Qué son los núcleos y los hilos de un procesador

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Cuando te pones a mirar las especificaciones de un procesador es fácil perderse entre tantos datos: frecuencia, caché, TDP… y, cómo no, el famoso apartado de número de núcleos e hilos. Son términos que se repiten por todas partes y que, aun así, generan bastante confusión incluso entre usuarios con experiencia.

Entender bien qué son los núcleos y qué son los hilos de una CPU no es solo una cuestión técnica. Influye directamente en el rendimiento real del ordenador, en lo fluida que va la multitarea, en cómo rinden los juegos, los programas de edición de vídeo o las máquinas virtuales. Y aunque un usuario básico pueda vivir sin profundizar demasiado, para cualquiera que programe, monte PCs o simplemente quiera comprar con cabeza, dominar estos conceptos es clave.

Qué son los núcleos de un procesador

Dentro del pequeño chip que llamamos CPU se esconden varios bloques de lógica que actúan como unidades de cálculo completamente independientes. Esos bloques son los núcleos. Cada núcleo puede tomar instrucciones de la memoria RAM, procesarlas siguiendo el ritmo del reloj del procesador y devolver resultados, como si fuera un pequeño cerebro dentro del chip principal.

En los procesadores antiguos solo había un único núcleo capaz de ejecutar una instrucción por ciclo de reloj. Esa capacidad se medía en megahercios (MHz) o gigahercios (GHz): cuanta mayor frecuencia, más instrucciones por segundo podía completar. Hoy en día, además de subir la velocidad, los fabricantes han multiplicado el número de núcleos para aumentar enormemente la potencia bruta.

Cada núcleo actúa como un subprocesador físico integrado en el mismo encapsulado. Si cuentas con una CPU de 4 núcleos, es como tener cuatro procesadores trabajando en paralelo dentro del mismo chip. Eso significa que, en un mismo ciclo, la CPU puede estar gestionando cuatro instrucciones distintas de forma simultánea, lo que multiplica la capacidad de cálculo siempre que el sistema operativo y los programas sepan aprovecharlo.

Es importante remarcar que los núcleos son componentes físicos, no algo virtual ni simulado por software. Están formados por millones de transistores y circuitos que implementan las unidades aritméticas, las unidades de control, los registros internos y otros elementos que permiten ejecutar el ciclo de instrucción (buscar, decodificar, ejecutar y escribir resultado) una y otra vez.

Hoy en el mercado doméstico es habitual encontrar procesadores con 2, 4, 6, 8 e incluso más de 10 núcleos, mientras que en estaciones de trabajo y servidores se manejan cifras aún mayores, como 16, 32 o más núcleos físicos. Cuantos más núcleos haya, más tareas reales pueden procesarse al mismo tiempo, algo especialmente útil para aplicaciones profesionales, servidores o flujos de trabajo con mucha carga en paralelo.

Qué son los hilos de un procesador y cómo funcionan

Mientras que los núcleos son piezas físicas, los hilos (threads o subprocesos) son entidades de naturaleza lógica o virtual que representan un flujo de ejecución dentro de un programa y que el sistema operativo puede programar sobre uno o varios núcleos. Un hilo es, en esencia, una secuencia de instrucciones que puede ejecutarse de forma independiente del resto, con su propia información de contexto.

Podemos ver el hilo como el camino que recorre un trozo de código a través del procesador. Cada hilo dispone de sus propios registros de ejecución, su pila y un contador de programa que indica qué instrucción toca ejecutar en cada momento. El sistema operativo se encarga de asignar esos hilos a los núcleos disponibles y de repartir el tiempo de CPU entre ellos de la manera más eficiente posible.

En el ámbito de programación, se distingue entre aplicaciones monohilo y multihilo. Un programa monohilo solo tiene un flujo de ejecución: las instrucciones se realizan una detrás de otra, de forma estrictamente secuencial. En una aplicación multihilo, en cambio, el trabajo se reparte entre varios subprocesos que pueden avanzar en paralelo, compartiendo recursos pero ejecutándose de manera concurrente.

Esta forma de dividir el trabajo hace posible que un mismo programa ejecute varias operaciones a la vez. Por ejemplo, un editor de vídeo puede dedicar un hilo a la interfaz gráfica, otro al renderizado, otro al audio, etc. Si hay suficientes núcleos e hilos en la CPU, esas partes del programa avanzan al mismo tiempo, mejorando tiempos de respuesta y reduciendo la sensación de bloqueo.

