¿Qué es un Cuello de Botella y cómo evitarlo?

Cuando hablamos de hardware, es decir, componentes de una computadora, es muy frecuente escuchar el término «cuello de botella» o «bottleneck» (inglés). Pero, ¿qué es esto? En informática, se produce un cuello de botella cuando un componente de la PC restringe el rendimiento de otro. Es decir, una parte de la PC impide que otra rinda al 100%. ¿Por qué? Es lo que responderemos en este artículo, analizando los distintos casos en que puede presentarse este problema.

 

Tipos de Cuello de Botella

Si bien el cuello de botella se puede producir en cualquier ordenador mal equilibrado, al momento de armar una PC gamer es fundamental evitar este conflicto. Caso contrario, el rendimiento se irá al piso. Para evitar esto, hay que asegurarse de ensamblar 4 componentes de manera balanceada:

1. Placa Madre (Motherboard)
2. Procesador (CPU)
3. Memoria RAM
4. Tarjeta Gráfica

Cualquier desorden de rendimiento de estas partes puede provocar un cuello de botella así que, veamos puntualmente en qué casos ocurre.

 

Cuello de botella entre CPU y memoria RAM

Vamos primero con el caso más común de cuello de botella, el cual se puede producir en cualquier computadora. El procesador utiliza la memoria RAM para todas sus operaciones por lo que, en caso de ser insuficiente en la ejecución de un programa / juego, comenzarán los «tildes». Podemos tener uno de los mejores procesadores del mercado, pero si la aplicación requiere más memoria RAM de la que hay disponible, será en vano.

Cuello de botella entre Procesador y Tarjeta Gráfica

Este es un caso frecuente en ordenadores gaming mal armados. Muchos PC gamers compran la mejor tarjeta gráfica que pueden y dejan en segundo plano al procesador. Error, porque tendrás un cuello de botella. Si bien la placa de video maneja el aspecto gráfico con el GPU, también requiere de un CPU que soporte el procesamiento del programa. Es como comprarse los mejores binoculares del mundo, pero tener problemas en la vista.

El procesador es el maldito amo del procesamiento, por ello se llama CPU (Central Processing Unit, es decir, Unidad Central de Procesamiento). Por más que tengamos una de las mejores tarjetas gráficas del mundo, un videojuego no deja de ser un programa y, todo programa, es administrado por el CPU. En consecuencia, si ambos componentes están desbalanceados, el rendimiento caerá al piso por un inevitable cuello de botella.

Ojo, también puede pasar al revés, aunque, entre los PC gamers no es tan frecuente. Algunas personas colocan un procesador muy potente, pero con una tarjeta de video básica. Entonces, cuando ejecutan un juego más o menos exigente, tienen un «techo» de rendimiento por culpa de la tarjeta gráfica.

Esto último es lo que ocurre con los gráficos integrados, como los Intel HD graphics. La gente muchas veces tiene excelentes procesadores pero, al no tener una tarjeta gráfica dedicada, es como si fuera una placa de video muy básica.

 

Triple Bottleneck: Placa de Video, Procesador y Memoria RAM

El mejor ejemplo de bottleneck se vuelve a dar con los juegos para PC. En estos casos, la placa de video, el procesador y la memoria ram, pueden generar un cuello de botella simultáneo, desencadenando un desastre en el rendimiento.

Básicamente, esto ocurre cuando se combinan los dos casos anteriores. Sin embargo, el primer caso de cuello de botella puede originar al segundo o viceversa. Por ejemplo, si tenemos la mejor placa de video y el mejor procesador, superando los requisitos máximos de un juego, pero, nuestra memoria sólo cumple con los requisitos mínimos, entonces la misma RAM restringirá al CPU y éste a su vez a la tarjeta gráfica. En consecuencia, sólo podremos jugar dicho juego en gráficos mínimos, por más que nuestra tarjeta de video y nuestro procesador sean los mejores.

Lo mismo ocurre con el resto de las combinaciones. Es decir, todos los elementos deberían estar nivelados o equilibrados para poder rendir en un 100%. Si uno de ellos no tiene ese nivel de comparación, hará cuello de botella al otro que es mucho mejor en su categoría.

En nuestra guía sobre cómo armar una PC gamer, explicamos cómo evitar el cuello de botella eligiendo correctamente los componentes.

 

Cuello de Botella por Transferencia de Datos

Existen otro tipo de bottleneck, de menor impacto que los anteriores, pero que igual inciden en el rendimiento de una PC. Los casos que veremos a continuación se relacionan con una reducción en la transferencia de datos. Es decir, ocurren porque literalmente el paso de datos se hace más angosto, como el cuello de una botella.

