Cómo ha evolucionado el IPC de los procesadores de AMD e Intel desde 2004

¿Qué es el IPC?

El IPC (Instruction Per Cycle o Clock) de un procesador, es el número de operaciones aritméticas que la arquitectura interna del procesador es capaz de realizar en un solo ciclo de reloj. Es, por tanto, una manera efectiva de poder comparar la eficiencia de procesadores. Por lo cual, para hacer una comparación efectiva del IPC de dos procesadores, ambos deben de funcionar a la misma frecuencia cuando se realicen los tests.

Existen dos maneras de conseguir un nivel de rendimiento basado en la arquitectura interna del procesador. Podemos tener un procesador con una pipeline muy corta, que permite subir de frecuencia con bastante facilidad. Esto es lo que sucedía con los procesadores con arquitectura Intel NetBurst o, hasta cierto punto, con la arquitectura AMD Bulldozer. Pero también podemos tener una pipeline larga que no suba con facilidad de frecuencia, que es lo que sucede con los procesadores Intel Core y con los antiguos AMD Athlon. En ambos casos el rendimiento del procesador va a ser similar. Pero no lo será su IPC.

La tendencia actual en el diseño de procesadores, es de tener procesadores con pipelines largas, que ayuden a compensar la dificultad de subir las frecuencias en ellos.

Configuración de los tests

Para la realización de las pruebas para comprobar el IPC de los procesadores de AMD y de Intel, se han elegido modelos que podían funcionar a una frecuencia de 3.000 MHz (ya fuera de serie o con un ligero overclock, en el caso de los Core2 Duo). Como memoria RAM se ha elegido memoria DDR2-800 (4-4-4-12 2T), DDR3-1600 (8-8-8-24 2T) y DDR4-3200 (16-16-16-48 2T). Sí, ya sabemos que los procesadores de AMD funcionan mejor con memoria RAM funcionando con un Command Rate a 1T que a 2T. Pero, en este caso, era cuestión de buscar una configuración de RAM que sirviera para todas las plataformas.

Como benchmark principal se ha usado Cinebench R15, con su prueba que usa solo uno de los núcleos del procesador. Se ha complementado con otros programas como Blender, CPU-Z y AIDA 64.

Resultado de las pruebas

Una cosa que veréis en las pruebas realizadas es que no se ha incluido el procesado AMD Zen 2. Sin embargo, al final de todas ellas incluiremos los datos de IPC relativos a estos nuevos procesadores de AMD.

Cinebench R15

La prueba de rendimiento mono núcleo del programa Cinebench R15 es muy indicativa del IPC de los procesadores de AMD y de Intel. Por ejemplo, podemos ver el salto enorme de rendimiento que hubo desde la arquitectura NetBurst de los Intel Pentium 4 con núcleo Prescott, a los AMD Athlon 64 con núcleos Windsor. Es por ello que, desde que lanzaron esa arquitectura hasta que llegaron los primeros procesadores Intel Core2 con su arquitectura Conroe, AMD fue la marca que dominó el mercado en cuanto a rendimiento.

Pero, también es sencillo de ver el gran salt6o en IPC que Intel tuvo, desde su arquitectura Wolfdale hasta la segunda generación de su arquitectura Core, con sus núcleos Sandy Bridge. Y como los procesadores Bulldozer de AMD, en realidad tenían un IPC inferior al de la anterior generación de sus procesadores Athlon. Probablemente, y justo como sucedió con los procesadores de la arquitectura NetBurst, a AMD le pilló por completo desprevenida el salto de rendimiento en la arquitectura Core.

Lo que nos lleva, perfectamente, al enorme salto de IPC que ha habido entre esa arquitectura de AMD y la nueva arquitectura AMD Zen. Especialmente en el caso de Zen+, que se queda solo a unos puntos del que se consigue la actual arquitectura Coffee Lake. Así como es muy revelador que el IPC de estos más modernos procesadores de Intel es inferior al de los procesadores Skylake de hace tres generaciones.

Ahora bien, cuando introducimos los nuevos procesadores AMD Zen 2, los resultados cambian.

Como podéis ver, la nueva arquitectura AMD Zen 2, que estaba ausente en los anteriores tests, es la que demuestra tener un IPC bastante superior. No solo si se compara con el de las anteriores generaciones AMD Zen y Zen+. Especialmente si se la compara con los más modernos procesadores con arquitectura Intel Core. No en vano, un salto desde los 147 puntos hasta los 162 puntos no es algo que sea sencillo de conseguir. Ni siquiera con una reducción del nodo de fabricación a 7 nm.