En la práctica, muchos procesadores modernos usan tecnologías de multihilo simultáneo como el SMT o el Hyper-Threading, que permiten a cada núcleo físico gestionar dos hilos de ejecución de manera concurrente. Eso explica por qué ves CPUs con, por ejemplo, 6 núcleos y 12 hilos: hay seis unidades físicas, pero cada una de ellas puede llevar dos flujos de instrucciones distintos a la vez, aprovechando mejor las unidades internas que quedarían ociosas en ciertos momentos. La tecnología Hyper-Threading de Intel es un ejemplo conocido de esto.

Relación entre programas, procesos e hilos

Para entender bien el papel de los hilos conviene bajar un nivel y ver cómo se organiza el trabajo en el sistema operativo. Un programa no es más que un conjunto de instrucciones almacenadas en disco (aplicaciones, drivers, el propio sistema operativo, etc.) en formato binario, lista para ser cargada en memoria cuando haga falta.

Cuando ejecutas un programa, el sistema crea al menos un proceso que se carga en la memoria RAM. Ese proceso incluye el código ejecutable, los datos, los recursos que necesita (descriptores de archivos, memoria reservada, etc.) y un contexto que el sistema operativo gestiona con cuidado. Cada proceso se ubica en un espacio de memoria concreto y aislado del resto, lo que aporta estabilidad y seguridad.

Un proceso necesita ciertos elementos básicos para funcionar: un contador de programa que indica la próxima instrucción a ejecutar, una serie de registros donde guardar datos temporales e información de control, y una pila que almacena datos de las funciones activas. Todo esto se guarda y se restaura constantemente cuando el sistema cambia de un proceso a otro.

Lo interesante es que cada proceso se ejecuta de forma independiente del resto. Gracias a esta independencia, si una aplicación se cuelga, el resto del sistema puede seguir funcionando. Esta capacidad de gestionar múltiples procesos permite ofrecer un entorno multitarea: navegar por Internet mientras escuchas música, tienes el correo abierto y descargas archivos al mismo tiempo.

Dentro de cada proceso aparecen los hilos de ejecución. Un hilo es la unidad mínima de trabajo que el sistema operativo puede asignar a la CPU. Un proceso puede constar de un solo hilo (caso más simple) o de muchos hilos que comparten el mismo espacio de memoria y los mismos recursos de proceso, pero avanzan de forma paralela.

Procesos monohilo y multihilo

En un proceso monohilo, todo el código del programa se ejecuta en un único flujo de instrucciones. Esto implica que, si una parte del programa tarda mucho (por ejemplo, una operación de disco lenta o un cálculo pesado), el resto de la aplicación puede quedar bloqueado hasta que termine esa operación, generando sensación de lentitud o congelación.

Cuando un proceso es multihilo, su tarea se divide en varios subprocesos más pequeños denominados hilos. Estos hilos comparten memoria y recursos, pero cada uno cuenta con su propia pila de registros y su propio contador de programa. De esta manera, dos o más partes del programa pueden avanzar simultáneamente, reduciendo los tiempos de espera y aprovechando mejor los núcleos disponibles.

Por ejemplo, un navegador web puede tener un hilo para la interfaz, otro para cargar páginas, otro para ejecutar código JavaScript y otro para reproducir vídeo. Si hay varios núcleos e hilos de CPU, todos estos subprocesos pueden ejecutarse a la vez, logrando una experiencia mucho más fluida para el usuario.

La clave es que, al tener más hilos de ejecución, el volumen de cálculos simultáneos aumenta notablemente. No significa que la CPU sea más rápida por sí misma, sino que puede mantener ocupadas sus unidades internas con más trabajo en paralelo. Esto se traduce en mejor aprovechamiento del hardware, especialmente en programas diseñados específicamente para trabajar con muchos hilos.

En procesadores con tecnologías de multihilo, un núcleo con doble hilo no ejecuta literalmente dos instrucciones en el mismo ciclo al 100% de eficiencia, pero es capaz de alternar entre dos hilos con tanta rapidez que da la sensación de estar trabajando en paralelo. El sistema operativo reparte pequeños “trozos de tiempo” de CPU a cada hilo, y el cambio entre ellos ocurre en fracciones de segundo, imperceptibles para el usuario.

Diferencias fundamentales entre núcleos e hilos

La gran diferencia es que los núcleos son unidades de procesamiento físicas y los hilos son entidades lógicas que representan tareas o subprocesos que se ejecutan sobre esos núcleos. Un núcleo puede existir sin hilos adicionales de SMT (simplemente ejecutando un único flujo de instrucciones), pero un hilo, por muy virtual que sea, siempre necesita un núcleo físico en algún momento para poder ejecutarse.

