Intel Sandy Bridge. Introducción – ProfessionalSAT

Sandy Bridge es el nombre en clave de la próxima microarquitectura de Intel. Será el sustituto de Nehalem, que nos acompaña desde 2008, y estará fabricado en el nodo de 32 nm.

He publicado algunos datos adicionales en un artículo de LowLevelHardware: Intel Sandy Bridge versus Westmere die – LowLevelHardware. En este breve artículo solo esbozaré algunas características generales para servir de guía a otros futuros en los que entraré más a fondo en los detalles.

La microarquitectura será una importante evolución del diseño ya conocido en Bloomfield y recientemente en Gulftown (la versión hexacore de 32 nm de Nehalem). Por fín incorporará en el die la GPU integrada que será una derivativa de las actualmente integradas en los actuales Core i3 e i5 de 32 nm.

El próximo Tock de Intel: Sandy Bridge.

Los cores de Sandy Bridge

Los motores de proceso de Sandy Bridge incorporan principalmente nuevas FPU capaces de trabajar con datos de 256 bit de precisión gracias al nuevo juego de instrucciones AVX. Igualmente contarán con un Turbo Boost mejorado e HyperThreading.

Die del quad core Sandy Bridge. Fuente: canardpc.com

Por otro lado, y como Intel acostumbra, habrá refinamientos en multitud de características como Branch Prediction, reducción de latencias cachés L1, L2 y L3…

El Uncore de Sandy Bridge

Intel ahora lo llama System Agent, pero identifica toda la superficie del die que no comprende los cores o núcleos de ejecución con sus L1 y L2 privadas.

Algunos datos preliminares en una Intel secret slide.

La clave reside en la implementación de un ring bus de 256 bytes ciclo para comunicación de los diferentes componentes del die.

El System Agent o Uncore de Sandy Bridge comprende lo siguiente:

• Hasta cuatro controladoras de memoria DDR3 de 64 bit.
• La caché L3 compartida por los cores y también por la GPU integrada.
• El bus PCIe 3.0 con 8 GT/s (el doble del actual PCIe 2.0).
• Para conexión con el chipset P6X (serie 6) el bus DMI de 2 GB/s junto con 4 lanes PCIe 3.0.

Los voltajes del Uncore serán muy inferiores a Nehalem 45nm (1.2 V) y a Lynnfield 45 nm (1.1 V), se barajan valores de 0.85 V lo que paralelamente implicará frecuencias limitadas.

Sandy Bridge estará fabricado con transistores de 32 nm.

Como vemos se deja de utilizar rapidísimo bus QPI de 6.4 GT/s que equipan los Core i7 y Xeon de triple channel DDR3 ya que no es necesario por haber integrado totalmente el North Bridge en el die de 32 nm.

El chip, encapsulado y TDP

Obviamente y por el uso de 4 canales de memoria de 64 bit, será necesario un número de pads elevado (superior a 2000, en concreto 2011 pads) para conectar el procesador con la placa base. Seguiremos con el habitual formato LGA.

El TDP máximo se mantendrá con gran seguridad en los 130W de los procesadores de alta gama actuales.

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AMD Turbo CORE en AMD Phenom II X6 - ProfessionalSAT

Hace un par de meses escribí varios artículos sobre la próxima microarquitectura de AMD en LowLevelHardware. En el primero de ellos comenté la necesidad de que AMD integrase un “turbo Boost” para incrementar la frecuencia de los cores cuando están en uso un número limitado de ellos.

AMD Turbo CORE.

Extraído de Microarquitectura AMD Bulldozer 2011. Actualizado – LowLevelHardware, publicado el 21 de febrero de 2010 en mi blog de microarquitectura: LowLevelHardware:

“ Especulación 7, AMD necesita urgentemente “Turbo Boost”:

Una característica diferenciadora de los actuales procesadores Intel es su capacidad para aumentar la frecuencia de los cores activos siempre que haya margen hasta el TDP (Thermal Design Power).

La Ley de Amdahl estipula que la aceleración obtenida por un sistema multiprocesador siempre estará limitada por los fragmentos de código secuencial o no paralelizable (single-threaded).

Aumento de velocidad con el número de cores y según el porcentaje de código paralelizable.

