Si tenéis unos cuantos años encima probablemente recordaréis haber utilizado procesadores de apenas unos cientos de MHz. El primer procesador de Intel que superó 1 GHz fue el Pentium 4 de 1,3 GHz lanzado en 2001, mientras que el Pentium III de 1999 se quedaba en 550 MHz. De ahí se subió hasta los 2,4 GHz, y con la segunda generación vimos como procesadores como el Core i7-2600 alcanzaban ya 3,4 GHz de base y 3,8 GHz de Boost, con un overclock magnífico. 7 años después, la frecuencia no ha seguido creciendo al mismo ritmo.

La frecuencia de los procesadores no está aumentando tanto como antes

La batalla por ser el primero en llegar a 1 GHz entre AMD e Intel queda muy lejos. Si en 20 años se pasó de 100 MHz a 1 GHz, ¿por qué no hemos pasado ya a 10 GHz casi 20 años después? Intel ya explicó en su momento por qué.

El primero de los problemas a tratar es el calor. Cuanto mayor es la frecuencia a la que funciona un procesador, más calor genera. Este es el motivo por el que para alcanzar frecuencias de 7 y 8 GHz haya que recurrir a nitrógeno líquido o locuras similares que sólo sirven para casos puntuales. Si se aumentara la frecuencia del procesador más allá de los límites físicos, éste acabaría derritiéndose (algo que obviamente no hacen, porque al superar una determinada temperatura se apagan).

Temperatura y las instrucciones: principales problemas

El segundo factor tiene que ver con la forma en la que se ejecutan las instrucciones en un procesador. El proceso está dividido en varios pasos que se siguen de manera secuencial. Para que se ejecute la siguiente tiene que haberse ejecutado primero la anterior.

Cada instrucción se divide en varios pasos ordenados secuencialmente. Cuando se ha ejecutado un paso, se puede empezar a ejecutar una instrucción diferente. Una vez se llega al periodo 4 de tiempo, se pueden ejecutar hasta cuatro pasos diferentes de las instrucciones a la vez.

Cada etapa puede tener un tiempo de ejecución diferente. Y no hay ninguna ventaja en hacer que el tiempo del tick sea más bajo, ya que, aunque se puede hacer, no tiene ninguna ventaja en la aceleración de la velocidad del procesador.

Supongamos que hacen falta 500 picosegundos para el paso más largo de una ejecución a 2 GHz. Si se reduce el tiempo a la mitad (250 picosegundos), con la misma frecuencia, el tiempo que se tarda al final es el mismo. Esto hace que no se gana nada, e incluso es peor porque se está aumentando la temperatura del procesador.

Por ello, la única manera de aceleran la ejecución de las instrucciones es aumentar la frecuencia. Y la única manera de hacer eso en la actualidad es reducir el tamaño de fabricación de los chips gracias a que los impulsos eléctricos tienen que viajar por distancias más cortas, además de reducir el tiempo en el que cambian de estado los transistores. Esto hace que la frecuencia haya ido creciendo poco a poco, y con los procesadores de 10 nanómetros no sería raro empezar a ver chips con frecuencias Boost de serie que alcancen los 5 GHz.