Entendiendo el reloj: Velocidades de base y de refuerzo del procesador

Cuando estás en el mercado de un procesador, hay una lista de cosas que deberías considerar. Tradicionalmente, casi lo único que la mayoría de los consumidores miran es su potencia total en Gigahercios. Muchos de ellos probablemente ni siquiera sepan lo que significa (es el número de ciclos de reloj -es decir, de cálculos- que un procesador completa en un segundo, en miles de millones; se conoce como la velocidad de reloj de un sistema), pero es algo fácil de comparar. Si va a comprar un portátil y puede elegir el procesador que desea, puede asumir, en general, que el que está clasificado a 2,5 GHz es probablemente más rápido que el que está clasificado a 2,3 GHz.

Los últimos años han traído una arruga añadida: el aumento de la velocidad. La mayoría de las unidades de procesamiento, gráficas y computacionales, tienen ahora una velocidad de reloj base y una velocidad de refuerzo. Intel lo llama Turbo Boost; AMD lo llama Turbo Core.

¿Y qué significa todo esto? Y lo que es más importante: ¿Qué significa para ti? En primer lugar, hablemos del propósito de una velocidad de reloj «base». Cuanto más rápido funcione tu procesador, más energía requiere y más calor genera. Tomemos, por ejemplo, el Intel Core i7-5820K. Es una CPU de 6 núcleos con una velocidad de reloj base de 3,3 GHz y una velocidad Turbo Boost de 3,6 GHz. En la mayoría de los casos, querrás que tu procesador funcione a esa velocidad más lenta. Las tareas básicas no necesitan un procesador de 3,6 GHz para funcionar. De hecho, la mayoría de ellas no necesitan 3,3 GHz. Así que, en momentos en los que no necesitas la velocidad más alta, ¿por qué querrías aumentar tu factura de energía y generar calor extra?

Durante mucho tiempo, el over-clocking era sólo para los entusiastas. El over-clocking es un proceso que toma un procesador capaz y cambia su multiplicador de reloj. Cada CPU tiene un reloj de bajo nivel que se multiplica para alcanzar el número que todos conocemos. Una CPU con un reloj de bajo nivel de 300 MHz y un multiplicador de 11x tiene una velocidad de reloj efectiva de 3,3 GHz. Con el procesador adecuado, se puede cambiar ese múltiplo, con lo que se puede sobre (o infra) relojar el procesador. Pero mientras que los más duros utilizarían refrigeradores de nitrógeno líquido para batir los récords mundiales de over-clocking, la mayoría de la gente se quedaría con el número que aparece en la caja.

Estos modos Turbo son esencialmente over-clocks para las masas, pero tú no eliges la velocidad; lo hace el sistema. Cuando tu ordenador se da cuenta de que necesita más ciclos de reloj (por ejemplo, cuando estás intentando renderizar un vídeo), entonces cruzará la necesidad de velocidad con su temperatura. Si se enfría lo suficiente, significa que hay una sobrecarga térmica para el over-clock, y en ese momento se llevará a la velocidad de refuerzo. El tiempo que dure depende tanto del tiempo que el sistema sienta que necesita aumentar la velocidad, como de si sigue estando razonablemente frío o no.

Pero hay que tener en cuenta que esa velocidad máxima de reloj es para un procesador. Si estás ejecutando un programa que sólo utiliza un procesador, entonces obtendrás ese impulso completo. Pero si utilizas todos los núcleos disponibles (seis, en el caso del 5820K), no todos alcanzan esa velocidad máxima. Uno de los núcleos alcanzaría los 3,6, pero los seis sólo podrían llegar a los 3,4 GHz cuando el Turbo Boost está activado. (Esto también depende de tu placa base, y las placas base de gama alta/entusiasta permitirán que estos números suban más que las de gama baja.)

Con los teléfonos, las cosas son un poco diferentes. La mayoría de las veces, el fabricante ni siquiera le dirá cuál es la velocidad de reloj base de un chip, porque es un número que más o menos no le dirá nada sobre el propio chip. En condiciones normales, el procesador de tu ordenador de sobremesa funcionará a su velocidad base. En cambio, un teléfono no funcionará prácticamente nunca a esa velocidad. Esto se debe a que la velocidad base de los chips ARM, que alimentan casi todos los dispositivos móviles del mercado, es de sólo unos cientos de megahercios. Pero esto les permite funcionar en un estado de reposo con un mínimo consumo de energía y generación de calor.

Esta velocidad de reloj base nunca estará en vigor durante el uso real. Cuando el teléfono se enciende, el procesador entra en acción a gritos y funciona en torno a esa velocidad prometida. Sin embargo, el tiempo que permanezca allí depende a menudo de la fabricación del propio teléfono, ya que cuando los procesadores se sobrecalientan, se ralentizan. Esto es cierto para la mayoría de los procesadores, pero dependiendo de la agresividad con la que se haga, puedes tener dos teléfonos con chips idénticos que funcionen a velocidades de reloj efectivamente diferentes.

Tal fue el caso en 2013 cuando se descubrió que el Nexus 5 de Google se aceleraba fuertemente debido a problemas de calentamiento estructural causados por el diseño del teléfono. Un teléfono con un chasis de plástico es más propenso a sobrecalentarse que uno con un chasis de metal (los componentes de primera calidad no son sólo para lucir bonitos), y los teléfonos que no disipan el calor particularmente bien simplemente no funcionarán a las mismas velocidades que los teléfonos mejor diseñados.

