Cómo trabaja un procesador actual: tres cosas que debes saber

El procesador es el cerebro de cualquier PC, y es sin duda uno de sus componentes más importantes, ya que se ocupa de realizar todas las tareas generales partiendo de un enfoque multi-propósito, lo que significa que sin él ninguno de los otros componentes que integran un ordenador podrían funcionar.

Cuando abres una carpeta, el procesador es el que se ocupa de realizar las operaciones matemáticas necesarias para completar ese comando, y envía el resultado que la tarjeta gráfica necesita para reflejar el cambio en el monitor.

Si ejecutas un juego, el procesador se ocupa de todas las tareas básicas necesarias para que cargue toda la lógica, las instrucciones y demás elementos de este, y transmite a la tarjeta gráfica la información que necesita para desarrollar su trabajo, estableciéndose una relación de dependencia que explica por qué el rendimiento de una tarjeta gráfica puede verse seriamente afectado, para bien o para mal, por la potencia del procesador.

Con el paso del tiempo los procesadores han mantenido su función base, aunque se ha producido una importante evolución que nos ha permitido conseguir avances muy importantes que, al final, no solo se han traducido en un mayor rendimiento, sino que también han mejorado enormemente la versatilidad y la eficiencia de estos chips a la hora de afrontar diferentes cargas de trabajo.

Podemos decir que, en esencia, un procesador actual trabaja de la misma manera que uno de los años ochenta, pero también es correcto decir que afronta las cargas de trabajo de una manera muy distinta. Es un tema muy interesante que aún hoy sigue generando algunas dudas, y por eso hemos decidido dar forma a esta guía, en la que os vamos a contar tres cosas que debéis saber sobre cómo trabaja un procesador actual.

1.-Procesador y núcleos favoritos

Uno de los saltos más importantes que se produjeron en el sector de los procesadores fue el desarrollo de chips multinúcleo. Esto marcó el final de la carrera de los GHz, y dio pie a la era del procesamiento multihilo, aunque en este sentido hay que destacar que Intel se adelantó a los procesadores de más de un núcleo con su tecnología HyperThreading, que permitía a un núcleo trabajar con un proceso y un subproceso.

Los procesadores AMD Athlon X2 y los Pentium D fueron los primeros en implementar configuraciones de dos núcleos, y a día de hoy podemos encontrar en el mercado de consumo general procesadores configurados con hasta 24 núcleos y 32 hilos. Cuando hablamos de núcleos nos referimos a unidades físicas que pueden manejar un proceso, mientras que los hilos hacen referencia al total combinado de procesos y subprocesos que puede manejar un procesador.

Un procesador multinúcleo tiene una cantidad determinada de núcleos, pero no todo sus núcleos son iguales. Esta realidad da pie a lo que conocemos como núcleos favoritos, que son aquellos que son ligeramente mejores que los demás, y que pueden ofrecer un rendimiento superior. Esos núcleos son, normalmente, los que alcanzan una velocidad de trabajo más elevada sin problemas de estabilidad, y su correcto aprovechamiento es clave para que un procesador pueda desarrollar su máximo potencial.

Por todo lo anterior, es necesario que el sistema operativo sea capaz de identificar esos núcleos favoritos, y que priorice en ellos el reparto de las diferentes cargas de trabajo, ya que si no lo hace estará desaprovechando el recurso más importante que tiene la CPU. Un correcto aprovechamiento de los núcleos favoritos puede marcar una diferencia de rendimiento importante sobre todo en tareas que se ejecuten en dos o cuatro hilos.

2.-Adaptación dinámica a la carga de trabajo

Otra evolución muy interesante que se ha vivido en el mundo de los procesadores ha sido la adaptación dinámica de estos a cada carga de trabajo, y en el sentido más amplio de la palabra. Pongamos como ejemplo al Intel Core i9-13900K, que es un procesador que tiene dos bloques de núcleos diferentes, uno de alto rendimiento y otro de alta eficiencia.

Los núcleos de alta eficiencia están diseñados para ofrecer un buen rendimiento con un consumo reducido, mientras que los núcleos de alto rendimiento ofrecen la máxima potencia pero con un consumo mayor. Pues bien, los primeros se utilizan en cargas de trabajo específicas que no requieren de tanta potencia, y también en aquellas que han quedado en un segundo plano, mientras que los núcleos de alto rendimiento se emplean para tareas exigentes que sí requieren de un alto nivel de rendimiento, y que son las que se están ejecutando en primer plano.

Es importante destacar también que no todas las cargas de trabajo necesitan del mismo número de núcleos e hilos, y que tampoco se distribuyen de la misma manera. Así, por ejemplo, una tarea básica que podría asignarse únicamente a dos núcleos, mientras que al ejecutar un juego lo más normal es que este paralelice en todos los núcleos del procesador, pero si tenemos un procesador con ocho núcleos o más solo saturará de verdad dos o cuatro núcleos, y dejará el resto con un nivel de carga inferior al 30%.

Lo que os he explicado anteriormente nos lleva al concepto de núcleos activos, que al final determinan la carga real del procesador. Un procesador puede trabajar a un 10% de su capacidad, a un 50% o a un 100% en función del uso que estemos haciendo del equipo porque, al final, está diseñado para adaptarse a cada tarea que estemos realizando.