CPU-Z

CPU-Z también muestra bien a las claras los saltos de rendimiento de todos los procesadores de Intel y AMD. Sin embargo, en este programa las arquitecturas anteriores a AMD Zen se muestran muy por detrás en rendimiento de las arquitecturas de Intel.

Blender

Blender y su prueba de renderizado nos muestra cómo de inadecuada era la arquitectura NetBurst de los procesadores Intel Prescott. Y lo tremendamente avanzada que fue, para su momento, la arquitectura K8 Windsor de AMD. Pero también muestra el gran salto en IPC que se produjo desde los Core2 hasta los Sandy Bridge… y lo atrás que se quedó AMD en ese momento hasta que llegaron los nuevos AMD Zen al mercado.

AIDA64

AIDA64 muestra dos caras de la misma moneda. Por un lado, vemos que los procesadores de Intel dieron su gran salto en operaciones enteras, desde los Prescott a los Conroe. A partir de ahí las subidas han sido bastantes más escalonadas entre sus diferentes modelos hasta la actualidad.

Sin embargo, AMD en este tipo de operaciones se mantuvo más o menos igual hasta los Bulldozer, que supusieron una gran caída de rendimiento frente a las anteriores generaciones. Y el gran salto que dio AMD al pasar a su actual arquitectura Zen Con este salto, los nuevos procesadores quedan muy cerca de los más modernos procesadores de Intel.

Sin embargo, el test de operaciones FP32 también nos muestra que este tipo de operaciones no es el fuerte de la arquitectura más moderna de AMD. Desde luego, las puntuaciones de los nuevos AMD Zen son más del doble de superiores a las de los Bulldozer. Pero, aun así, quedan bastante lejos de las puntuaciones que obtienen los procesadores Intel. Quedan relativamente cerca de la arquitectura Intel Haswell, pero bastante lejos de la arquitectura Coffee Lake.

Comparación del incremento del IPC

El incremento en el rendimiento de los procesadores en los procesadores de AMD e Intel en los 15 años que han pasado desde el 2004 hasta la fecha es poco menos que espectacular. Con tres arquitecturas, AMD ha conseguido incrementar su rendimiento un 460% frente a estos antiguos procesadores. Y un 260% si lo comparamos con sus antiguos AMD K8 Windsor. Especialmente espectacular es el salto desde los Bulldozer a los actuales Zen, doblando su rendimiento.

La evolución del rendimiento de los procesadores de Intel ha sido bastante escalonada, también a través de tres saltos de arquitectura. El hecho es que, si tomamos Intel Sandy Bridge como punto de referencia, hay un gran salto en rendimiento entre estos procesadores, y los Intel de arquitectura Skylake y Coffee Lake. Por ello, no es de extrañar que los procesadores Intel Skylake sigan teniendo tan buen precio en el mercado de segunda mano, varios años después de haber dejado de fabricarse.

Conclusión

Está claro que AMD ha dado un salto enorme en su rendimiento, desde el año 2004 hasta nuestros días. Cierto es que ya comenzaba bien, si tenemos en cuenta el patético rendimiento que daban los antiguos Intel Prescott, a los que doblaba su rendimiento en su momento. Y, también es cierto que su rendimiento apenas cambió desde los K8 Windsor hasta los pasados Piledriver. Pero cuando ha llegado la arquitectura Zen, AMD ha dado un puñetazo encima de la mesa. Y los entusiastas están encantados que así haya sido.

Por su parte, Intel ha tenido un incremento de rendimiento más escalonado a lo largo de todos estos 15 años. Sí, es cierto que, cada gran cambio de arquitectura interna, hemos visto unos incrementos de rendimiento bastante notables. Pero, los procesadores de arquitectura Core llevan años estancados, y ya no dan más de sí. E Intel lo sabe. Esta arquitectura lleva con nosotros desde el año 2012 y, en este tiempo, el gigante tecnológico se ha dedicado a vivir de las rentas. Se ha dormido en los laureles de su propio éxito. Dio por muerta a AMD. Pero, cuando esta compañía comenzó a lanzar procesadores que les podían plantar cara, lo único que han podido hacer es lanzar procesadores con más núcleos. Y bastante más caros que los de su competidor.

Los usuarios no son tontos, y han comenzado a pasarse al lado de AMD. Ya no son los tiempos de los Intel Prescott, cuando Internet estaba en la infancia, y casi nadie tenía acceso a ella y lo usaba. Ahora el usuario medio está bastante bien informado, y puede sacar sus propias decisiones sobre qué le conviene más comprar.