(179) El primer CPU dual-core x86

(179) El primer CPU dual-core x86

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La llegada de los procesadores multinúcleo se inaguró con las CPU dual-core, cambiando así el mercado del hardware y software e iniciando una nueva era de la computación, la cual no se detiene hasta el día de hoy con chips que muestran cada vez mayor cantidad de núcleos.

Hoy en día ya estamos acostumbrados a tener chips con más de un núcleo físico tanto en PCs de escritorio como en notebooks, siendo casi inconcebible para alguien con más de $30 dólares en la billetera comprar algo que sea single-core. Pero este cambio en su momento fue tan significante como sucedió cuando se rompió la barrera psicológica de 1GHz en una CPU, y sin duda la apuesta casi simultánea que hicieron AMD e Intel para mover el mercado de consumidores hacia soluciones doble núcleo en el pasado rindió sus frutos en la actualidad, siendo éstos ya adoptados por toda la industria con gran éxito económico.

Así, se cambió el paradigma de “mientras más frecuencia, mejor”, convirtiéndolo en “mientras más núcleos, mejor”. Por su puesto, nosotros seguimos creyendo que “mientras mejor arquitectura, mayor frecuencia y más núcleos, mejor”.

¿Por qué multinúcleo?

Antes de entrar a detallar al chip pionero en los desktops de los usuarios comunes y corrientes, vale preguntarse el porqué de los fabricantes por optar hacia este camino. En una industria cuya carrera consistía básicamente por entregar la mayor frecuencia posible, tanto Intel como AMD e IBM se dieron cuenta de si se continuaba con el desarrollo de chips bajo este modelo, el consumo energético se haría insostenible e inaceptablemente alto. Se comenzó a pensar con mayor seriedad entonces en el gasto de las CPUs, pero al mismo tiempo había que seguir aumentando el rendimiento año a año y quedaban pocas opciones para mantener un ritmo decente en el acelerado mercado de la computación.

Es mejor que la información fluya por dos ríos que por uno solo

Se encontró entonces que la mejor opción para seguir escalando en rendimiento y no llegar a frecuencias alocadas, como los 10GHz que Intel se propuso con la microarquitectura NetBurst, era irse por un circuito integrado con dos procesadores individuales, o bien tomar dos die y ponerlos en un solo chip, como lo haría Intel.

Pese a aquello, la inclusión de chips de varios núcleos introdujo un problema de software que hacía a todos preguntarse si las aplicaciones podrían hacer un uso eficiente del hardware a disposición, requiriendo además ajustes en los sistemas operativos para entregar soporte a estas nuevas CPUs. Porque el código estaba hecho para ejecutarse en un sólo procesador, y continuaría funcionando de la misma manera bajo un dual-core, por lo tanto gran parte del potencial quedaría desperdiciado y además el rendimiento bajaría respecto a la competencia debido a que la gracia de estos chips es su rendimiento en conjunto para llevar a cabo múltiples tareas en menor tiempo, no correr de la forma más rápida posible un único hilo de ejecución.

Actualmente aún se está trabajando en solucionar esta dificultad de los programas para que efectivamente puedan ocupar de manera simultánea dos o más núcleos, tanto en el soporte por parte de los sistemas operativos como en nuevas tecnologías presentes en ellos, poniendo como ejemplo lo de Apple con Grand Central Dispatch en su OS Snow Leopard, que reparte la carga de cualquier aplicación a un bajo nivel hacia los núcleos disponibles.

Citando más situaciones, la compañía de videojuegos Valve adoptó el soporte en su motor gráfico Source y Crytek hizo lo mismo con CryEngine. Ejemplos como estos hay miles, y lo importante es que ya existe una maduración por parte de la industria en este tópico y una aceptación total hacia el multinúcleo.

Los inicios de una nueva era

Pentium Extreme Edition 840

Tan difícil como responder quién fue primero, si el huevo o la gallina, es encontrar efectivamente al primer exponente de los dual-core en el mundo. Así, lo mejor es entonces dedicarse al primer procesador que llegó al mercado de consumidores masivo, es decir, al desktop de todo quien quisiera usarlo para propósitos generales y no súpercomputadoras de universidad o servidores de Microsoft, teniendo que viajar a los laboratorios más recónditos de IBM para conseguir una muestra.

En tal caso, y pese a que AMD mostró al público el primer Opteron de esta clase corriendo un servidor Hewlett-Packard Proliant DL585 durante  agosto del año 2004, sería en el 2005 cuando Intel aterrizara con el Pentium Extreme Edition 840, adelantándose por semanas al Athlon 64 X2 de AMD y estrenando en las tiendas el primer doble núcleo accesible y enfocado al área de consumidores, cambiando para siempre el pensamiento acerca de la CPUs.