Lo mismo ocurre con las frecuencias de trabajo, que serán mayores o menores en función de las exigencias de cada tarea, y dependerán también de la carga de trabajo, de la temperatura del procesador y del consumo. La mayoría de los procesadores actuales tienen una velocidad de trabajo base y una velocidad de trabajo máxima, que es la que pueden alcanzar cuando se dispara el modo turbo.

No obstante, las frecuencias máximas dependen de la cantidad de núcleos e hilos activos. Cuando solo tenemos uno o dos núcleos activos es cuando se registra el pico máximo de velocidad, siempre que las temperaturas de trabajo y la alimentación lo permitan, y ese pico máximo se va reduciendo conforme se van saturando los núcleos e hilos del procesador, es decir, según va aumentando el uso del mismo, hasta estabilizarse en un nivel concreto. Por eso, cuando veas que un procesador puede trabajar a un máximo de 5,7 GHz, por ejemplo, ten claro que esa es velocidad solo es posible con un núcleo activo, o en ciertos casos con dos núcleos activos.

3.-Consumo y temperaturas de trabajo

Ya hemos visto que un procesador tiene una serie de núcleos favoritos, que son los que ofrecen un mayor rendimiento, y también que es capaz de adaptarse a cada tarea en concreto en función del número de núcleos que necesite, y de afinar la velocidad de trabajo para maximizar el rendimiento siempre que sea posible.

Todo eso tiene un impacto importante en dos grandes claves de cualquier procesador, el consumo y las temperaturas de trabajo. Es muy fácil de entender, un procesador que solo trabaje a un 10% o un 15% de carga tendrá un consumo energético y unas temperaturas de trabajo mucho más bajas que otro que trabaje a un 80% o a un 100% de carga.

Por ello, no debes fiarte de los consumos base que listan Intel y AMD en sus procesadores, ya que al final los valores reales van a ser mucho mayores, y las soluciones de refrigeración que vamos a necesitar también tendrán que ser más potentes. Vamos con un ejemplo concreto, y volvemos al Core i9-13900K, un procesador que, según Intel, tiene un TDP de 125 vatios, pero en su modo PL2, es decir, bajo un uso más realista y con el modo turbo activado, se dispara a 251 vatios.

Como vemos, la diferencia es enorme, y esto implica que las temperaturas de trabajo y las necesidades de refrigeración también serán mucho mayores. En mis pruebas, dicho procesador alcanzó un pico de 98 grados con una carga de trabajo del 100%, mientras que en juegos, con una carga de trabajo que no solía superar el 30%, registraba medias de 73 grados. Si hablamos del consumo tenemos una historia parecida, ya que el Intel Core i9-13900K consume 165 vatios en juegos, 52 vatios en Cinebench R23 trabajando en monohilo y llega a los 309 vatios en la prueba multihilo.

Esas enormes variaciones son consecuencia de lo que os he comentado, de cómo el procesador se adapta en tiempo real a cada carga de trabajo para ofrecer el máximo rendimiento posible. He puesto a Intel como ejemplo, pero lo mismo sucede con AMD. El Ryzen 9 7950X tiene un consumo medio en el escritorio de Windows 11 de 34 vatios, cifra que sube a una media de 122 vatios en juegos, y que se dispara a 225 vatios en la prueba multihilo de Cinebench R23. Las temperaturas también oscilan conforme aumenta el consumo, pasando de los 68 grados que registra en juegos a los 95 grados que alcanza a plena carga.

Debéis sacar en claro de todo lo que os hemos contado en este punto que el valor de consumo que importa en un procesador no es el PL1, y tampoco el TDP base, sino el valor máximo cuando el modo turbo entra en juego, que normalmente se identifica como PL2 en el caso de Intel o PPT en el caso de AMD. La diferencia entre uno y otro puede llegar a ser del doble, o quizá incluso más, y esto os puede jugar una mala pasada si tenéis una fuente de alimentación muy limitada o un sistema de refrigeración demasiado ajustado en prestaciones.

Si tienes dudas sobre los consumos máximos de un procesador pregunta antes de comprar e infórmate bien, porque si no lo haces podrías acabar llevándote una sorpresa desagradable. Hablo con conocimiento de causa, ya que me he encontrado con más de un caso en el que me han pedido ayuda con un PC nuevo que estaba dando problemas de estabilidad, y al final resultaba que la fuente de alimentación no era suficiente para esa configuración porque no tuvieron en cuenta el alto consumo del procesador.

Como referencia, y para que tengáis una idea aproximada que os sirva como punto de partida, por regla general si vamos a montar un procesador de gama alta es recomendable acompañarlo de una fuente de alimentación que supere en 100 vatios el valor mínimo recomendado para la tarjeta gráfica.

Por ejemplo, si tenemos pensado comprar una GeForce RTX 4080 y acompañarla de un Core i9-13900K, lo ideal no sería una fuente de 750 vatios, sino una de 800 vatios, porque el consumo real del equipo rondará los 710 vatios en carga, pero registrará picos mayores y podría incrementarse si tenemos conectados periféricos, tarjetas de red o sistemas de iluminación LED RGB.

Siguiendo con el ejemplo anterior, si cambiamos el Intel Core i9-13900K por un Ryzen 5 7600X el consumo se reduciría a unos 610 vatios, y en este caso sí que tendríamos de sobra con la fuente de 750 vatios, de hecho podríamos montar una de 700 vatios sin ningún tipo de problema. La diferencia de consumo que hemos conseguido solo con el cambio de procesador es muy grande, como podemos apreciar.