocesadores de cuatro núcleos para PC de escritorio de consumo. E Intel podría introducir chips de ocho núcleos tan pronto como en 2008, predicen algunos analistas.
Hay que cronometrar la introducción del hardware con el software, dice Phil Hester, director de tecnología de AMD. Ir a dos núcleos es una respuesta bastante buena para muchas aplicaciones en la actualidad.
A medida que AMD planifica sus futuros chips, incluidos los de cuatro núcleos, debe equilibrar los costos de producción de chips y los beneficios del software. Por ejemplo, un chip con tres núcleos y una gran cantidad de memoria caché puede ofrecer más beneficios que un chip de cuatro núcleos, dice Hester. Esto se debe a que muchas aplicaciones, incluidas las más exigentes como Adobe Photoshop, utilizan la memoria caché para acelerar las tareas. Puede que tenga más sentido gastar en menos núcleos e incluir más caché, dice Hester.
Otra posibilidad que podría brindarles a los usuarios de máquinas multinúcleo una gran recuperación de rendimiento son los núcleos especializados diseñados para sobresalir en ciertas tareas, por ejemplo, gráficos, navegación web o tareas de seguridad. Es posible que un núcleo ejecute su flujo XML mientras que otro funciona con la PC estándar, dice Hester, y menciona que AMD está investigando este tipo de diseño.
Sin embargo, instalar más núcleos en un microprocesador es solo el comienzo de los desafíos de diseño que enfrentarán las empresas de hardware y software en la era del multiproceso. El procesador más rápido del mundo seguirá esperando si la memoria principal de un sistema no puede seguirle el ritmo. Y este problema aumentará si un chip tiene cientos de núcleos.
Próximamente mañana: Analizamos más de cerca los desafíos de hardware y software con múltiples núcleos. ¿Qué obstáculos deben superarse antes de que el procesamiento multinúcleo pueda cumplir su promesa?
Laurianne McLaughlin es una escritora de tecnología con sede en el área de Boston.