AMD planea integrar algo similar en todos sus futuros procesadores, pues aunque resulte incómodo reconocerlo, el proceso single-thread domina la velocidad y responsividad de una máquina en los sistemas operativos actuales.

Turbo Boost en Core i7 serie 800 Lynnfield quad core.

Por ejemplo, un Core i7 870 de 3.06 GHz nominales puede, mientras mantiene 3 cores a 1.2 GHz y un voltaje inferior a 1V (sobre 0.80 V) y en estado power-gated (con un consumo virtualmente cero), tener uno de sus núcleos procesando al 100% de carga a 3.6 GHz efectivos. E incluso, con dos núcleos activos en cálculo al 100% de carga, mantiene en ellos frecuencias de proceso de 3.46 GHz.

AMD necesita urgentemente algo similar y parece ser que así será. En próximos procesadores integrará capacidades de power gating por core para deshabilitar y cerrar el suministro de corriente a los cores inactivos reservando TDP.

Este margen se utilizará para el proceso de los núcleos que lo demanden por su carga de trabajo. De este modo podrá así aumentar su frecuencia y su voltaje sin superar el TDP estipulado por el diseño. “

A día de hoy ya hay información definitiva del modo en que AMD implementará tal tecnología. Siendo sincero le es en la actualidad absolutamente necesario para competir con Intel en el mercado sistemas de sobremesa y espero que en breve lo aplique a sus series Opteron para servidores.

Especialmente en los Magny Cours de 12 cores serie 6000 para socket G34 donde podría demostrar un potencial altísimo.

AMD Magny Cours 12 cores. Un MCM compuesto de dos dies Istambul.

Funcionamiento de AMD Turbo CORE:

En principio esta tecnología se va a aplicar a la nueva serie Phenom II serie T:

La nueva gama Phenom II con Turbo CORE.

Como vemos todos los modelos son hexacore nativos con 6 MB de L3 excepto un quad. Los procesadores de 6 núcleos de AMD son novedad en el mercado de sobremesa aunque ya hace tiempo que se comercializan sus versiones Opteron.

AMD ha previsto incrementos de frecuencia de hasta 500 MHz con tres cores activos (de los seis totales) en los modelos hexacore y 400 MHz en los quadcore

AMD Istambul 6 cores (izquierda) frente a Shanghai 4 cores (a escala).

La tecnología Turbo CORE solo necesitará de una actualización de BIOS y en principio todas las placas AM3 serán compatibles con esta nueva tecnología.

Detalles de AMD Turbo CORE.

La entrada del procesador en los estados Turbo CORE, es decir en frecuencias superiores a la nominal, vendrá marcado por dos consideraciones:

• La carga de trabajo se aplique como máximo a tres cores.
• Estar por debajo del TDP (Thermal Design Power) en W.
• Mantener una temperatura moderada.

Crípticamente AMD lo explica en la siguiente presentación:

Modo de actuación de AMD Turbo CORE.

Si un número superior a tres cores se encuentra con una carga de procesamiento elevada, la frecuencia máxima disponible será la nominal: Turbo CORE permanecerá inactivo.

AMD Turbo CORE se aplica a un máximo de tres cores.

Siendo crítico y sabiendo de las preferencias del software actual por las potencias de dos en cuanto a multithreading (uso de 2, 4, u 8 cores) habría preferido que Turbo CORE tuviese un segundo escalón para un modo Turbo de cuatro cores. Recordando la tabla anterior:

Por ejemplo, en el modelo superior Phenom II X6 1090T con una frecuencia nominal de 3.2 GHz con carga de 6 cores y 3.6 GHz con 1, 2 ó 3 cores activos sería deseable un segundo grado de Turbo CORE de 3.4 GHz con 4 cores activos.

Conclusiones:

En resumen, un eficaz y oportuno movimiento en la dirección correcta de AMD; una compañía que bajo la dirección de Dirk Meyer ha sabido siempre tomar las mejores decisiones para competir eficazmente con su poderosísimo rival: Intel corp.

No podía ser de otro modo tratándose del arquitecto jefe del proyecto AMD Athlon…

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RAMDisk en Intel Core i7 triple channel – ProfessionalSAT

Este pequeño artículo es continuación de uno anterior en el que detallé las prestaciones de un disco RAM en Windows 7 HP x64, en aquel los benchmarks corrieron sobre una máquina Core 2 Quad 6850 a 3 GHz y con 8 GB de DDR2 800 con latencias 5-5-5-15 2N.

