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¿Qué son los núcleos P-core y E-core?

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Si estás más o menos al día en cuanto a ordenadores y sus componentes ya sabrás de sobra que es esto de los procesadores con núcleos P-core y E-core.

Pues bien, este artículo va dirigido a aquellos lectores que o bien no conocen cuál es la diferencia entre esos procesadores con núcleos P y E o bien quieren profundizar y ampliar sus conocimientos.

Por supuesto también te mostramos como podrás identificar a los procesadores que no tienen esos cores especiales, así como conocer la diferencia que hay entre ambos tipos de núcleos, los P core y los E core.

Y ya puesto damos un repaso a algunos conceptos relacionados con el que a priori es el componente principal de un PC el procesador, y que algunos por desconocimiento no tendrán suficientemente interiorizados, así que empezamos por el principio.

¿Qué es un procesador o CPU?

Lo primero sería hablar brevemente de qué es un procesador, un procesador también denominado microprocesador, CPU o simplemente chip, es un componente informático encapsulado capaz de realizar procesos lógicos.

El procesador es el cerebro del ordenador, el lugar donde se procesan la mayoría de los cálculos matemáticos, de ahí su nombre de «procesador», es por tanto el elemento principal en el proceso de la información.

Su forma física habitual es la de un cuadrado o rectángulo prácticamente plano y en su base cuenta con muchas patitas o contactos que debe entrar en contacto con la placa base a través de un conector denominado socket.

En los procesadores a mayor potencia de procesador mayor velocidad en los procesos que tiene que llevar a cabo y por ende cualquier tarea a bien la acabará antes o bien podrá ofrecer una mayor o mejor información en el mismo tiempo.

Núcleos de procesador

Antiguamente los procesadores sólo tenían una unidad de cálculo en su interior, lo que se denomina núcleo.

Cuando se lanzaban nuevos modelos de procesador lo que se buscaba es que hiciesen su cálculo de una forma más veloz.

Esto se conseguía principalmente mediante dos métodos, el primero haciendo que el reloj que hace que el procesador tome un cálculo y lo realice vaya más rápido, siempre dando tiempo a que el procesador termine su cálculo de lo contrario tendríamos errores.

Y por otro lado mejorando la integración, es decir miniaturizando en cada generación un poco más los componentes internos del procesador, a veces de tamaño microscópico.

Es decir, metiendo más «puertas lógicas» y componentes dentro del mismo rectángulo de plástico del procesador. Esto hacía que pudiésemos incrementar las frecuencias de trabajo, el reloj comentado, sin que se produjesen errores de cálculo.

Claro que los límites del procesador son tanto físicos, donde caben 10 no caben 20, aunque sí quizá 12 o 14 optimizando los circuitos, como los límites térmicos, al integrar un mayor número de componentes y/o subir la velocidad de los mismos, el roce de los electrones entre sí provoca una mayor temperatura.

Esta temperatura al final pone en peligro la integridad del chip, que podía quemarse, así que la solución no es únicamente como antaño, esa de meter más y más componentes en un mismo espacio, se debe estudiar cómo mejorar la velocidad global del procesador sin recurrir únicamente a ese método.

Los diseñadores de chips se dieron cuenta que en determinadas operaciones la única unidad de cálculo que disponían los chips precursores no se estaba utilizando al completo, ya que un cálculo sencillo lo entregaba antes que un cálculo complejo, pero como el cálculo más lento era el que determinaba la frecuencia de reloj máxima para evitar fallos, se pasaba el tiempo esperando.

Recurrieron a tener un sistema de velocidad de reloj variable y no fija que podía ajustar la frecuencia de reloj a las necesidades del momento, esto mejoró significativamente el rendimiento de los procesadores, pero no en su potencia máxima si no en su rendimiento térmico.

Ya teniamos un límite mejorado, el térmico, y se seguía observando que al integrar una única unidad de procesador, los cálculos siguientes debían hacer una especie de cola hasta que el procesador acabase con la tarea anterior.

Para mejorar este aspecto y con ese margen térmico se inventaron una cosa que llamaron «interrupciones» de forma que al detectar que un proceso no aprovechaba el 100% del procesador se metía otro cálculo paralelo en el chip, esto hacía que el resultado final se viese claramente acelerado.

Pero alguien pensó, y si en lugar de interrupciones, ponemos dos CPUs funcionando a la vez en la misma placa, es decir tener un ordenador con dos unidades de cálculo trabajando de forma simultánea, y ahí aparecieron los ordenadores con varias CPUs, la potencia se elevaba.

Claro que la complejidad de construcción de las placas bases era mucho mayor al integrar dos procesadores en lugar de uno, y los errores y los cuellos de botella inherentes en la comunicación entre ambos procesadores hacía que dos procesadores no trabajasen el doble de rápido que uno, el incremento de potencia era exiguo, mientras que el incremento de precios era del doble o más.

