¿Por qué Intel necesita Microsoft Windows 11 en sus nuevas CPU gaming?

Windows 11 está siendo sin duda objeto de críticas por todas partes del globo y no precisamente porque pueda o vaya a ser mal SO, sino por los requerimientos de seguridad que está pidiendo y que van a dejar a millones de PCs competentes en la estacada. Por si fuese poco, a esto se le está sumando Intel, los cuales con su nueva arquitectura Alder Lake han deslizado que Windows 11 será el SO que pueda sacar el máximo provecho a sus nuevas CPU. ¿Por qué ocurre esto? Así es Intel Thread Director.

Hasta ahora, toda plataforma de PC siempre se ha diseñado con un objetivo: el máximo rendimiento. Ello implicaba por supuesto disponer de núcleos muy optimizados, con una arquitectura que pudiese impulsar el IPC más que su rival y por supuesto una alta frecuencia (sobre todo en Mainstream). Pero las cosas cambian y el paradigma está a punto de sufrir un giro total al cual AMD no va a llegar por el momento: Windows 11 e Intel Alder Lake se necesitan.

ARM y Google tienen «la culpa»: Windows 11, iOS, Intel y Apple a remolque

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¿Qué tienen que ver todas estas empresas con Windows 11 e Intel? Pues el hecho de ser las precursoras de los objetivos actuales desde hace más de 10 años. ARM junto con Google y Apple han diseñado de la mano de Qualcomm y la propia empresa de Cupertino un campo totalmente distinto que hoy nos parece normal en nuestros smartphones.

La realidad es que su enfoque cambió la vida de todos y la forma de actuar y diseñar de las empresas, incluida Intel. Hasta ahora, como mucho un procesador de escritorio o servidor tenía que repartir la carga de trabajo entre sus múltiples núcleos y tras SMT y HT también entre sus hilos. Por lo tanto, esto es una carga de trabajo para el sistema operativo de turno, el cual tiene que tener claro qué carga de trabajo tiene, dónde la va a mandar y qué es lo más óptimo según el hardware disponible, en este caso la CPU.

Aunque no lo parezca, los núcleos e hilos no rinden igual. Los hilos normalmente no escalan el 100% del rendimiento por múltiples razones, entre ellas los registros, los accesos a las cachés o memoria y por supuesto la latencia. Esto es algo que un procesador basado en ARM no se puede permitir como tal, primero por el enfoque en la eficiencia energética y segundo por la latencia y la pérdida porcentual de rendimiento.

La ventaja, claro está, es que el consumo de energía y el calor generado es mucho menor a un núcleo bajo la misma arquitectura y con SMT o HT. Por lo tanto, Intel sabedor de que Apple iba a apostar por un modelo de eficiencia para sus productos y teniendo en mente la expansión de sus procesadores decidió hace años diseñar de cero una arquitectura que aunara lo mejor de ambas plataformas, y de ahí nació Alder Lake como base.

Intel-Alder-Lake-E-Cores-P-Cores

El problema es que ahora tendremos unas CPU con núcleos de alto rendimiento con HT y otros de eficiencia sin HT, los ya nombrados en su correspondiente artículo de la arquitectura P-Cores y E-Cores (Performance y Efficiency). Entonces, ¿cómo sabe el SO qué es lo más óptimo para realizar el trabajo lo más rápidamente posible? ¿Cómo se balancea correctamente la carga hacia el núcleo o hilo mejor posicionado en rendimiento y tiempo? Aquí entra Windows 11 y sobre todo Intel Thread Director.

Intel y Microsoft de la mano, AMD a otra cosa

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AMD no va a apostar por ahora y al menos en escritorio por esta técnica de juntar en un mismo SoC núcleos de alto rendimiento y núcleos basados en la eficiencia, por lo que quedará atrás en cuanto a tiempo se refiere si decide entrar de lleno más adelante.

Con esto en mente, es Intel quien se ha adelantado y junto con Microsoft han diseñado Intel Thread Director (Thread, no Threat, ojo) o ITD por sus siglas. Es una solución de hardware y software para paliar todo el problema descrito más arriba de forma simple y sobre todo transparente tanto para el sistema operativo como para los programadores.

Esto es importante, puesto que ahora los programadores van a pasar de trabajar con un tipo de núcleo a trabajar con dos totalmente distintos. El objetivo de las dos compañías (sobre todo Intel) es lograr que el SO tome la decisión correcta colocando el trabajo en el subproceso adecuado según si necesita una baja latencia y por lo tanto un alto rendimiento, o si simplemente es un proceso que puede ser ejecutado en los núcleos E-Cores porque no es de alta prioridad y por lo tanto no es crítico en rendimiento y tiempo.

¿Cómo se logra esto? Con un nuevo sistema operativo que gire en torno a un nuevo programador de subprocesos. Intel habló con Microsoft, le expuso su trabajo con Alder Lake y sus respectivas plataformas futuras y Microsoft hizo la magia y fue incluso más allá. El nacimiento de Windows 11 tiene mucho que ver con esto, puesto que Windows 10 no va a tener dicho programador y por lo tanto los procesadores de 12ª Gen de Intel bajo Alder Lake no rendirán como se espera ni serán tan eficientes como se pretende.

Intel Thread Director: el nuevo programador va acompañado de hardware

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Lógicamente el software tiene que ser ayudado por el hardware, ya que de por sí no es capaz de distinguir las cargas y los recursos necesarios si no tiene un sistema de prioridades al que atenerse. Por ello, Intel ha diseñado tanto para los P-Cores como los E-Cores un microcontrolador común que le dirá a Windows 11 cuál es la prioridad, los recursos disponibles en cada milisegundo y los tiempos promedio para ejecuciones, así como los tipos de instrucciones que pueden o deben ser usados.

Intel tiene un orden de clasificación por distintos niveles de rendimiento para dicho programador:

  1. Un hilo por núcleo -> P-Cores
  2. Un hilo -> E-Cores
  3. Hilos para HT -> P-Cores (Obvio, los E-Cores no tienen HT)

Es decir, Windows 11 cargaría cualquier proceso primero en un P-Core, si no hay P-Cores disponibles o se prima la eficiencia se pasaría a los E-Cores y por último al HT de los P-Cores. Esto evidencia que ahora Windows 11 va a ser consciente de la topología de cada procesador y gracias al microcontrolador por hardware de Intel también va a poder conocer la carga del trabajo de cada núcleo e hilo.

Los datos que ofrece Intel al respecto son increíbles, puesto que afirma que puede asignar el trabajo a un Core o hilo en tan solo 30 microsegundos gracias a Intel Thread Director. Viendo esta cifra la pregunta es obvia ¿por qué tan rápido? Es decir, ¿se necesita tanta velocidad de asignación?

La respuesta es algo compleja, puesto que no es solo asignar el trabajo a un núcleo o hilo, sean P-Cores o E-Cores, sino que Intel Thread Director también puede controlar y asignar frecuencias, voltajes y potencia en tiempo. De ahí que Intel Alder Lake y sus CPU de 12ª Gen rinda más y sean más eficientes en Windows 11, al menos sobre el papel.

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