Presentación Alder Lake: la arquitectura más revolucionaria de CPU

La decimosegunda generación de los procesadores Intel Core, no confundir con la arquitectura número 12 que lanzan, ya está aquí y es por ello que os hemos preparado un exhaustivo artículo sobre Alder Lake, la arquitectura de CPU más importante en la última década debido a los cambios que han incorporado en ella. ¿Qué secretos y novedades esconden los Intel Core 12?

En la historia de la arquitectura de procesadores cada cierto tiempo aparece un nuevo procesador que resulta un importante cambio de paradigma, el último que vimos fue el de la arquitectura Zen de AMD que hemos visto evolucionar ya en tres generaciones distintas y camino a la cuarta. En cuanto a Intel el último gran cambio que vimos fue cuando pasaron de la arquitectura Netburst del Pentium IV a Conroe en los primeros Intel Core, y antes que eso y una década antes con la aparición del Pentium Pro.

Por lo que no estamos ante una simple renovación de la gama de procesadores, no es sumar un número, sino que los cambios son mucho más profundos y es que la arquitectura Alder Lake-S de los Intel Core 12 se convertirá en la base de las CPU de Intel para los próximos cinco años.

¿Qué podemos encontrar en la caja?

Intel Core 12: una arquitectura híbrida

Si descontamos la aparición de Lakefield, por primera vez Intel ha apostado en su gama principal de procesadores por el uso de dos tipos de núcleo de diferente rendimiento y consumo para acelerar las tareas del procesador.

  • Los P-Cores son núcleos de gran tamaño y que ofrecen un gran rendimiento, pero a cambio de ser menos eficientes energéticamente.
  • Los E-Cores son núcleos de menor tamaño, lo que le permite a Intel colocar una mayor cantidad en un mismo espacio y tienen menor consumo energético.

Dependiendo del modelo del Intel Core 12 la cantidad de P-Cores y E-Cores varía, pero hemos de aclarar que ambos trabajan al unísono y de manera coordinada. Para esto último hacen uso de una caché último nivel de 30 MB de tercer nivel, la cual no solo le da acceso al mismo espacio de memoria a ambos tipos de núcleos, sino que además les permite trabajar conjuntamente en la ejecución de los procesos a ejecutar.

Intel Core 12 y la Ley de Amdahl

Intel 12 arquitectura heterogénea híbrida

Para entender lo que se pretende conseguir con el diseño del Intel Core 12 hemos de tener en cuenta que todo programa se divide en dos partes:

  • Una parte que se ejecuta en serie, en un solo procesador y por tanto se necesitará que este sea lo más rápido posible para acelerar su ejecución, por lo que de esta parte de los programas en el Intel Core 12 se encargan los P-Cores.
  • La otra parte que se puede ejecutar en paralelo, por lo que añadir más procesadores acelerará más la resolución de la misma que no tener una CPU. Los E-Cores son los encargados de este tipo de tareas.

Tampoco podemos olvidar que en un PC hay más tareas de las que vemos y la correcta asignación de las mismas es importante, puede que mientras estáis jugando a un juego la aplicación de correo está actualizando la bandeja de entrada. El juego es un proceso en primer plano y la gestión del e-mail es una en segundo plano, por lo que lo mejor es asignar esas tareas secundarias a un procesador de menos potencia.

P-Cores frente a E-Cores en monohilo

P-Cores E-Cores Rendimiento

Empezando por los P-Cores, los cuales son los núcleos de alto rendimiento, nos encontramos que su caché L2 es local para cada procesador, mientras que los E-Cores tienen dicho nivel compartido entre varios núcleos. Hay que tener en cuenta que los dos primeros niveles de caché no son compartidos entre ambos tipos de núcleos.

Pero lo que nos interesa es el rendimiento, y a igualdad de velocidad de reloj nos encontramos que los P-Cores obtienen un 28% de rendimiento adicional respecto a la décima generación de procesadores Intel Core, mientras que los E-Cores están un 1% por encima respecto a la misma generación. Por lo que los E-Cores no son núcleos con una potencia digna de un netbook o cualquier sistema de muy bajo consumo, sino que rendimiento de un solo hilo están a la altura de los Comet Lake.

