De todos los componentes que tiene un computador moderno, tal vez ninguno es tan interesante como el procesador. También llamado CPU —por la sigla en inglés Central Processing Unit o Unidad Central de Procesamiento— es el encargado de manejar todos los llamados de los programas que se ejecutan, además de manejar temas como el rendimiento de la memoria y de repartir tareas a través de todos los componentes.
Es sin duda alguna uno de los componentes que tienen un mayor impacto en el rendimiento de un computador, y su desarrollo a lo largo de las décadas ha sido bastante acelerado. Tuvo inicios rudimentarios, con tubos que se encargaban de manejar las operaciones en computadores análogos, y hoy manejan las aplicaciones más avanzadas en los servidores actuales.
Tendencias para el 2020 en procesadores
2019 fue un año bastante movido en el mercado de los procesadores. Como parte de la lucha entre Intel y AMD hemos visto un cambio de líder en el mercado. Por primera vez en más de 12 años, AMD no sólo alcanzó a Intel en temas de rendimiento, sino que lo sobrepasó en algunas mediciones y ahora tiene algunos de los procesadores más potentes del mercado. En las reseñas de su procesador 3970X, AMD demostró estar por encima de casi todos las pruebas en entornos de escritorios.
La tercera generación de AMD Ryzen está fundada en la tecnología de 7nm de TSMC. Intel, mientras tanto, todavía tiene su línea Coffee Lake corriendo en 14nm. Además de la diferencia en tamaño, los procesadores de AMD tiene una ventaja térmica y de consumo de poder que los hacen superiores a los de Intel.
Durante el 2020, se espera que Intel pueda hacer el salto hacia los 10nm, que técnicamente debería ponerlos a un nivel similar del que tiene AMD. Pese a esto, AMD ya está planeando la cuarta generación de Ryzen, que además de introducir mejoras en consumo energético y de rendimiento, también estarán basados en la plataforma de 7nm+.
Hablando sobre la densidad de transistores, la tecnología de 10nm de Intel es equiparable a los 7nm de AMD pese a la diferencia en tamaño. De la misma forma, una plataforma más pequeña significa más eficiencia en el consumo de energía. Por último, también se espera que con el salto a los 10nm, Intel aumente su caché y mejore así el rendimiento en tareas intensivas, como rendering y creación de video.
Por si fuera poco, AMD también tiene previsto lanzar su procesador más potente: el Ryzen Threadripper 3990X. No sólo cuenta con 64 núcleos y 124 hilos corriendo simultáneamente, sino que cuenta con PCI Express 4.0 y soporte hasta 4TB de RAM. Con este lanzamiento, AMD apunta a ganar mercado dentro del mercado de los servidores y centros de datos.
Si AMD continúa con el ritmo que ha seguido en el 2019, debería gozar de la misma ventaja que ha ganado, e incluso llegar a doblar su participación en el mercado de los procesadores.
Por otro lado, el mercado de los procesadores móviles parece que va a tener uno de sus años más movidos. La introducción de las nuevas redes 5G en países como China y Estados Unidos significa grandes cambios para Qualcomm y MediaTek.
Qualcomm ya anunció su nuevo Snapdragon 865, que contará con un módem 5G y otro módem 4G. Existen preocupaciones ya que esta implementación puede resultar en un consumo de batería acelerado. Ya existen pruebas sintéticas que muestran la mejora en el rendimiento.
MediaTek también anunció el Dimensity 1000, con el cual inicia la línea de SoC dedicados a 5G. En resultados preliminares, el Dimensity 1000 estaría por encima del Snapdragon 855+ y del Kirin 990. Todavía queda por verse cómo será comparado con el 865, aunque en términos de especificaciones la variación no es demasiada. Durante el CES 2020, MediaTek también anunció el Dimensity 800, su nuevo chip 5G de gama media que también representa una de sus apuestas más fuertes.
Con esta entrada, MediaTek busca ir por el mercado de alta gama que siempre ha estado dominado por Qualcomm. Debido a esto, el nombre Dimensity es el designado para reemplazar a Helio y marcar el comienzo de la era 5G dentro de la compañía. Por otro lado, no podemos olvidarnos de Samsung con Exynos, Huawei con Kirin y Apple con su A12. Todos también van a entrar al mercado ofreciendo soluciones 5G.
Con tantos desarrollos, la pelea por los procesadores está más reñida que nunca. Esperamos que MediaTek reduzca por mucho la ventaja que tiene Qualcomm, mientras que anticipamos la respuesta de Intel al ímpetu que ha ganado AMD.
Pequeña historia de la CPU
La historia de la CPU comienza en 1926, cuando el Físico Julius Edgar Lillienfield propuso el concepto de un transistor basado en los campos magnéticos y las propiedades del cobre. Sin embargo, debido al rezago en la industria de la época, no era posible construir dicho aparato.
Un transistor es un dispositivo semiconductor que amplifica o que funciona como un interruptor eléctrico para la electricidad que recibe. En otras palabras, es capaz de recibir energía constante pero de emitir señales binarias de 0 o 1 dependiendo de la instrucción.
