La falacia de los núcleos (CPU)

Buenas, 

En primer lugar, quiero indicarte que este post es algo técnico y un poco (bastante) largo. Así que después no te quejes… quedas avisado.

Cualquiera que esté presente en los foros de 3d juegos, se dará cuenta de que existe una batalla infernal por parte de los usuarios entre las diferentes consolas de la próxima generación (la que ya ha comenzado).  Y el problema es que quienes difaman, no tienen mucha idea sobre arquitecturas, ni sobre la utilidad de la memoria RAM o el papel de una cache o un registro dentro de la CPU (yo tampoco sé gran cosa, que conste… pero intento aprender y por supuesto antes de criticar, estudio).

De esta forma, es típica la comparación de Wii U con Xbox one o PS4 y acabar mencionando la cantidad de núcleos o la frecuencia de reloj de ambas consolas. Y he aquí el gran error. Una CPU no se limita al número de núcleos y al número de MHz que presenta. Hay más características a tener en cuenta. Una de las cosas más destacadas es la arquitectura (CISC ó RISC).

La arquitectura CISC (Complex instruction set computer), presente en las consolas Xbox one y ps4, permite realizar cálculos complejos en 4-10 ciclos de reloj. Esto permite a los programadores crear comodamente, enviando cálculos complejos en cada instrucción (facilita muchísimo la programación).

La arquitectura RISC (Reduced instruction set computer), presente en Wii U, realiza cálculos sencillos, por lo que el programador se convierte en un conversor (debe transformar el cálculo complejo en sencillo). Un ejemplo absurdo (no real): Debes multiplicar 3x3… el CISC, realiza la operación (puesto que presenta una instrucción para multiplicar), sin embargo el RISC precisa de la operación más sencilla (3+3+3).

Bien, parece que CISC, gana a RISC… pues no. 
Cuando RISC realiza la operación, el resultado obtenido es entre 2-4 veces más rápido que la arquitectura CISC. Es evidente por tanto, que el número de núcleos o los ciclos por segundo, importan más bien poco cuando se comparan este trío de consolas (Si Wii U, Xbox one y PS4 tuvieran 3 núcleos y la misma cantidad de GHz, podríamos asegurar que Wii u es 2-4 veces más potente que las otras dos).

Pero aún hay más. Un gran problema de los CISC es la dificultad que existe en hacer paralelismo o segmentación. Por ese motivo, los nuevos CISC (incluidos en las nuevas consolas de Sony y Xbox) llevan incorporado un conversor a RISC, para dividir una instrucción compleja en varias sencillas… pero esto consume tiempo… Aun así con este conversor, podemos repartir una misma instrucción  entre los diferentes procesadores dentro de un CISC. Es evidente que un procesador RISC no precisa de una gran mejora para lograr el mismo efecto que un CISC… ya que RISC conlleva paralelismo.

Sigamos, la arquitectura CISC para lograr su cometido precisa de una gran cantidad de transistores (operaciones complejas… diseño complejo). Lo que deja poco sitio para lo que se conoce como registros (memoria pequeña y muy rápida alojada en la CPU).  Esto provoca que cuando se le envía cierto operando (suma 3+4), el resultado lo coloque en uno de los registros ya usados por el operando inicial. Es decir, suprimimos el número 3, por ejemplo para colocar un 7. Esto en principio es indiferente… pero imagina que vuelves a pedir 3+4… otra vez a procesar…

Una de las ventajas de los RISC es la necesidad de usar menos transistores (operaciones sencillas), lo que permite mayor número de registros, y al haber más registros, permite no destruir los operandos, lo que da lugar a beneficios. Digamos que el CISC es un niño que copia el enunciado 3+4, lo borra y pone 7. El RISC es el que copia el enunciado 3+4 y sigue escribiendo =7. Es evidente que ante el mismo ejercicio, el segundo chico sólo debe buscar en su libreta cual era el resultado de 3+4… el primer chico deberá volver a hacer la operación. El RISC por tanto reduce los tiempos de ejecución.

En resumen, RISC y CISC tienen sus ventajas y sus inconvenientes.

RISC, a diferencia de CISC, precisa de más labor por parte de los programadores (es por eso que las diferentes compañías se sienten incomodas al trabajar en Wii U… no es la potencia, es lo complicado de obtener un Engine de última generación en Wii U), todo esto lleva al coste final del software. Pero exceptuando este inconveniente, RISC realiza cálculos mucho más rápido que el sistema CISC (en las mismas condiciones entre 2-4 veces más rápidos), puesto que necesita menos ciclos para lograr su objetivo, su memoria no es destructiva, lo que permite aumenta el rendimiento futuro. Es fácil comprobar que la energía necesaria para ejecutar un proceso es menor que en un CSIC.

Por otra parte, CISC es más sencillo a la hora de programar y facilita la depuración de código (otro plus para cualquier programador). En resumen los costes son menores. En contra presenta una lentitud a la hora de procesar datos, por lo que es lógico que se precise aumentar la frecuencia y núcleos (aumentar el rendimiento).

Bien, con todo esto quiero indicar las absurdas comparaciones (en base a la CPU) entre la Xbox one o la ps4 con la Wii U, puesto que su arquitectura es completamente diferente. Cualquiera podría hacer mención de la gráfica, o de la cantidad de memoria RAM, pero volvemos a decir que partimos de arquitecturas y diseños diferentes, así que es imposible saber si en esa arquitectura la ATI propuesta presenta una potencia similar a la consola más potente (Xbox one o ps4).

La única forma de comparar es a través de software. Es decir, tomar el motor gráfico más potente de wii u, el más potente de Xbox one y el más potente de ps4 (no tienen por que ser los mismo) y realizar una comparación exhaustiva de gráficos. Lástima que el motor gráfico de wii u, Xbox one y ps4 definitivo aun no ha salido… pero estoy seguro que de Xbox y ps aparecerá mucho antes que para la wii u (la programación es más simple).

Ah! Cualquiera puede hacer comparaciones… pero por favor no compares el nintendoland (de gráficos simples) o el Zelda mostrado en el E3 con quantum break (en cuanto a gráficos se refiere), es como si comparamos el assasins creed III para Wii U (mismo gráficos que para ps3 o xbox 360) con el minecraft para Xbox one (en cuanto a gráficos se refiere). 

Gracias por leerme.