Aunque debido a que los E-Cores en Intel Core 12 están pensados de cara a la eficiencia energética estos no solo funcionan a menor velocidad de reloj, sino que además no tienen soporte para HyperThreading.

Rendimiento por Watt, PL1 y PL2

Intel Core 12 PL1 PL2

Una forma de medir el rendimiento de un procesador respecto a otro es ver cuantos watts o vatios consumen para realizar la misma tarea. En el caso de los Intel Core 12 tenemos dos perfiles de consumo, en el llamado PL1 el consumo del procesador se pone en los 125 W, mientras que en PL2 lo hace en los 241 W.

Ahora, ambos estados de energía se combinan para dar resultado a un consumo general que en el caso de las CPU de mayor gama llega hasta los 241 vatios, una cifra menor a la de su homólogo y predecesor.

Intel Core 12 Rendimiento Watio

Según Intel, si se compara el Intel Core i9-12900K con el i9-11900K el primero obtiene con solo 65 W el mismo rendimiento que el segundo con un consumo cuatro veces superior. Se trata de un salto en eficiencia que no veíamos desde el salto de los Pentium IV a los Core 2. Ya en el modo PL1 el nuevo procesador de Intel consigue un 30% más de rendimiento que el de generación anterior con el doble de consumo y a casi igualdad de TDP un 50% adicional.

El aumento de eficiencia viene por dos caminos, por un lado por el uso de un nuevo nodo de fabricación que da siempre ventajas en consumo y velocidad de reloj, la segunda es por el uso de una arquitectura híbrida o heterogénea.

Rendimiento en aplicaciones

Intel Core 12 rendimiento juegos

Intel además ha dado el rendimiento del Intel Core i9-12900K respecto a su rival directo, el Ryzen 9 5950X en varios tipos de aplicaciones distintas. Empezando por los juegos podemos ver un aumento que va desde un 3% en el caso de Shadow of the Tomb Raider hasta el 30% en Troy: Total War Saga.

Intel Core 12 aplicaciones multimedia

Si ya nos vamos a las aplicaciones de creación de contenido, la comparativa que ha hecho la marca azul ha sido entre el i9-12900K y el i9-11900K, donde se puede ver como en el PugetBench bajo Premiere Pro alcanza un 32% adicional, pero es que en After Effects consigue duplicar rendimiento.

Intel Thread Director

Intel Thread Director

La unidad de control es la parte más importante de una CPU, al fin y al cabo se encarga de dos de las etapas del ciclo de instrucción: la captación de datos y la descodificación de las instrucciones, esta última incluye la asignación adecuada a las unidades de ejecución.

Pero en un sistema híbrido u heterogéneo también es importante donde asignamos cada proceso para ejecutarse de la manera más eficiente posible. Es por ello que Intel ha añadido una función nueva a la unidad de control del Intel Core 12, la cual mide de cada proceso a ejecutar el tiempo de ejecución del mismo y le recomienda al sistema operativo, Windows 11, donde es mejor ejecutar cada proceso, si en los P-Cores o los E-Cores.

Además no solamente tiene el coste temporal de cada instrucción, sino también el energético, y es que no todas las instrucciones consumen lo mismo. El objetivo es que un proceso que requiera un alto rendimiento no vaya a parar a los E-Cores, lo que llevaría a una ejecución más lenta, o que un proceso ligero no vaya a los P-Cores, lo los desaprovecharía.

La gama de procesadores Intel Core 12

Modelos Intel Core 12

La gama inicial de los Intel Core 12 se divide en seis CPU distintas, tres configuraciones con dos variantes, con y sin GPU integrada aunque fuera de ello son totalmente iguales respecto a su par. Otro punto a destacar esta en las variantes Intel Core i5-12600K e i5-12600KF donde las funciones de overclock del Intel Turbo Boost Max 3.0 han sido deshabilitadas.