Ahora veamos qué aporta la transición a un sistema basado en procesadores de arquitectura Nehalem con su triple channel DDR3 y controladoras de memoria integradas de baja latencia.

Configuración, datos relevantes:

• Placa base Asus P6T SE
• Procesador Core i7 920 stepping D0 a 4 GHz Turbo Boost X22
• Memoria: 12 GB, 6 x 2 GB DDR3 1450 MHz 8-8-8-24 2N
• Uncore 3.266 GHz
• Tamaño RAMDisk: 2 GB FAT32

Resultados de los tests en HD Tune PRO 3.50:

DataRAM RAMDisk 2 GB FAT32 en Core i7 a 4 GHz con 12 GB DDR3 1450 MHz.

  HD Tune PRO 3.50 Benchmark

• Transferencia máxima: 6172 MB/s.
• Transferencia mínima: 5756 MB/s.
• Transferencia media: 6048 MB/s.
• Tiempo de acceso: 0.00 ms.
• Modo ráfaga (burst): 6897 MB/s.

Más de 6 GB/s sostenidos en lectura… Prácticamente dobla los resultados del sistema Core 2 Quad (!!).

HD Tune PRO 3.50 File Benchmark

Como vemos en el tests File Benchmark para un tamaño de 64 MB alcanza los siguientes valores de transferencia:

• 6200 MB/s en lectura. (6.2 GB/s)
• 6800 MB/s en escritura. (6.8 GB/s)

Una velocidad de 6.2 GB/s en lectura para tamaños de 512 KB es un resultado abrumador, aunque más lo son los 6.8 GB/s en escritura para bloques de 2 MB.

Ahora pasamos al punto fuerte de un disco RAM, los benchmarks de acceso aleatorio (random), recordemos que son unidades creadas sobre memoria RAM (Random Access Memory).

HD Tune PRO Random Access

Este test mide el tiempo entre accesos aleatorios según el tamaño del fichero al que se accede (512 bytes hasta 1 MB) en ms y las IOPS para ese tamaño dado (IOPS = input Output Per Second).

Un disco RAM realmente vaporiza los resultados de un disco duro mecánico y más si está instalado en una plataforma Core i7:

Con un pico de 486144 IOPS logran un rendimiento absolutamente espectacular con 237 MB/s de ancho de banda en lectura aleatoria de archivos de 512 bytes con un acceso cada 0,00000205 segundos(2,05 microsegundos).

Por esta razón el “pobre” HD Tune nos obsequia con un tiempo de acceso de 0.00 ms, simplemente le faltan cifras significativas en la medida (debería mostrar 0.00205 ms).

En breve dispondré de resultados de un sistema i7 con ajustes más agresivos, con timings de memoria ajustados a:

• 7-7-7-20 1N
• 3 x 2GB DDR3 1450
• Cores 4 GHz (Turbo X22)
• Uncore clock 3450

Veremos como influyen estos cambios en la velocidad del disco RAMDisk.

Para una discusión más detallada sobre los discos RAM y los patrones de acceso a disco duro en sistemas operativos Windows recomiendo estos dos artículos anteriores de SATSoftware:

1. RamDisk en Windows. Parte 2 – SATSoftware
2. RamDisk en Windows. Parte I - SATSoftware

Etiquetas de Technorati: SAT,IT,trucos,Windows 7,RAMDisk,disco RAM,x64,64 bit,optimización,rendimiento

RAMDisk en Windows 7 x64 – SATSoftware

En mi continua búsqueda de la máxima optimización y velocidad para mis Sistemas de Altas Prestaciones me topo con una ingente cantidad de utilidades y software de todo tipo. Muchas de ellas no pasan el primer examen de alto nivel, en cambio otras, tras exhaustivos análisis pasan a formar parte de mi “arsenal” de herramientas cotidiano.

En este post detallaré el increíble rendimiento y velocidad de un disco RAM creado con el software DataRAM RAMDisk que se ejecuta perfectamente y extrae un sobresaliente rendimiento a la versión de 64 bit de Windows 7.

