Procesadores multi-núcleo

2. Panorama
   Actual
3. Descripción
   inicial
4. Antecedentes de los
   procesadores multinúcleo
5. Ejemplos
   de procesadores multinúcleo
6. Futuro de
   los procesadores multinúcleo
7. Conclusiones
8. Glosario

1. La presente monografía trata el tema de los
   procesadores multinúcleo, dando un
   panorama de porque se decidió fabricarlos, sus
   antecedentes, como trabajan. Además se muestra
   algunos procesadores multi-núcleos actuales, de Intel,
   de AMD. Se ha puesto énfasis en el procesador
   Cell, por su potencial y su capacidad.

   Este trabajo
   pretende dar una vista amplia de los procesadores
   multinúcleo. Para mayores detalles se puede consultar
   la bibliografía.

2. Introducción

   La fuerte competencia 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 65nm), el problema de la
   generación de calor a
   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
   (obtenido por el Pentium 4
   Prescott), necesitan grandes disipadores y ventiladores
   porque generan mucho calor. No se podía continuar
   fabricando procesadores de la misma manera, se estaba
   llegando a un "estancamiento"; 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.

3. Panorama
   Actual

   Los procesadores multi-núcleo son un
   procesador que contiene dentro de su empaque a
   varios núcleos o "cerebros". La mayoría de los
   procesadores son mono-núcleo, o sea tienen un solo
   cerebro.
   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.

   Es como cuando a una persona le
   dan muchos trabajos por hacer, si otro lo ayuda entre los dos
   pueden dividirse el trabajo
   y terminar más rápido. Si 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 más
   paralelizables.

   Como historia se
   puede decir que el primer procesador multinúcleo en el
   mercado
   fue el IBM Power 4 en el año 2000. Una alternativa a
   los procesadores multinúcleo son los sistemas
   multiprocesadores, que consisten en una placa madre que
   podía soportar desde 2 a más procesadores. El
   rendimiento es bastante bueno, pero también es
   bastante caro.

4. Descripción inicial

   Los procesadores 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 paralelo se utiliza en
   Computación Paralela y la Computación
   Distribuida.

   HyperThreading

   Esta tecnología fue creada por Intel, para
   los procesadores Pentium 4 más avanzados. El
   Hyperthreading hace que el procesador funcione como si fuera
   dos procesadores. Esto fue hecho para que tenga la
   posibilidad de trabajar de forma multihilo (multithread)
   real, es decir pueda ejecutar muchos hilos
   simultáneamente.

   Un procesador con la tecnología
   Hyperthreading tiene un 5% más de transistores
   que el mismo procesador sin esa tecnología.

   

   Los dos procesadores lógicos, que posee el
   procesador hyperthreading, tienen su propio estado de
   la arquitectura:
   registros de
   control,
   registros de datos,
   registros de depuración, etc. y el APIC (controlador
   avanzado de interrupción programable). Los dos
   procesadores lógicos comparten la memoria
   caché, la interfaz del bus del
   sistema,
   etc.

    

5. Antecedentes de los procesadores
   multinúcleo