DEBILIDADES EN LA ARQUITECTURA DE PROCESADORES AMD E INTEL EN CUANTO AL RENDIMIENTO EN LOS EQUIPOS COMPUTACIONALES

           UNIVERSIDAD ALEJANDRO DE HUMBOLDT[pic 1]

      FACULTAD DE INGENIERÍA

 CARRERA INGENIERÍA EN INFORMÁTICA

DEBILIDADES EN LA ARQUITECTURA DE PROCESADORES AMD E INTEL EN CUANTO AL RENDIMIENTO EN LOS EQUIPOS COMPUTACIONALES

Autor: Luis Carmona

Tutor: Robert Soto

Caracas, 19 de abril de 2020

Índice

Introducción………………………………………………………………………3

Capítulo 1…………………………………………………………………………5

Planteamiento del Problema………………………..……………………..5

Interrogantes de la Investigación………………………………………..10

Objetivos de la Investigación…………………………………………….10

Objetivo General………………………………………………………….10

Objetivos Específicos……………………..………………………………10

Capítulo 2………………………………………………………………………..11

TDP………………………………………………………………………..11

Thermal Throttling……………………………………………………….12

Turbo Boost……………………………………………………………….12

Capítulo 3………………………………………………………………………..14

Vulnerabilidades en los Procesadores…………………………………..14

Procesadores de Bajo Consumo…………………………………………14

Optimizaciones…………………………………………………………....15

Hyper-Threading y SMT………………………………………………...15

Conclusiones……………………………………………………………...17

Referencias……………………………………………………………….19

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INTRODUCCIÓN

Hace medio siglo, los ordenadores representaban una herramienta computacional costosa pero indispensable en cualquier compañía que estuviera comprometida consigo misma a poseer altos niveles de producción y eficiencia, estos agilizaban en gran medida el tiempo requerido para la realización de tareas de grado profesional al tiempo que minimizaban la cantidad de errores causados por el factor humano, también se empleaban en centros de investigación donde se debían manejar y procesar cantidades ingentes de datos.

Posteriormente, se comenzó a analizar la idea de comercializar este tipo de equipos enfocados hacia las masas, se resaltaban las ventajas de poseerlos en diversas áreas, en el hogar como una herramienta para trabajar desde casa o simplemente enfocada al ocio, en centros de enseñanza como herramientas de estudio, etc., así fue como a inicios de los 80, estos se empezaron a producir en masa.

Cabe destacar, que la comercialización de computadoras hacia el público en general hizo de este un mercado naciente en ascenso al que muchas empresas tenían la intención de entrar, dos de las más influyentes por su participación en el desarrollo de microprocesadores y otras soluciones en semiconductores fueron Intel fundada en 1968 y AMD fundada en 1969. Más adelante, ambas empresas trabajaron para IBM en la fabricación de microprocesadores para posteriormente fabricar de forma independiente.

Hoy en día, estas dos compañías continúan a la cabeza de la producción mundial en el área de microprocesadores enfocados en laptops, ordenadores de escritorio y servidores sin competencia alguna, diseñando y puliendo constantemente las arquitecturas de los mismos para así ofrecer el máximo rendimiento posible en el marco de la rivalidad comercial entre ambas empresas.

En su haber, cada compañía ha producido una variedad de gamas de procesadores enfocados en satisfacer las necesidades de diversas áreas como la hogareña, la profesional y de la servidor, basadas en arquitecturas cuyo uso se extiende por meses u años hasta ser reemplazadas por la siguiente, la cual debe traer consigo mejoras en el rendimiento y eficiencia energética las cuales se logran a través de un conjunto de factores presentes en el diseño de las propias arquitecturas, llegando a haber casos como los vistos en las arquitecturas Bulldozer y Piledriver en la gama de procesadores FX de AMD, los cuales consumen altas cantidades de energía, llegan a alcanzar temperaturas muy altas y no poseen el rendimiento esperado pese a sus prestaciones a simple vista.