Overclocking

Intel Core 12 Overclocking

Un elemento muy importante de un procesador es la capacidad para variar la velocidad de reloj del mismo y dado que es la primera CPU bajo el nodo Intel 7 ha habido también mejoras a nivel de fabricación que le permiten alcanzar altas velocidades de reloj con menos con un consumo menor respecto a las generaciones anteriores de procesadores de Intel, en especial en escritorio donde se utiliza por primera vez este nodo.

El sistema de overclocking de los Intel Core 12 permite realizar los siguientes cambios tanto a los P-Cores como a los E-Cores:

  • Capacidad para activar y desactivar la ejecución de instrucciones AVX.
  • El HyperThreading se puede desactivar en los P-Cores si es necesario a cambio de poder ganar más velocidad.
  • Se puede ajustar el voltaje a nivel individual de cada uno de los núcleos, por lo que podemos bajar la velocidad de reloj de unos para aumentar la de otros.
  • Tenemos opciones avanzadas para el overclocking que nos permiten variar valores como TjMax, el PLL y BCLK.
  • Capacidad para conectar y desconectar núcleos de manera individual y separada al resto.

Soporte para memoria DDR5 y XMP 3.0

XMP 3.0 Alder Lake-S

Los Intel Core 12 son los primeros procesadores para PC en el mercado que soportan memoria DDR5, en concreto soportan módulos DDR5-4800, aunque son compatibles con memorias más rápidas, para ello el controlador de memoria del procesador se pone a la mitad de velocidad para hacer coincidir los tiempos de la señal, por lo que con el tipo de RAM DDR5 que mejor funcionaran estos procesadores es con la DDR5-4800 en cuanto a tiempo de latencia de las instrucciones.

La arquitectura Alder Lake-S hereda todas las capacidades de sus antecesoras respecto a la memoria DDR4, con la que también es compatible, y la traslada al nuevo estándar creando la versión 3.0 de su estándar para el overclocking de memoria. Y es que una de las novedades de la memoria DDR5 es el hecho de tener el control de voltaje en cada módulo de memoria, lo que ha obligado a Intel a desarrollar XMP 3.0. Con ello la cantidad de perfiles disponibles para Intel Core 12 ha pasado de 2 a 5.

E/S en Intel Core 12 y el chipset Z690

Chipset Serie 600

A día de hoy todas las CPU tiene una serie de interfaces de E/S integradas en su interior y es aquí donde los Intel Core 12 vuelven a ser los primeros en adoptar una tecnología, en este caso PCI Express 5.0 que duplica en ancho de banda a la versión 4.0. El nuevo procesador integra 16 líneas, por lo que y está preparada para la nueva generación de tarjetas gráficas para gaming que saldrá en 2022 y hará uso de este estándar.

Aunque no podemos olvidar que todo procesador va un socket, en este caso el LGA1700 y todo socket va a una placa base con un chipset concreto e Intel ha optado por los chipsets de la serie 600 siendo el más completo de todos el Z690. La comunicación con el cual se hace con la interfaz DMI 4.0, lo cual significa duplicar el ancho de banda entre la CPU y su Southbridge.

Las interfaces de E/S que le otorga el chipset Z690 a los Intel Core 12 son las siguientes:

  • Radio WiFi 6E (Gig+) integrada.
  • Añade 12 líneas PCI Express 4.0 a la que hay que sumar 16 de velocidad 3.0.
  • En cuanto a la conectividad USB tiene soporte para la versión 3.2 del estándar con las siguientes configuraciones: 4 puertos 2 x 2, 10 puertos 2×1 y 10 puertos 1×1. También tiene soporte para hasta 14 puertos USB 2.0.
  • 8 líneas SATA-III.

El chipset también incorpora otras tecnologías de Intel como es la Platform Trust Technology, esencial para ejecutar Windows 11, pero también soporte para tecnologías Rapid Storage y Optane.

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