Con su utilización se puede acelerar importantemente el subsistema de disco de las diferentes versiones de Windows, en este caso me centraré en Windows 7 HP edición de 64 bit.

Para las configuraciones detalladas del sistema operativo y las optimizaciones posibles en Windows 7 os remito a un futuro artículo en SATSoftware (espero publicarlo en breve). En cuanto lo tenga on line agregaré aquí un link.

Las pruebas y test de rendimiento las he efectuado con el excelente y completísimo software HDTune PRO versión 3.5 en un equipo Core2Quad 6850 Extreme Edition a 3 GHz con 8 GB DDR2 800 5-5-5-15 y Windows 7 HP x64 con todas las actualizaciones al día.

HD Tune PRO ya va por su cuarta versión.

Mañana complementaré el artículo con datos de prestaciones en un sistema i7 a 4 GHz con 6 GB de DDR3 1450 MHz 7-7-7-20 1T, que a buen seguro romperá records de velocidad en trasferencias de disco.

Benchmark en HD Tune PRO WD500AAKS-00A7B

Para empezar y tomar un punto de referencia inicial es razonable testear un disco duro moderno y cual mejor que uno de los excelentes Caviar Blue WD5000AAKS-00A7B con platos de 320 GB, en concreto el modelo de 500 GB. Actualmente es la mejor familia de discos duros en calidad / precio sin duda y con la menor tasa de acerías.

Hay un nuevo modelo, con igual denominación (WD5000AAKS) pero con platos de 500 GB, que es bastante más lento en utilización normal en entornos Windows. Exteriormente son idénticos aunque su peso es muy inferior y su denominación completa es la siguiente: WD5000AAKS-00V1A. No es nada recomendable su compra mientras haya disponibles ejemplares del recomendado WD5000AAKS-00A7B con 2 platos de 320 GB.

Es el disco duro que monto en todos mis Sistemas de Altas Prestaciones como disco duro principal y de almacenamiento debido a su excelente rendimiento junto a un muy bajo precio. Para clientes más exigentes entro en el terreno SSD y esporádicamente para usos puntuales en el de los excelentísimos Western Digital VelociRaptor en montajes RAID 0 o RAID 10.

HD Tune PRO Benchmark - Caviar Blue WD5000AAKS-00A7B.

• Transferencia máxima: 115 MB/s.
• Transferencia mínima: 59,2 MB/s.
• Transferencia media: 94. MB/s.
• Tiempo de acceso: 12,4 ms. Un resultado excelente, pocos discos duros se acercan a este valor.
• Modo ráfaga (burst): 140,9 MB/s.

HD Tune PRO File Benchmark - Caviar Blue WD5000AAKS-00A7B.

Como vemos en el tests File Benchmark para un tamaño de 64 MB se estabiliza en los siguientes valores de transferencia desde prácticamente los 64 KB:

• 115 MB/s en lectura.
• 115 MB/s en escritura.

HD Tune PRO Random Access Benchmark - Caviar Blue WD5000AAKS-00A7B.

Este test mide el tiempo (en ms) entre accesos aleatorios según el tamaño del fichero al que se accede (de 512 bytes hasta 1 MB) y las IOPS para ese tamaño dado (IOPS = Input Output Per Second).

Estos discos en concreto son capaces de un pico de 80 IOPS en lectura aleatoria. Es decir leen de 80 localizaciones aleatoriamente distribuidas por el disco cada segundo. Todo un prodigio para un medio de almacenamiento mecánico.

Benchmark en HD Tune PRO: DataRAM RAMDisk

Los detalles de la configuración del disco RAM los publicaré en breve en un artículo a tal efecto en mi Blog de Software: SATSoftware. Simplemente diré que es un RAMDisk de 2 GB formateado en FAT32 con cluster size de 4096 bytes.

DataRAM RAMDisk.

HD Tune PRO Benchmark –DataRAM RAMDisk 2 GB FAT32.

• Transferencia máxima: 3597 MB/s. (!!)
• Transferencia mínima: 2982 MB/s. (!!)
• Transferencia media: 3494 MB/s. (!!)
• Tiempo de acceso: 0,0 ms. Demasiado rápido para HD Tune…
• Modo ráfaga: 2828 MB/s. (!!)