Pero si queremos ir más allá y en rigor decir cuál fue el primerísimo, no hay que olvidar entonces al POWER4 de IBM, que se podía encontrar dentro de súpercomputadoras y grandes servidores en el año 2001. Efectivamente eran dos núcleos en un solo die, con una frecuencia de 1.1GHz y 1.3GHz, además de un cache L2 unificado pero dividido en tres partes iguales. Pero sigamos con el Pentium y los elementos que finalmente hicieron de éste la primera piedra en el mercado masivo para la transformación hacia una vida con muchos núcleos.

Pentium Extreme Edition 840

En respuesta a lo que AMD hacía en el mercado de los servidores con los Opteron, y con la clara intención de adelantarse al inminente lanzamiento por parte de la compañía de un chip dual-core para el mercado de los PCs convencionales, Intel mostró el Pentium Extreme Edition 840, con nombre clave “Smithfield” y consistente en dos dies de un single core empaquetados en un módulo multi-chip, o dicho de otra forma, dos núcleos de Pentium 4 “Prescott” en una sola pieza de silicio. Sería AMD quien más tarde a través del Athon 64 X2 realmente pusiera dos núcleos en el mismo die.

Haciendo su debut en abril del 2005, el Pentium EE 840 tenía una frecuencia de 3,2GHz, la cual era algo modesta para la época, junto con soporte para la tecnología HyperThreading, la misma usada hoy en día en la línea Core 2010 de Intel, permitiendo correr dos hilos de procesamiento en un solo núcleo simultáneamente, creando otros dos núcleos “virtuales”. Así, el 840 se mostraba como un quad-core, pero de mentira, porque ya sabemos la historia del que realmente fue el primero en tener cuatro núcleos.

Cada uno de los cores tiene 1MB de cache L2 independiente a bordo, compartiendo un bus frontal de 800MHz y fabricados con un proceso de 90nm con 230 millones de transistores. Vale mencionar que en ese entonces Intel ya tenía la costumbre de ponerle el mismo precio de hoy a sus chips catalogados como Extreme Edition, así que el costo de salida del Pentium EE 840 era de $999 dólares norteamericanos.

Acompañándolo vino también el chipset Intel 955X Express, revelando consigo una cruda realidad: los procesadores dual-core no serían soportados por chipsets anteriores. Es decir, renovación completa, ni una actualización a la BIOS ni Jesús harían funcionar al 840 ni a ninguno en chipsets anteriores.

De todas formas, el chipset 955X ofrecía un mejor controlador de memoria con soporte para hasta 8GB de RAM DDR2 en una configuración dual-channel corriendo hasta a 667MHz, subiendo desde los 533MHz de su predecesor el 925XE. Posteriormente, la línea de chipsets 945 ofrecería soporte para CPUs doble núcleo a un precio menor, comenzando la masificación de esta tecnología.

Características del Intel 955X Express Chipset

En cuanto al rendimiento del chip, fue el esperado para la época en escenarios donde el multitasking o ejecución de múltiples tareas era necesario, brillando por sobre el anterior Pentium 4 Extreme Edition de un núcleo corriendo a 3.73GHz, como se suponía que iba a pasar.

Benckmarks al Pentium EE 840 contra el Pentium 4 EE de generación pasada, donde este último sobrepasa al dual-core en varias tareas

Sin embargo, y ejemplificando el problema de software antes mencionado, la baja frecuencia le jugó una mala pasada el 840 frente a competidores con algo mayor a los 3.2GHz frente a aplicaciones que no sabían aprovechar los dos núcleos físicos vía software. Tal fue el caso de los juegos, donde los gamers vieron que con el nuevo y carísimo procesador Intel el rendimiento decreció en comparación a los 3.73GHz del Pentium 4, realidad que incluso actualmente sucede regularmente y afecta a la hora de decidir entre un hexa-core, quad-core o un dual-core con alta frecuencia.

Una historia repetida y sin final

Como muchos se habrán dado cuenta, Intel más tarde repetiría la fórmula de crear procesadores multinúcleo poniendo varios dies bajo el mismo chip en lugar de usar uno solo, como corresponde y como lo hace AMD, aunque siempre un paso más atrás temporalmente. Sin embargo, y pese a la poca elegancia del método, los procesadores que abren una nueva era en hardware y han venido apareciendo bajo la etiqueta de Extreme Edition, desde el Pentium 840 al Core i7 980X, siempre movieron la tierra de la industria y en definitiva, marcaron, marcan y quizás marcarán la tendencia de lo que se viene en el ámbito de CPUs a gran escala, como un “adelanto” a las tecnologías del futuro por $999 dólares.

Y tal parece que Intel no le ha errado en su pequeño juego de predicciones con los Extreme Edition, logrando además siempre el mejor rendimiento disponible en una CPU cuando llega la hora de lanzar algo nuevo, probando nuevos paradigmas (como usar una menor frecuencia pero número mayor de núcleos) y teniendo éxito en definir el curso que seguirá el rubro y la misma Intel en los próximos años, porque nadie puede cuestionar el éxito de los procesadores multinúcleo en el mercado, desde el 840 hasta el 980X, pasando por los Core 2 Duo y Core 2 Quad.