Así que a sabiendas de que la solución era si no esa, parecida a esa, alguien pensó que el siguiente paso era encapsular dos unidades de cálculo, o CPUs dentro de un mismo «rectángulo de silicio», de esa forma no se perdía velocidad en los «cables» que conectaban a las CPUs separadas físicamente, a eso le llamaron hacer una CPU con dos núcleos.

La mejora fue radical. Hasta tal punto que posteriormente aparecieron procesadores de 4, 6, 8, 12 y más núcleos.

Núcleos físicos y núcleos lógicos

En los procesos, rara vez se utiliza toda la potencia de un único núcleo para una misma operación, por ello las denominadas interrupciones que permiten ejecutar dos instrucciones de forma simultánea por un mismo núcleo, evolucionaron hasta los ahora denominadas núcleos lógicos.

Los núcleos lógicos son por tanto ficticios, virtuales, el sistema operativo del ordenador cree que dispone de 8 núcleos, cuando realmente sólo tiene 4 de ellos, de ahí a que existan modelos con 4 núcleos y 8 hilos de ejecución.

Es decir los «hilos» son núcleos lógicos virtuales.

Procesadores con núcleos híbridos en un mismo chip

Núcleos de Rendimiento y núcleos de eficiencia

Si bien desde su creación todos los procesadores siempre se habían utilizado arquitecturas simétricas en cuanto a los tipos de núcleo, o lo que es lo mismo con núcleos de unas mismas prestaciones trabajando al unísono; hace ya algunos años se lanzaron al mercado procesadores que integraban diferentes tipos de núcleos de cálculo en su interior trabajando a diferente potencia.

Esta fue una innovación que se vió en los teléfonos móviles donde aparecieron por primera vez.

El objetivo principal de integrar diferentes tipos de núcleo diferenciados por su potencia bruta era poder hacer combinaciones de núcleos híbridas, donde se combinaban núcleos de alto rendimiento con núcleos de bajo rendimiento.

Gracias a ellos, cuando estamos jugando con el móvil a un videojuego se activa toda la potencia y con ella todos los núcleos más potentes del mismo, esto nos ofrece una mejor experiencia de juego.

Pero por el contrario, cuando tenemos el móvil en el bolsillo sin más tareas que las internas, esas que hace el móvil sin tu interacción, como la de ir consultando periódicamente si existen nuevas notificaciones, consultando la bandeja de entrada del correo, el mismo pone en marcha de sólo los núcleos eficientes.

Esto hará que la batería del móvil ofrezca unas cuantas horas más de uso al usuario antes de descargarse que si todos son núcleos de proceso de alta potencia.

Este tipo de diseños fue éxito, el usuario no sentía un deterioro prestacional a la hora de utilizar su móvil, si no más bien apreciaba claras mejoras, por un lado sentía la misma velocidad o incluso más que con su móvil anterior, un menor calentamiento y sobre todo una mejor autonomía entre carga y carga de batería.

El uso de los núcleos de bajo rendimiento o núcleos de eficiencia se aplicaba a tareas que no requería una gran capacidad de cálculo, como cuando está en marcha pero en nuestro bolsillo, o cuando efectuamos un simple desbloqueo del móvil para ver la hora y de paso revisar si tenemos notificaciones de mensajes o correos.

También los núcleos de alto rendimiento tiene potencia suficiente como para visualizar contenido previamente descargado y un sin fin de tareas que no requieren una alta potencia.

Sin embargo, al utilizar tareas exigentes como por ejemplo aquellas que requiere el uso de inteligencia artificial o un gran proceso de cálculo como un renderizado o un videojuego en el móvil, el sistema operativo utilizará los núcleos de mayor rendimiento tras detecta una mayor demanda prestacional.

Claro que al poner a trabajar a los núcleos de alto rendimiento, se consumen bastante más energía, afectando en equipos portátiles, pero de esta forma el equipo se mostrará suficientemente potente para ejecutar la tarea con éxito.

Si bien esto se lleva haciendo desde tiempo atrás en móviles, el uso de procesadores que combinasen núcleos de alto rendimiento con núcleos de alta eficiencia energética no se estaba utilizando hasta hace muy poco en ordenadores personales.

Aunque esto era algo que debía llegar a los ordenadores de escritorio, debido al avance en potencia de los teléfonos móviles que estaba poniendo en entredicho la necesidad de un ordenador en nuestras casas, se ha hecho de rogar.

Ahora ya tenemos la opción de poder comprar ordenadores con núcleos híbridos, veamos pues los tipos de núcleos que podemos encontrar en el mercado.

Tipos de núcleos en procesadores modernos

Tipo de núcleos en procesadores híbridos
Tipos de núcleo en procesadores híbridos.

En la actualidad tenemos dos tipos de núcleos en los procesadores de nueva generación, por un lado los denominados E-core y por el otro los P-Core, veamos sus diferencias a continuación.

¿Qué son los núcleos E-Core?