3.5 GB/s de transferencia sostenida media. Absolutamente incomparable con ningún otro medio de almacenamiento. Incluso los discos SSD quedan muy lejos con sus alrededor de 250 MB/s.

HD Tune PRO File Benchmark - Caviar Blue WD5000AAKS-00A7B.

Como vemos en el tests File Benchmark para un tamaño de 64 MB llega a los siguientes valores de transferencia:

• 4000 MB/s en lectura. (4 GB/s)
• 2400 MB/s en escritura. (2.4 GB/s)

Una velocidad de 4 GB/s en lectura para tamaños de 512 KB es un resultado abrumador.

Ahora pasamos al punto fuerte de un disco RAM, los benchmarks de acceso aleatorio (random), recordemos que son unidades creadas sobre memoria RAM (Random Access Memory).

HD Tune PRO Random Access Benchmark - Caviar Blue WD5000AAKS-00A7B.

Este test mide el tiempo entre accesos aleatorios según el tamaño del fichero al que se accede (512 bytes hasta 1 MB) en ms y las IOPS para ese tamaño dado (IOPS = input Output Per Second).

Un disco RAM realmente vaporiza los resultados de un disco duro mecánico y con un pico de 224618 IOPS logran un rendimiento absolutamente espectacular con 110 MB/s de ancho de banda en lectura aleatoria de archivos de 512 bytes con un acceso cada 0,00000445 segundos (4,45 microsegundos).

Por esta razón el “pobre” HD Tune nos obsequia con un tiempo de acceso de 0.00 ms, simplemente le faltan cifras significativas en la medida (debería mostrar 0.00445 ms).

Conclusiones

En acceso secuencial (lectura o copia de grandes ficheros) este disco RAM es 35 veces más rápido que un disco duro mecánico (4000 MB/s contra 115 MB/s).

En acceso aleatorio (uso típico en Windows) es unas 2807 veces más rápido que un disco duro como el WD5000AAKS-00A7B (224618 IOPS contra 80 IOPS).

Para una discusión más detallada sobre los discos RAM y los patrones de acceso a disco duro en sistemas operativos Windows recomiendo estos dos artículos anteriores de SATSoftware:

RamDisk en Windows. Parte 2 – SATSoftware

RamDisk en Windows. Parte I - SATSoftware

En resumen: un excelente software y además gratuito, ¿Qué más podemos pedirle?

Download DataRAM RAMDisk Freeware

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Echad un vistazo a la web de mi nueva empresa, un proyecto de gran envergadura que llevo preparando hace más de un año.

Os lo recomiendo para diseño de sistemas de altas prestaciones:

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El que tenga dudas o aportaciones tiene para ello la sección de comentarios, intentaré responder a todos y con la máxima claridad. Los Blogs deben de ser lugares de intercambio y agradezco vuestro feedback.

Mi laboratorio particular. Enero-Febrero 2010 – ProfessionalSAT

Si Diciembre del pasado año fue un mes apasionante ya que por mis manos pasaron multitud de Sistemas de Altas Prestaciones con componentes de última generación, en Enero y sobretodo en este mes de Febrero puedo decir que tengo mi taller particular a rebosar de máquinas con componentes de primera línea.

Los reguladores de voltaje de DDR3 de la Asus P6T SE.

Vista de mi taller/laboratorio a finales de Diciembre de 2009.

La refrigeración de los sistemas

Uno de los asuntos clave cuando se trata de configuraciones con procesadores Intel Core i7 LGA1366 fuera de especificación es la evacuación rápida y eficiente del calor generado. Es crucial pues determina la frecuencia máxima de trabajo debido al elevadísimo consumo de estos microprocesadores al realizar cálculo intensivo con 8 threads concurrentes.

Uno de los Core i7 ya montado, 7 ventiladores y un flujo de aire muy estudiado.

Es por ello que es uno de los aspectos en los que más atención y esmero pongo en cuanto diseño uno de estos sistemas.

Un Core i7 920 stepping D0 tiene un TDP nominal de 130W a su frecuencia de 2.8 GHz (Turbo Boost x21). En medidas empíricas su consumo ronda esas mismas cifras. Imaginad en qué valores nos ponemos cuando lo configuramos a 3.8 GHz o más…

Experimentos con ventiladores Noctua en el Asus Triton81.