Este ancho o velocidad de transferencia, está presente en todos los componentes de la PC que se conectan a la placa madre: discos duros o de estado sólido, placa de video, lecto-grabadora de CD/DVD, puertos USB, etc. Cuando las versiones de los conectores varían, se puede producir un bottleneck. Veamos algunos casos relevantes.

 

Cuello de Botella entre Placa Madre y Placa de Video

Hoy en día, este caso de cuello de botella es menos frecuente, pero ocurre cuando la versión de PCIe es inferior en la Placa Madre.

Por ejemplo, si nuestra motherboard tiene una versión de PCI express 2.0 y, nuestra placa de video exije un PCIe 3.0, se producirá un cuello de botella. Esto sucederá porque, nuestra tarjeta madre, limitará la velocidad de transferencia de información a una versión inferior. El PCI express 2.0 tiene un ancho menor al del PCI express 3.0, lo que reduce la cantidad de datos que comunica la tarjeta gráfica, creando un bottleneck. En consecuencia, la placa base recibirá menos información de la que debería. Esto se traduce en una menor potencia gráfica, producto de una transferencia y velocidad de datos reducida.

Pese a lo explicado, este tipo de cuello de botella no es demasiado alarmante, pero dependerá de qué tan buena es la placa de video. En una tarjeta gráfica de gama baja, la reducción de rendimiento es imperceptible. Por el contrario, en tarjeta de video de gama media o alta, el porcentaje de pérdida de rendimiento es mayor, porque envía una gran cantidad de información.

 

Bottleneck en SATA y USB

Al igual que el caso del PCI Express, un cuello de botella también se puede presentar en versiones diferentes de SATA o USB. En ambos casos, la pérdida de rendimiento ocurrirá si la placa madre tiene una versión inferior.

Recordemos que la conexión SATA (Serial ATA o S-ATA), es la que utilizan los discos duros (HDD o disco rígido), los discos de estado sólido (SSD) y las lecto-grabadoras de CD/DVD. Por lo que, si tenemos una conexión SATA de versión inferior en la motherboard, perderemos bastante rendimiento. Este bottleneck se traduce en una menor transferencia de información, es decir, más lentitud en pasar archivos y datos y, menor velocidad para encender el sistema operativo, abrir programas y juegos, etc.

En el caso del USB pasará exactamente lo mismo, pero no es tan fatal como el cuello de botella en la conexión SATA. Tendremos sí la pérdida en la velocidad de transferencia de la información.

Cuello de Botella por Frecuencia

Además de todos los cuellos de botella vistos anteriormente, existen otros igual de comunes pero que se generan por: diferencias o límites de frecuencias.

Como muchos ya saben, la velocidad del hardware suele estar fuertemente relacionada con la frecuencia. Especialmente, tenemos valores de frecuencia en las memorias RAM (MHz), procesadores (GHz = 1000 MHz) y GPUs de las tarjetas gráficas.

Cualquier límite impuesto en alguno de los componentes, creará un bottleneck. A continuación, veremos los más importantes.

 

Bottleneck entre Motherboard y Memoria RAM

Este tipo de cuello de botella es sumamente común en las computadoras gaming. Sucede cuando se coloca una memoria RAM con mayor frecuencia de la soportada por la moherboard. En consecuencia, la placa madre sólo tomará el máximo que soporte, reduciendo la velocidad de la memoria RAM hasta dicho máximo.

Por ejemplo, si una tarjeta madre registra memorias RAM tipo DDR4 de hasta 3200 MHz de frecuencia, y nosotros colocamos una con frecuencia superior, como ser 4000 MHz., entonces sólo tendremos 3200 MHz. En este caso puntual, el bottleneck provoca la pérdida de 800 MHz., disminuyendo el rendimiento original de la memoria RAM.

 

Bottleneck entre CPU y Memoria RAM

Es un caso idéntico al anterior, pero en vez de ser la placa madre, aquí es el CPU. Esto ocurre porque el procesador también pone límites a la frecuencia de la memoria RAM, generando un bottleneck. Por tal motivo, el ejemplo anterior sirve de igual manera para este caso.

 

Cuello de Botella entre dos Memorias RAM

Se produce un cuello de botella entre dos memorias RAM cuando sus frecuencias son diferentes. Una vez colocadas en la placa base, trabajarán juntas, pero a la frecuencia menor entre ambas. Por ejemplo, tengo una memoria DDR4 de 8GB a 3000 MHz. y otra con DDR4 de 8GB a 2400 MHz. Al colocarlas para que trabajen juntas, tendremos 16 GB a 2400 MHz., porque 2400 MHz. es la frecuencia menor entre las dos. En este caso estaríamos perdiendo 600 MHz. por el bottleneck.