Procesadores Multinucleo

White paper:
Procesadores multinúcleo

Introducción
El presente documento trata el
tema de los procesadores
multinúcleo,
dando
un
panorama de por qué se
decidió
fabricarlos,
sus
antecedentes, como trabajan.
Además se muestran algunos
procesadores
multi-núcleo
actuales, de Intel y de AMD. Se
ha puesto énfasis en el
procesador
Cell,
por
su
potencial y su capacidad.

Panorama actual
La fuertecompetencia en el mundo de los procesadores, especialmente
entre Intel y AMD, ha producido que la tecnología actual de fabricación de
procesadores esta llegando a sus límites. Cada vez la miniaturización de
los componentes del procesador es más difícil (el límite de construcción
del silicio ronda los 15-20nm, donde el silicio empieza a ceder por falta de
consistencia, ya se ha llegado a los 45nm), elproblema de la generación
de calor ha aumentado, produciendo que sea más difícil aumentar la
frecuencia principal del procesador. Todos estos problemas dificultan el
aumento de rendimiento de los procesadores.
Los procesadores actuales no sobrepasan los 3,8 Ghz con refrigeración
por aire (core i7 y Phenom II), necesitan grandes disipadores y
ventiladores porque generan mucho calor. No se podíacontinuar
fabricando procesadores de la misma manera, se estaba llegando a un
"estancamiento", por lo que era necesario tomar otro camino, utilizar otra
variable que hiciera que el rendimiento del procesador aumentará.
Entonces, basándose en el procesamiento en paralelo, se empezaron a
construir los procesadores multi-núcleo.

Descripción inicial
Los procesadores multi-núcleo son un procesador quecontiene dentro de
su empaque a varios núcleos o "cerebros". La mayoría de los
procesadores son mono-núcleo. Mientras un procesador mono-núcleo
tiene un solo cerebro para ejecutar procesos, un procesador multi-núcleo
puede repartir los procesos entre sus varios cerebros para su posterior
ejecución.

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Es como cuando a una persona le dan muchos trabajos por hacer, si otro
lo ayudaentre los dos pueden dividirse el trabajo y terminar más rápido.
Si a los dos les toca hacer un solo trabajo, si este es divisible, entonces
los dos lo también lo harán mas rápido. Pero si el trabajo no es divisible,
entonces en ese caso uno solo lo haría.
Por eso las aplicaciones que sacan más provecho de estos procesadores
multinúcleo son aquellas que pueden generar muchos hilos de ejecución(thread) como las aplicaciones de audio/video, cálculo científico, juegos,
tratamiento de gráficos en 3D, etc.
Pero de todas maneras siempre hay aplicaciones que no se dividen en
hilos de ejecución, que no aprovechan por completo estos procesadores.
Pero estos procesadores pueden ejecutar varias de estas aplicaciones al
mismo tiempo.
Solo cuando uno ejecute una sola aplicación que no sea paralelizable(no
se pueda descomponer en hilos) es cuando no se aprovecha el potencial
de procesamiento que tienen estos procesadores.

Actualmente muchos programas son poco paralelizables (excepto en los
sectores donde se usan supercomputadoras, sistemas distribuidos y
paralelos, etc.), pero se pueden ejecutar muchos de ellos a la vez. Con el
auge de estos procesadores, saldrán aplicaciones másparalelizables.
Como historia se puede decir que el primer procesador multinúcleo en el
mercado fue el IBM Power4 en el año 2000. Una alternativa a los
procesadores multinúcleo son los sistemas multiprocesadores, que
consisten en una placa madre que puede soportar desde 2 a más
procesadores. El rendimiento es bastante bueno, pero también es
bastante caro.

Antecedentes de los procesadores multinúcleo
Losprocesadores multinúcleo se basaron en los sistemas distribuidos, la
computación paralela, y las tecnologías como el Hyperthreading; que
mostraban como dividir el trabajo entre varias unidades de ejecución.
Procesamiento en Paralelo: El procesamiento en paralelo es la división de
una aplicación en varias partes para que sean ejecutadas a la vez por
diferentes unidades de ejecución. El procesamiento en...