De echo, a BCLK 181 MHz y con 3.8 GHz en núcleos y con un Vcore efectivo en carga 100% de 1.30V he medido más de 200W de consumo entre los cuatro cores y el uncore (ajustado a 3.44 GHz con multiplicador x19).

En algunos sistemas he ido más allá y he llegado incluso a los 4.2 GHz con refrigeración por aire (aunque no me atrevería a calificarlo como refrigeración convencional). En este caso estamos hablando de unos 250W a 1.3125 V efectivos en cores y 1.3125 V en uncore ajustado a 3.6 GHz con DDR3 1600. Sí habéis leído bien, 250W solamente el procesador…

Llegados a estos valores críticos de emisión térmica se hace difícil, en primer lugar, transferir ese calor al radiador que se encuentra sobre procesador a través de la interfaz térmica y, en segundo lugar, evacuar rápidamente ese calor del radiador hacia el exterior.

A principios de Enero estaba ultimando tres máquinas, ya en las pruebas finales.

Los disipadores escogidos para los procesadores Core i7 eran un Asus Triton 81 y un Triton 88 y para el Core2Quad un Scythe Ninja. Como interfaz térmica utilicé en ellos Artic Cooling MX2 y la apliqué del modo descrito en este artículo.

Para una mejor comprensión de los fenómenos implicados en la eficaz evacuación del calor generado por un sistema de Altas Prestaciones recomiendo estos dos artículos:

• Pasta térmica y transferencia de calor II. Actualizado – ProfessionalSAT
• Pasta térmica y transferencia de calor I – ProfessionalSAT

Febrero de 2010:

A principios de Enero entregué estos tres sistemas y tras unos días de descanso me llegó el encargo de actualizar el firmware de un SSD Intel G2 e instalar las utilidades para realizar su mantenimiento en Windows XP Pro X64.

Tras tres días de lucha (XP X64 no es el más popular de los sistemas operativo y por ello el soporte de drivers es a veces algo deficiente) conseguí finalizar este equipo y pude dedicarme al siguiente encargo:

A primeros de Febrero empecé con las tres máquinas que estoy realizando ahora mismo. Son tres Core i7 920 todos ellos ajustados a 3.8 GHz para dos clientes distintos con necesidades ampliamente divergentes.

Uno cuenta con 12 GB de DDR3 y refrigeración Noctua y los otros dos se conforman con 6 GB y sendos Scythe Mugen 2; el sistema operativo en todos ellos es Win7 Home Premium X64.

Scythe Mugen2 con dos ventiladores en push-pull.

Había leído excelentes alabanzas sobre el rendimiento del radiador Scythe Mugen 2 en sitios de renombre como XBitLabs pero no había tenido oportunidad de probarlo personalmente. Debo decir que supera y con mucho al ya sobresaliente Noctua con dos ventiladores de 12 cm.

El Mugen2 viene con un solo ventilador de 12 cm en entrada, en ambos sistemas lo he complementado con un Xilence de 12 cm en salida para una configuración Push-pull.

Es una solución muy eficiente y además silenciosa.

Como siempre y debido a la alta frecuencia resultante en el bus QPI y al voltaje añadido siempre suplemento al chipset Intel X58 con un ventilador adicional para dilatar su esperanza de vida y aumentar la estabilidad del sistema.

Ventilador regulado por temperatura de entrada de 7 cm para el X58.

Tras pasar las pruebas preliminares (Memtest) a las frecuencias objetivo y en condiciones ya finales en todos los parámetros procedí a empezar el montaje:

Los dos sistemas con Scythe Mugen2 preparados para ser montados.

Al fondo se ven dos portátiles que estaba optimizando esos días (realizando el alineamiento de sus particiones a 64 Bytes). Alguna vez que tenga tiempo… pretendo hablar del alineamiento de particiones y sus implicaciones prestacionales… algún día quizás…

Otra vista de aquel día.

El material de ambos sistemas preparado y organizado.

Preparando los equipos para los tests iniciales. Al fondo uno de mis i7.

Primer plano del Scythe Mugen2.

Perspectiva.

Ambos pasando Prime95 Blend.

Esta habitación no necesita calefacción…

Nos vemos en la segunda parte…

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