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¿Entendemos bien los datos técnicos de nuestra computadora de ajedrez? - 1ª parte

Astron
Author: Astron
Usuario y colaborador de la web.

MICRO

Hoy, en plena era de la informática y de las nuevas tecnologías, todo el mundo está familiarizado con términos como MHz (megahercios), ROM, RAM, etc. y sabemos que mientras más MHz tenga el procesador, de ese ordenador, ese teléfono móvil o esa computadora de ajedrez, más potente es. Aunque eso no es exactamente así, pues hay otros parámetros que también intervienen. En resumidas cuentas, hay términos muy técnicos que se han colado en nuestras vidas como parte normal de nuestro vocabulario.

Pero centrémonos en las computadoras de ajedrez. Para entenderlo mejor y llevar un orden, vamos a guiarnos con un ejemplo: las características técnicas de la Mephisto Master Chess, sobre la que he publicado recientemente un artículo en esta web. Todo será aplicable a cualquier máquina, ya que los parámetros son los mismos, sólo variarán sus valores. Usaremos una terminología sencilla para que todo el mundo lo entienda. 

La computadora de ajedrez Mephisto Master Chess tiene:

- Un procesador Hitachi SH7034, tipo RISC, de 32 bit y 20 MHz, cuyo poder es 26 MIPS (millones de instrucciones por segundo).

- La ROM es de 64 KB, aquí es donde está el programa, de Frans Morsch.

- La RAM es de 4 KB, que le permite guardar, y por tanto retroceder, hasta 200 movimientos.

- Dispone además de un libro de aperturas con 50.000 movimientos, que en esta máquina se encuentra también en la ROM. No dispone de tablas Hash. 

Analicemos todo esto.

El procesador

La velocidad. 

20 MHz. Un hercio es una unidad de frecuencia correspondiente a un ciclo por segundo. 20 MHz, (20 millones de hercios) significa que el cristal de cuarzo del procesador es capaz de oscilar (vibrar) 20 millones de veces por segundo cuando se le aplica una corriente. Estas oscilaciones o ciclos determinan la velocidad a la que se ejecutarán las instrucciones del procesador.

CUARZO

Mientras más hercios por segundo, más rápido ejecutará las instrucciones y procesará los datos. Este parámetro es el que la mayoría de la gente asocia más con la potencia del procesador.

La arquitectura. 

32 bit. Muchos de nuestros ordenadores tienen un procesador (CPU) de 32 bit, aunque la mayoría tienen ya 64 bit. Pero en las máquinas de ajedrez vemos que muchas tienen sólo 8 bit, algunas 16 y otras, como la del ejemplo que seguimos,

32 bit. Explicándolo de una forma muy simple, esto hace referencia a como trabaja el procesador con los datos. Los agrupa en "palabras" o "paquetes" para almacenarlos o transportarlos de un lado a otro. Los de 32 bit los agrupa en paquetes más grandes que los de 8 bit. Trabajar con piezas más grandes da un mayor rendimiento. Como idea genérica, un procesador de 32 bit y 20 MHz será más potente que uno de 8 bit y 30 Mhz (por eso decíamos antes que los hercios no lo son todo). Más adelante veremos un ejemplo de esto entre dos máquinas.

BITS

Lo vais a entender: es como si tenemos que transportar mercancías desde Valencia hasta Alicante, y tenemos dos camiones, uno de 32 toneladas y otro de 8 toneladas. El de 8 Tm corre más que el de 32, y llegará antes a Alicante, pero necesitará más viajes para transportar la misma mercancía que transporta el de 32 Tm en un sólo viaje, por lo que, a pesar de ser más rápido, transportará menos mercancía en un mismo tiempo. El de 32 Tm, aunque sea más lento, tendrá un mayor rendimiento.

El tipo de procesador. 

RISC. Son las iniciales de "Reduced Instruction Set Computer" (conjunto reducido de instrucciones de computadora).

El procesador de nuestro ordenador tiene una arquitectura con muchísimas instrucciones para poder realizar cualquier cosa que se le pueda exigir a través de los datos que le llegan de los programas. Tiene que saber que hacer cuando el programa Excel le entrega datos o instrucciones, o cuando abrimos el navegador de Internet. Obviamente todos esas instrucciones también ocupan su espacio dentro de la arquitectura de la CPU y la hace muy compleja.

RISC

Pero en una máquina de ajedrez ¿para qué queremos que el procesador sepa abrir una hoja Excel, o el navegador Firefox, si nunca lo va a hacer? Entonces se ideó dotarle de menos instrucciones, sólo las precisas para jugar al ajedrez y controlar el tablero, de ahí el significado de RISC: "conjunto reducido de instrucciones de computadora". De esta forma sería más eficiente y rápido, ya que las instrucciones ocupan menos espacio, optimizando así la arquitectura permitiendo obtener más espacio dentro del propio chip para otros elementos. Además, al ser un conjunto de instrucciones reducido, es más sencillo de implementar en el procesador, abaratando el coste del mismo.

Las instrucciones binarias. (aritméticas, lógicas, de E/S, etc.) 

MIPS. "millones de instrucciones por segundo". La joya de la corona. Como hemos visto, los parámetros anteriores no determinan por sí solos la potencia, o mejor dicho, el verdadero potencial del procesador en cuestión. Pero este parámetro sí lo determina. Bien es verdad que esta no es una característica "física" del procesador, como los anteriores, sino que es el resultado práctico de trabajo que ofrece la combinación de los parámetros que hemos visto antes. Porque al final, de una forma u otra, con velocidad o con "piezas" de datos mayores, todo se reduce a realizar el mayor número de instrucciones en el menor tiempo posible.

Esas instrucciones a que se refiere los MIPS, son instrucciones binarias, que así por sí solas, en un ordenador, nos dicen muy poco, porque abrir un navegador requiere un nº de instrucciones muy distintas que abrir una hoja Excel llena de datos. Pero en una computadora de ajedrez sí nos dice mucho, porque en ajedrez, lo que hay que hacer es siempre lo mismo, es buscar posiciones posibles en el tablero e irlas comparando cada una con la anterior, quedando guardada momentáneamente la mejor, de acuerdo a unas condiciones establecidas por el programa. Por tanto aquí sí que se puede saber cuantas instrucciones se necesitan para la búsqueda de cada posición. Y esto ya ha sido estudiado en laboratorios informáticos. Ahora veremos lo práctico que es.

El análisis de una posición de ajedrez usa unas 3000 instrucciones de máquina como promedio.

Sabiendo cuantas MIPS (millones de instrucciones de máquina por segundo) es capaz de ejecutar el procesador, se sabrá cuantas posiciones de ajedrez es capaz de analizar por segundo. Unos ejemplos, los de mi colección de máquinas:

3COMPUS

Mephisto Master Chess (SH7034) = 26 MIPS, es decir, analiza unas 8.600 posiciones por segundo (26.000.000 entre 3.000).

Novag Aquamarine RISC 20 MHz (H8) = 5 MIPS, analiza unas 1.700 posic./seg.

ChessGenius pro (ARM Cortex M4) = 150 MIPS, analiza unas 50.000 posic./seg.

Como hemos visto al explicar la arquitectura del procesador, ahora podemos comprobar como la Master Chess analiza muchas más posiciones por segundo que la Aquamarine, aunque ambas tienen 20 Mhz, porque la Master Chess tiene una arquitectura de 32 bit, y la Aquamarine sólo de 8 bit.

Seguiremos revisando las otras características que enumeramos al principio, en la 2ª parte de este artículo que se publicará próximamente.

 Francisco Frivero (Astron)    30-mayo-2019

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