¿Por qué las CPU de servidor tienen menos frecuencia que las de escritorio?

Una pregunta tan simple y tan sencilla, pero que tiene una respuesta bastante complicada de gestionar para Intel y AMD. Y es que, aunque sus CPUs de servidor comparten por norma la misma arquitectura que las de escritorio y consumidor, los enfoques son totalmente distintos y ello conlleva a distintas prestaciones. Pero si nos referimos a frecuencia, ¿qué hace que no puedan alcanzar velocidades tan altas las CPU de servidor vs escritorio?

Es curioso el hecho de que si cogemos una lista de especificaciones de Intel y AMD en sus CPUs de escritorio y servidor para la misma arquitectura y vemos las diferencias nos daremos cuenta de dos factores bastante interesantes: hay una gran brecha de frecuencias y de consumo. ¿Por qué ocurre esto si la eficiencia y los nodos son iguales?

Los factores que cambian el juego: servidor vs escritorio, frecuencias y núcleos

AMD-EPYC-Milan

Hay muchos factores que hacen que esto sea así, así que vamos a intentar desgranarlos en varios puntos clave y comentarlos, ya que como bien sabemos son líneas de productos totalmente diferentes y aunque no lo parezca, Intel y AMD siguen caminos distintos y muy curiosos para este enfoque.

Empecemos por la base, ya que EPYC vs Ryzen y Core vs Xeon son dos luchas independientes que están concebidas desde el segundo cero para enfocar los mercados desde las obleas. Y aquí la primera diferencia palpable para situarnos: Intel tiene fabs distintas para los procesadores Core y los Xeon, mientras que AMD lo encarga todo a TSMC y estos usan las mismas obleas para EPYC y Ryzen.

¿Por qué es representativo esto? Pues porque como sabemos las líneas de servidores usan los mejores chips para tener las menores fugas de energía posibles. Y aquí enlazamos con el segundo factor representativo: la eficiencia energética y su relación con la densidad térmica.

De nuevo la pregunta sería ¿por qué? Pues por el tipo de uso y cargas que soportarán unos y otros. Los procesadores de servidor tienen por norma cargas sostenidas del 100% del uso 24/7, lo que significa que la CPU consumirá todo su TDP todo el tiempo. Por lo tanto, un ASIC más eficiente en cuanto a fugas de energía es una mejora importante que ahorrará electricidad, voltaje, consumo y por ende temperatura.

La relación de eficiencia, frecuencia y núcleos

Intel-Xeon-3rd-Gen-Portada

Con esto en mente es lógico pensar que el número de núcleos debe ser el máximo que permita tanto la arquitectura, chip, obleas y plataforma, ya que buscamos el mayor rendimiento por empaquetado. Pero entonces las frecuencias se van a ver resentidas por la escalabilidad de voltaje, eficiencia y energía.

Y es que los núcleos como tal no solamente son los culpables del aumento del ratio de vatios/núcleo, sino que tenemos que contar con la cantidad de buses y caché que incluyen esta clase de procesadores. Los buses son una gran cantidad de fuente de consumo de vatios, pero son necesarios para aumentar por ejemplo el número de canales de RAM o simplemente algunos como PCIe o USB.

Por último, tenemos en tener en cuenta el factor estabilidad. Una CPU de servidor necesita ser totalmente estable en el tiempo, ya que seguramente no descanse hasta finalizar su cometido muchos años después, en algunos casos incluso alguna década. Por lo tanto, una CPU de servidor siempre buscará la mejor relación de frecuencias/núcleo/consumo/temperatura/estabilidad, por ello la mejor forma de conseguirla es bajar frecuencias y voltaje sin perder el mayor número de núcleos de vista para la plataforma a la que estén destinados.