En general, tome las velocidades de refuerzo como una guía en lugar de una regla. En un ordenador de sobremesa, nunca tienes que preocuparte de que tu ordenador funcione por debajo de su velocidad base (a menos que lo quieras), pero en un dispositivo móvil con limitaciones de calor y energía de la batería, es más complicado. No es probable que veas un teléfono funcionando a 600 MHz, pero ese procesador de 1,7 GHz puede ser, en realidad, un poco más parecido a un procesador de 1,3 GHz con algún que otro aumento de 400 MHz. Por desgracia, es casi imposible saber sin una verificación independiente en qué punto puede caer un sistema determinado, y los puntos de referencia que muchos revisores ejecutan no necesariamente pueden tener en cuenta esta variabilidad.

Los portátiles modernos se encuentran en un lugar similar al de los teléfonos. Un nuevo MacBook Air, por ejemplo, tiene un Intel Core i5 a 1,6 GHz con una velocidad de refuerzo de 2,7 GHz. Esto permite el mejor equilibrio entre el rendimiento y la duración de la batería pero, al igual que con los teléfonos, los portátiles tienen sistemas de refrigeración menores que los chips de sobremesa, lo que significa que no necesariamente pueden mantener esas velocidades reforzadas.

Si conoces tus prioridades, entonces puedes saber lo que necesitas. Quieres una menor generación de calor y consumo de energía/una mayor duración de la batería, pero la capacidad de aumentar la velocidad si es necesario? Busca un procesador con un boost más impresionante pero con una velocidad base más baja. ¿Quieres tener la posibilidad de overclockearlo aún más? Busca un sistema con un «multiplicador desbloqueado». Intel marca esos procesadores con una «K» y AMD con un «FX». Y cuando elijas un teléfono, fíjate en si hay algún punto de venta que haya informado de problemas de ralentización en un modelo concreto. No te fíes sólo de la palabra del fabricante.

También, no te centres exclusivamente en una velocidad de reloj. Es una métrica útil cuando se comparan diferentes versiones de la misma línea de procesadores, pero una CPU AMD de 4 GHz no es necesariamente más potente que una CPU Intel de 3,5 GHz. Incluso la comparación de un chip Intel moderno con uno más antiguo no dice mucho. Un solo ciclo de reloj es ahora mucho más eficiente de lo que era en el pasado, por lo que casi cualquier chip Intel Core es más potente que cualquier chip de la época Pentium.

Y por eso existen las pruebas de referencia, porque son la única manera de comparar el rendimiento directamente entre marcas y líneas de productos. Existen básicamente dos tipos de pruebas de referencia: las conceptuales y las prácticas. No se trata de denominaciones oficiales, pero son el punto de partida. Un punto de referencia conceptual es específica y exclusivamente un punto de referencia. Es un programa específico que puede ejecutarse en el navegador o como un ejecutable propio. Estas puntuaciones de salida pueden utilizarse para comparar directamente los procesadores, aunque no son particularmente significativas en sí mismas. ¿Qué significa la puntuación del 5820K en Cinebench R15 para un solo subproceso de 140, o su puntuación para varios subprocesos de 1.025? ¿Y qué significa que el 5930K obtenga puntuaciones de 146 y 1.083 respectivamente? ¿Merece la pena pagar los 200 dólares de más que cuesta el 5820K? Algunos benchmarks prueban la rapidez con la que un sistema ejecuta el benchmark, y aunque muchos de ellos intentan simular el uso en el mundo real, las puntuaciones no significan necesariamente mucho. ¿Cómo afectaría a tu experiencia real una diferencia de 10 o incluso 100 ms en la velocidad de ejecución del benchmark web Mozilla Kraken? Lo más probable es que sea un poco más rápido, pero es difícil saberlo realmente.

Los benchmarks prácticos utilizan programas para realizar tareas específicas -por ejemplo, renderizar un vídeo o comprimir una serie de archivos-. La prueba WinRAR de Anandtech comprime 2.876 archivos -que suman 1,52 GB- y los multiplica. El 5820K completa esta tarea en 46,17 segundos. El 5930K lo hace en 44,95. El 5960X, de más de 1.000 dólares, lo hace en 34,25. Aunque las dos primeras cifras están cerca, son fáciles de entender. El chip más caro es ligeramente más rápido (como debería ser), y el monstruo de 1.000 dólares aplasta a ambos (como debería). La conversión de un archivo de vídeo podría medirse en fotogramas por segundo, lo que también es fácil de entender. Estas cifras son más útiles en sí mismas, ya que reflejan casos de uso real. Pero, como en todo, los puntos de referencia no son lo único que hay que tener en cuenta. Y, por supuesto, los puntos de referencia no son todo lo que hay que tener en cuenta. Los tres chips tienen el sistema Haswell-E de Intel, pero el 5960X tiene ocho núcleos y una caché de 20 MB; los otros dos sólo tienen seis núcleos y 15 MB. El 5820K sólo tiene 28 carriles PCIe y los otros 40. Este último, en particular, es poco probable que aparezca en muchos benchmarks, y es la velocidad de reloj ligeramente inferior del 5820K (3,3-3,6) frente al 5930K (3,5-3,7) lo que explica su menor aparición, no el menor ancho de banda.

Es importante tener todo esto en cuenta, ya que un consumidor informado es un consumidor empoderado. Es bueno tener un reloj base sólido, y es aún más agradable tener una alta velocidad de impulso. Sin duda, son cruciales para determinar lo que quieres y necesitas de tu nueva CPU, pero deberían contar sólo como una de las cosas que tienes en cuenta.