Los núcleos denominados E-core son los denominados núcleos de alta eficiencia energética, la letra «E» es de la palabra inglesa «Efficiency».

Siendo por tanto los e-core los núcleos del procesador que menos consumen en un mismo chip, debido a que tienen una menor velocidad de reloj y una inferior capacidad de cálculo, también suelen ser núcleos que no recurren al denominado hyperthreading o multi-hilo por el cual se obtienen dos hilos de proceso por cada núcleo.

Aunque parece que son inferiores, y en cuanto a potencia de cálculo es así, la ventaja de los E core es que se benefician de un menor consumo y una menor generación de temperatura en el chip, lo que hará que se extienda la batería en portátiles y que las necesidades de refrigeración sean menores.

Acciones como la navegación en internet, tareas de ofimática y consulta de correo suelen ser cubiertas por los procesadores de eficiencia. No se precisa más.

¿Qué son los núcleos P-Core?

Estos son los núcleos de alto rendimiento, la letra P viene de «Performance» que significa prestaciones, el sistema operativo activará estos núcleos cuando lo sometamos a tareas pesadas.

La velocidad máxima de los mismos es claramente superior a los E core, además tienen turbo, ese extra de velocidad que pueden ejecutar por un tiempo determinado sin dañar el procesador, son siempre multi hilo, es decir, recurren al hyperthreading para doblar el número de hilos de proceso.

El tipo de tareas que activa los P Core puede ser bien variado, desde descomprimir o comprimir un archivo de vídeo a exportar fotos, aunque lo más destacable lo notaremos a la hora de jugar a videojuegos, exportar vídeos, añadir efectos en ellos o renderizar gráficos tridimensionales.

¿Pueden funcionar ambos tipos de núcleos a la vez?

Sí, y ahí es donde podemos extraer el máximo potencial de rendimiento en el PC pues todas las prestaciones de todos los núcleos, tanto p-core como e-core son sumadas lo que al final hace que la cantidad de hilos de proceso disponibles sean superior.

Por ejemplo un procesador con 6 núcleos P y 4 núcleos E dispondrá de 10 núcleos de proceso y en cuanto a hilos, si los hilos P son multi -hilo tendremos 6 x 2 = 12 hilos, a los que les podremos sumar los 4 hilos de los E core para obtener un total de 20 hilos de proceso.

Obviamente en esos momentos donde se sumen la potencia de ambos tipos de núcleo será cuando el procesador tenga el mayor consumo energético y genere una mayor temperatura.

¿Són los núcleos E-core y P-Core exclusivos para portátiles?

No, estos procesadores con núcleos de ambos tipos existen tanto para PCs de sobremesa, sean Mac, Windows o Linux como para portátiles.

Obviamente es en portátiles donde notaremos el descenso una mayor duración de batería del portáitl cuando trabajamos con escasa carga de trabajo y el sistema desactiva los núcleos de P-core dejando los de eficiencia o E-core activados.

Esto en los sobremesa si bien se corresponde a una bajada en el consumo no lo apreciaremos de una forma tan directa, quizá en cuanto al ruido del sistema de ventilación, que será menor o inexistente cuando no sometamos al equipo a una alta carga de trabajo, también en la temperatura que generen y por supuesto se podrá notar en la factura del suministro de la luz en el caso de que usemos el ordenador durante un buen puñado de horas al día.

Ordenadores con procesadores de núcleos híbridos

En ordenadores la arquitectura x86 que se estaba empleando ofrecía núcleos simétricos, los cuales eran idénticos entre ellos a todos los niveles, incluido el nivel prestacional y el de eficiencia energética, por lo que no eran capaces de adecuar sus requerimientos de potencia y energía al tipo de trabajo que estaban haciendo.

Fue en algunos dispositivos PC, que si bien no acabaron de triunfar como aquellas primeras Microsoft Surface que no utilizaban Windows completo, si no que era una versión especial para sistemas con arquitectura ARM, donde se comenzaron a utilizar este tipo de procesadores con núcleos combinados.

Sin embargo, su triunfo no ha llegado hasta hace escaso un año, y ha sido de la mano de Apple con sus nuevos procesadores Apple Silicon, siendo el M1 original su abanderado.

Se trata de un procesador con 8 núcleos, de los cuales 4 de sus núcleos son denominados de alta eficiencia y los otros 4 son de alto rendimiento, si te fijas en la captura que te dejo por aquí al lado esta ilustra perfectamente como conserva energía el ordenador. Y es que mientras escribo este artículo apenas hago uso de los núcleos de rendimiento, y eso que tengo dos navegadores abiertos con más de 30 pestañas sumando ambos, Steam descargando algún juego y el correo electrónico abierto.

Procesador de Intel Alder Lake con núcleos híbridos

Durante el pasado 2021 Intel ha sido el primer fabricante de procesadores de PC que ha presentado procesadores con núcleos híbridos, es decir combinando de alto rendimiento con alta eficiencia.