Por su parte, la presente investigación tiene como objetivo analizar las debilidades en la arquitectura de procesadores AMD e Intel en cuanto al rendimiento en los equipos computacionales. Su importancia radica en que mediante esta se podrán identificar los factores de una micro-arquitectura que afectan el comportamiento del microprocesador incidiendo en sus características de forma positiva y negativa, a la vez que se puntualizan las fallas y aciertos en dicha materia en las diferentes gamas de procesadores comercializados hoy en día, puntos que puedan facilitar la selección de alguno de estos según las tareas que se requieran realizar. Esta investigación es de tipo documental ya que se analizó y evaluó la información investigada aquí expuesta.

Así mismo, el capítulo I expone a detalle la problemática sobre la que versa la investigación, junto a los objetivos tanto general como específicos y las interrogantes formuladas a partir de estos.

Seguidamente, el capítulo II se centra en el desarrollo del objetivo específico N° 1, el cual se basa en determinar las fallas en la arquitectura de procesadores AMD e Intel en cuanto al rendimiento en los equipos computacionales atribuidos al consumo energético.

Por último, en el capítulo III expone el objetivo específico N° 2, el cual tiene como premisa identificar los errores en la arquitectura de procesadores AMD e Intel en cuanto al rendimiento en los equipos computacionales en relación con su capacidad reducida.

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

Planteamiento del Problema

Inicialmente, hayamos que dentro de un ordenador coexisten diversos componentes que realizan funciones específicas, dos de los más importantes son el CPU o unidad central de procesamiento encargado de realizar operaciones aritméticas y lógicas que permiten la ejecución de conjuntos de instrucciones, y la motherboard o tarjeta madre la cual es una placa de circuito impreso o PCB por sus siglas en inglés, esta interconecta físicamente la totalidad de los componentes para que trabajen juntos y en armonía, brindándoles la energía eléctrica y las conexiones de datos necesarias, tales como el puerto PCI-E para la tarjeta gráfica, los dimms para las memorias RAM, el zócalo del procesador, las conexiones sata para las unidades de almacenamiento, etc.  

Sin duda alguna, el microprocesador cuenta con una tarea crucial, ya que en el también se realizan diversos procesos que comunican el resto de componentes, este se encarga de abrir los accesos a la memoria para almacenar datos, envía información a la tarjeta de video o grafica para el procesamiento y representación visual al usuario a través de una rápida y continua sucesión de imágenes, ejecuta el sistema operativo y los programas que en él se manejen, etc., en síntesis, este se encarga del flujo de información dentro del ordenador.

A su vez, el microprocesador también contiene una serie de elementos que permiten su correcto funcionamiento, tales como las unidades aritméticas lógicas que le permiten realizar operaciones matemáticas básicas y otras más complejas a muy alta velocidad. La memoria cache que permite guardar información de manera muy rápida, pero posee una capacidad reducida. Los transistores, que representan la unidad mínima de procesamiento dentro del microprocesador y pueden encontrarse en cantidades de miles de millones dentro de este. También se encuentran las instrucciones que determinan los programas que pueden ejecutarse y los registros que almacenan conjuntos de instrucciones. A la conjunción de todos estos elementos, se le conoce como la arquitectura de un microprocesador.

Como señalan Gómez, S. Medina, J. Muñoz, D. Núñez, P. y Pérez, J. (2010):

“La palabra microprocesador (µP) procede de la contracción de microcircuit processor, y se aplica a los circuitos integrados que contienen un procesador o CPU. Una CPU es un circuito digital capaz de realizar operaciones aritméticas y lógicas a partir de un conjunto de instrucciones previamente almacenadas en forma de programa”. (p. 20)

Claramente, los ingenieros de ambas compañías buscan de forma exhaustiva la mejor configuración en los elementos que forman parte de estas arquitecturas para así ofrecer el mejor rendimiento y eficiencia posible, ya que, desde hace unos años, ha habido un gran incremento en el interés por parte de los usuarios en las características positivas y negativas de los procesadores que se comercializan actualmente, al mismo tiempo, hay mucha más información circulando sobre este tema en diversas plataformas online por lo que resulta mucho más difícil aprovecharse de la desinformación de los consumidores por parte de los fabricantes.

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