Al mirar las especificaciones de una CPU verás combinaciones del tipo “4 núcleos / 8 hilos” o “6 núcleos / 12 hilos”. Eso significa que cada núcleo físico puede gestionar dos hilos de ejecución a la vez. En un procesador de 6 núcleos y 12 hilos, el sistema operativo ve 12 unidades lógicas sobre las que puede programar tareas, aunque a nivel de silicio solo haya 6 bloques de ejecución completos.

En términos prácticos, los núcleos marcan cuántas tareas realmente independientes puede hacer la CPU al mismo tiempo, mientras que los hilos afinan la utilización de esos núcleos, minimizando los tiempos muertos y permitiendo manejar más subprocesos concurrentes. Por eso se dice que los hilos aumentan la eficiencia, pero el salto grande de capacidad real siempre viene de añadir más núcleos físicos.

Se podría resumir diciendo que los núcleos ponen el músculo físico y los hilos organizan mejor el trabajo. Un buen equilibrio entre ambos es lo que marca la diferencia en el rendimiento global del sistema, especialmente cuando hablamos de multitarea intensa o software profesional pesado.

Núcleos o hilos: qué es más importante según el uso

La típica duda al comprar una CPU es si conviene priorizar más núcleos físicos o más hilos lógicos. La respuesta depende bastante del tipo de uso que le vayas a dar al equipo y de cómo estén programadas las aplicaciones que sueles utilizar.

En tareas que exprimen muchísimo el hardware, como juegos exigentes, edición de vídeo avanzada, renderizado 3D o ejecución de máquinas virtuales, suele pesar más tener un buen número de núcleos físicos. Esas cargas de trabajo se benefician de poder repartir tareas grandes entre varios núcleos reales, en lugar de depender únicamente de hilos lógicos sobre pocos núcleos.

Para un uso más cotidiano, como navegar, trabajar con documentos, usar varias aplicaciones ligeras a la vez o consumir contenido multimedia, la gestión eficiente de hilos puede marcar más la diferencia. Incluso con pocos núcleos, si la CPU soporta varios hilos por núcleo y el sistema los reparte bien, la sensación general será de fluidez y buena respuesta.

En desarrollo de software, conocer a fondo cómo se gestionan núcleos e hilos es vital. Un programa mal paralelizado puede no aprovechar un procesador con muchos hilos o muchos núcleos, mientras que una aplicación bien diseñada escala muy bien conforme aumenta el número de núcleos disponibles. Hay software optimizado para muchos hilos lógicos y otro que solo sabe sacar partido a unos pocos núcleos muy potentes.

De forma muy simplificada, para la mayoría de usuarios domésticos una CPU de 4 a 6 núcleos con un buen número de hilos suele ofrecer un equilibrio estupendo entre precio y rendimiento. Para creadores de contenido, gamers entusiastas o profesionales que usen programas pesados, subir a 8, 10 o más núcleos tiene mucho más sentido, especialmente si esas aplicaciones están pensadas para explotar la ejecución multihilo.

Cómo saber cuántos núcleos e hilos tiene tu CPU

Si quieres comprobar cuántos núcleos e hilos tiene tu equipo, el propio sistema operativo ofrece herramientas muy sencillas para verlo sin instalar nada adicional. Es algo útil para saber si tu hardware encaja con los requisitos de cierto programa o juego, o para valorar si realmente te interesa actualizar el procesador.

En Windows 10 u 11 puedes abrir el menú contextual del botón Inicio y entrar en la sección de “Sistema” para ver el modelo de procesador instalado. Con ese dato puedes buscar en la web del fabricante y comprobar cuántos núcleos e hilos soporta. Además, el Administrador de tareas, en la pestaña “Rendimiento”, muestra gráficos por CPU lógica que te dan una idea del número de hilos que el sistema está viendo.

Si quieres algo más detallado, el propio Administrador de tareas tiene un enlace al Monitor de recursos, donde se puede observar el desglose de procesos y subprocesos junto con su uso de CPU. Cada entrada de “threads” o “subprocesos” que aparece ahí corresponde a un hilo de ejecución manejado por el sistema.

En macOS, la información básica de la CPU se encuentra en el menú Apple, dentro de “Acerca de este Mac” y luego en “Informe del sistema”. Ahí puedes ver el nombre concreto del procesador y, consultando las especificaciones oficiales, saber el número de núcleos físicos e hilos. El Monitor de actividad también muestra el número de subprocesos que tiene cada aplicación abierta.

Con estas herramientas puedes hacerte una idea clara de cuánta potencia paralela tienes realmente disponible y si tus programas están saturando los núcleos o simplemente usan uno o dos, dejando el resto casi ociosos.