Antes de la era de los transistores, las unidades de procesamiento eran realizadas de forma analógica, por medio de tarjetas perforadas o de tubos de vacío para los computadores más potentes. Esto cambiaría en 1947, cuando desde Bell Labs se crearía el primer transistor de la historia, cambiando por completo el avance de la computación. Los científicos participantes ganarían el Premio Nobel de Física en 1956.
A partir de ese momento, los procesadores ya no debían estar basados en formas analógicas, sino que pasaron por completo a ser dispositivos electrónicos. Fue en la década de los 60 que se fundaron dos de las compañías que hoy en día todavía son los referentes en procesadores: Intel y AMD.
Intel —Integrated Electronics— fue fundado en 1968 en Mountain View, California. Es gracias a la ingeniería de Intel que el el mundo pudo ver por primera vez en la historia un microprocesador moderno: el Intel 4004.
Además de ser del tamaño de la uña de un pulgar, contaba con la misma capacidad de procesamiento que el computador más potente de 1946 que ocupaba un cuarto entero. Dentro del procesador habían 2.300 transistores que manejaban todo el computador.
Por su parte, AMD fue fundada un año después, en 1969, en Sunny Vale, California. Aunque AMD no tenía a su disposición la misma capacidad de ingeniería de Intel, las dos compañías se han vuelto los dos más grandes rivales en el mercado de los microprocesadores.
Gordon Moore, cofundador de Intel, explicó lo que hoy en día se conoce como la Ley de Moore. Esta ley consiste en que aproximadamente cada dos años el número de transistores en un circuito integrado va a duplocarse.
Aunque la Ley fue publicada por Moore en 1965, incluso hoy en día se mantiene relevante. No solo eso, sino que además hoy en día tenemos circuitos que doblan el número de transistores y que reducen su tamaño. El Intel 4004 tenía un tamaño de 10.000 nm. Hoy en día, AMD tiene en el mercado procesadores de 7 nm con un aproximado de 19.000 millones de transistores.
Procesadores móviles y SoC
Y aunque todo el desarrollo de los procesadores en computadores estaba pensado para aplicaciones de escritorio, hacia finales de la primera década de los 2000 Apple presentó un dispositivo que cambiaría la forma en que nos comunicamos: el iPhone.
A medida que los teléfonos inteligentes ganaron relevancia, también necesitaban de una alta capacidad de procesamiento. Aunque Qualcomm y MediaTek (dos los dos mayores competidores en procesadores para teléfonos) fueron fundadas como compañías celulares, cambiaron su modelo en la primera década del milenio.
La Ley de Moore también aplica para los procesadores móviles y, de hecho, se emplean los mismos modelos de fabricación que en el mercado de los computadores de mesa. Sin embargo, las arquitecturas sobre las que están diseñados son distintas. Es por esta razón que un computador no puede correr aplicaciones para celulares de forma nativa y viceversa.
Hoy por hoy, el procesador móvil más potente es el Qualcomm 855+, que cuenta con 8 núcleos y puede tener hasta 16GB de RAM.
Cabe anotar, sin embargo, que es mucho más común ver el término SoC para referirse a la unidad central de los teléfonos. SoC —System On Chip en inglés o sistema en un chip— significa no solo la CPU del teléfono, sino además los módulos de RAM, el módem 4G o 5G que viene integrado y la GPU que se encarga de las aplicaciones gráficas.
A diferencia de los computadores de escritorio, es mucho más común ver que en el mercado de los teléfonos se ofrece un paquete completo que ya incluye todos los componentes básicos de funcionamiento.
Evolución de los procesadores
| Fabricante | Modelo | Frecuencia | Número de transistores | Año | Relevancia |
|---|---|---|---|---|---|
| Intel | 4004 | 740 kHz | 2.300 | 1971 | Primer microprocesador |
| intel | 8080 | 3,125 MHz | 6.000 | 1974 | El estandar de la época, base del 8086 |
| Motorola | 68000 | 25 MHz | 68.000 | 1979 | Integrado en Apple Macintosh y Commodore Amiga |
| Intel | i860 | 40 MHz | 1'000.000 | 1989 | Primero con un millón de transistores |
| AMD | AM386 | 40 MHz | 275.000 | 1991 | Posicionó a AMD como competidor directo de Intel |
| intel | Pentium | 60 MHz | 3'100.000 | 1993 | Primero de la línea Pentium, todavía existente en el 2019 |
| AMD | K5 | 133 MHz | 4'300.000 | 1996 | Primero desarrollado enteramente por AMD |
| AMD | Athlon | 1 GHz | 22'000.000 | 1999 | Primer procesador en romper la barrera de 1 GHz |
| AMD | Athlon 64 | 1 GHz | 105'900.000 | 2003 | Primer procesador basado en la tecnología de 64 bits |
| Intel | Xeon 7400 | 2.13 GHz | 1.900'000.000 | 2008 | Rompe la barrera del billón de transistores |
| AMD | Epyc Rome | 3.35 GHz | 39.540'000.000 | 2019 | Mayor número de núcleos en el mercado (64 núcleos y 124 hilos) |
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Imagen principal: Brian Kostiuk en Unsplash.
