¿Cómo se mide el rendimiento de un microprocesador?

El rendimiento o la velocidad de un procesador depende, entre otros  muchos factores, de la frecuencia de reloj (generalmente dada en múltiplos  de hertzios) y de las instrucciones por reloj (IPC), que juntos son los  factores de las instrucciones por segundo (IPS) que puede ejecutar la CPU. 

Muchos de los valores de IPS comunicados han representado tasas de  ejecución «máximas» en secuencias de instrucciones artificiales con pocas  bifurcaciones, mientras que las cargas de trabajo realistas consisten en una  mezcla de instrucciones y aplicaciones, algunas de las cuales tardan más en  ejecutarse que otras.

El rendimiento de la jerarquía de memoria también  afecta en gran medida al rendimiento del procesador, una cuestión que  apenas se tiene en cuenta en los cálculos de MIPS. Debido a estos  problemas, se han desarrollado varias pruebas estandarizadas, a menudo  denominadas «benchmarks» para este fin -como SPECint-, para intentar  medir el rendimiento efectivo real en aplicaciones de uso común. 

Aunque ultimamente se está estandarizando el uso de aplicaciones en línea como son userbenchmark.com

Procesadores de varios núcleos y su mejora en el rendimiento

El rendimiento de procesamiento de los ordenadores se incrementa  mediante el uso de procesadores multinúcleo, que básicamente consiste en  conectar dos o más procesadores individuales (llamados núcleos en este  sentido) en un circuito integrado.

Lo ideal sería que un procesador de doble  núcleo fuera casi el doble de potente que uno de un solo núcleo.

En la  práctica, la ganancia de rendimiento es mucho menor, sólo un 50%  aproximadamente, debido a la imperfección de los algoritmos y la  implementación del software. Aumentar el número de núcleos de un  procesador (es decir, doble núcleo, cuádruple núcleo, etc.) incrementa la  carga de trabajo que puede manejar.

Esto significa que el procesador puede  manejar numerosos eventos asíncronos, interrupciones, etc., que pueden  hacer mella en la CPU cuando se ve desbordada. Estos núcleos pueden ser  considerados como diferentes plantas en un edificio, con  cada piso manejando una tarea diferente. A veces, estos núcleos manejarán  las mismas tareas que los núcleos adyacentes a ellos si un solo núcleo no es  suficiente para manejar la información. 

Aumento de complejidad en los Procesadores modernos

Debido a las capacidades específicas de las CPUs modernas, como el  hyper-threading y el uncore, que implican compartir los recursos reales de  la CPU con el objetivo de aumentar su utilización, la supervisión de los niveles de rendimiento y el uso del hardware se convirtió cada día en una tarea mucho más compleja. Como respuesta, algunas CPU implementan una lógica de hardware adicional que supervisa el uso real de  varias partes de una CPU y proporciona varios contadores accesibles para el  software; un ejemplo es la tecnología Performance Counter Monitor de Intel.

¿Cómo son los procesadores multinúcleo?

Las CPUs multinúcleo suelen tener varios núcleos de CPU en la misma matriz, conectados entre sí a través de una caché L2 o L3 compartida, un  bus en la matriz o un interruptor de barra transversal en la matriz. Todos los  núcleos de la CPU en la matriz comparten la interconexión

componentes con los que interconectar con otros procesadores y el resto del  sistema. Estos componentes pueden incluir una interfaz de bus frontal, un  controlador de memoria para interactuar con la memoria dinámica de  acceso aleatorio (DRAM), un enlace coherente de caché con otros  procesadores y un enlace no coherente con el puente sur y los dispositivos  de E/S. Los términos «multinúcleo» y «unidad de microprocesador» (MPU)  se han generalizado para referirse a una matriz con varios núcleos de CPU. 

RAM inteligente 

Una forma de evitar el cuello de botella de Von Neumann es mezclar un  procesador y una DRAM en un solo chip. 

 

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