Cuántos núcleos de CPU conviene elegir según el uso

El número ideal de núcleos no es el mismo para todo el mundo. Depende del tipo de tareas que hagas en tu día a día y de si tus aplicaciones favoritas están optimizadas para aprovechar muchos núcleos e hilos o no. No siempre más es mejor, pero sí conviene acertar con el rango adecuado.

Para un uso muy básico (navegar, ofimática sencilla, correo, ver vídeos) suele bastar con 2 núcleos físicos, aunque hoy resulta más recomendable ir al menos a 4 para ganar margen de cara a futuras actualizaciones de software y multitarea un poco más intensa.

Si sueles jugar a títulos poco exigentes, haces edición ligera de fotos o vídeo y mantienes varias aplicaciones abiertas a la vez, lo más razonable es buscar procesadores de 4 núcleos con soporte para múltiples hilos. Aquí el salto frente a un dual-core se nota mucho en fluidez general, tiempos de carga y capacidad para aguantar varios programas al mismo tiempo.

Para juegos exigentes, creación de contenido más seria (edición de vídeo en alta resolución, renderizados 3D frecuentes) o uso de máquinas virtuales, entrar en la franja de 6 a 8 núcleos físicos ofrece un salto de calidad enorme. Muchos títulos modernos son capaces de aprovechar 6 u 8 núcleos de forma bastante eficiente, y los programas de edición y render suelen escalar muy bien con cada núcleo adicional.

Por encima de los 10 núcleos hablamos ya de equipos pensados para escenarios muy pesados: gaming de alta gama con streaming simultáneo, render y animación 3D profesional, simulaciones complejas o estaciones de trabajo y servidores que ejecutan muchas tareas en paralelo. En estos casos, cuántos más núcleos y hilos haya (siempre bien aprovechados por el software) mejor será la capacidad para procesar cargas masivas.

Impacto del recuento de núcleos e hilos en el rendimiento

Contar con más núcleos e hilos cambia de forma muy significativa cómo se comporta el sistema bajo carga. Una CPU con varios núcleos puede atender muchas tareas simultáneas sin que unas bloqueen a las otras, lo que se traduce en menor tiempo de respuesta, menos tirones y mayor estabilidad cuando tienes el PC “a tope”.

La multitarea es uno de los campos donde más se nota. Tener varios núcleos e hilos permite que el sistema operativo reparta las aplicaciones entre distintas CPUs lógicas, de modo que mientras una se encarga de un cálculo largo, otras pueden seguir respondiendo al usuario. Es lo que hace posible, por ejemplo, jugar mientras se renderiza algo en segundo plano o se graba vídeo de la partida.

En videojuegos, la mayoría de títulos modernos suelen escalar bien hasta 4 o 6 núcleos, y algunos de gama alta sacan partido de 8 núcleos físicos. En estos casos, además de la tarjeta gráfica, el procesador debe manejar la física, la inteligencia artificial, la lógica del juego, la red, etc. Repartir estas tareas en varios núcleos e hilos ayuda a mantener fotogramas más estables, sobre todo en escenas muy cargadas.

En creación de contenido, como la edición de vídeo profesional, el renderizado 3D o el procesamiento masivo de fotografías, el número de núcleos cobra un peso enorme. Muchos motores de render, codificadores de vídeo y herramientas profesionales están diseñados para escalar casi linealmente con cada núcleo adicional, de manera que pasar de 4 a 8 núcleos puede reducir tiempos de exportación a la mitad en determinadas cargas.

En entornos de servidor y estaciones de trabajo, manejar docenas de usuarios, máquinas virtuales o servicios concurrentes exige recurrir a recuentos muy altos de núcleos, a menudo 16 o más. Cada servicio o máquina puede tener reservados varios núcleos e hilos, y aun así quedar margen para nuevas tareas, lo que aumenta la capacidad general del sistema de forma notable.

Eso sí, conviene no olvidarse de que no todos los programas aprovechan por igual los núcleos adicionales. Hay mucho software que sigue dependiendo bastante de un solo hilo de ejecución principal, por lo que la velocidad de cada núcleo (frecuencia y rendimiento por ciclo) sigue siendo crucial. Lo ideal es combinar un número razonable de núcleos con una buena frecuencia, sin dejarse llevar solo por el marketing del recuento de hilos.

Con todo esto, se ve que núcleos e hilos trabajan de la mano para determinar el comportamiento real de la CPU: los núcleos marcan cuántas tareas independientes caben en paralelo y los hilos permiten descomponerlas en partes más pequeñas y mejor coordinadas. Entender cómo encaja cada pieza ayuda a elegir mejor el procesador y a valorar si de verdad merece la pena subir de gama o no en función de lo que haces a diario.