Microprocesadores
Los microprocesadores, también conocidos como CPU (Unidades Centrales de Proceso), son el núcleo fundamental de cualquier dispositivo informático.
Estos diminutos chips, generalmente ignorados en comparación con las pantallas de monitores y las tarjetas gráficas potentes, son verdaderamente el corazón y el cerebro de cualquier sistema informático moderno.
El procesador como componente, es fundamental para el funcionamiento de una PC, tanto es así que tiene una ‘función central’ que procesa los cálculos a velocidades vertiginosas, es por eso que se denomina microprocesador a esta parte interna.
La CPU realiza una multitud de funciones que se visualiza como un conjunto más simple de funciones logarítmicas como son las operaciones matemáticas de alta complejidad.
Este componente es el cerebro del sistema que procesa toda la información aritmética y lógica y la traduce en datos compuestos por un determinado valor numérico y gráfico.
Para el usuario, esto se traduce en cuán rápido algo se carga y reacciona a su entrada, por lo que invertir en un procesador de calidad es una prioridad para el procesamiento de cálculos matemáticos y así traducirlos en la pantalla del monitor como una imagen representativa.
En este artículo, exploraremos en detalle qué son los procesadores, cómo funcionan y su importancia en el mundo informático.
A continuación, debajo verás una lista de artículos review para consultar los microprocesadores más importantes del mercado.
¿Qué es un procesador?
En esencia, un procesador es un microchip electrónico diseñado específicamente para ejecutar instrucciones y realizar cálculos en una computadora.
Estas instrucciones pueden variar desde operaciones aritméticas simples, como sumar y restar, hasta tareas altamente complejas como la renderización de gráficos 3D, la inteligencia artificial y la decodificación de video en tiempo real.
El procesador es el componente que coordina todas las actividades en una PC, asegurando que las instrucciones se ejecuten en el orden correcto y en el momento adecuado.
Sin un procesador, una computadora no podría hacer nada más que mostrar una pantalla en blanco.
El microprocesador es una placa de circuito dentro del procesador que ejecuta las instrucciones en nombre de los programas.
Los microprocesadores modernos pueden procesar millones de instrucciones por segundo.
Es difícil evaluar una nueva tecnología sin considerar al procesador.
El problema es que es difícil decodificar lo que hace un procesador, incluso si eres un técnico especializado.
Estos son el cerebro por detrás, ya que controlan la lógica que realiza los cálculos y ejecutan los programas.
La CPU toma instrucciones de la memoria de acceso aleatorio, denominada RAM.
Decodifica y procesa una acción cuando se recibe una instrucción entregada a la salida.
Intel y AMD son las empresas más conocidas en la industria de los procesadores para computadoras de escritorio, laptops y servidores.
Intel Core y AMD Ryzen son algunos de estos procesadores más populares, mientras Apple, NVIDIA y Qualcomm son procesadores para dispositivos móviles.
Arquitectura de un procesador
La arquitectura de un procesador es una parte crucial de su diseño.
Los procesadores modernos se basan en la arquitectura de Von Neumann, que consta de cuatro componentes principales:
- Unidad de control: esta parte del procesador se encarga de supervisar y coordinar todas las operaciones. Controla el flujo de datos y las instrucciones, garantizando que se ejecuten en el orden correcto.
- Unidad Aritmético-Lógica (ALU): es donde ocurren las operaciones matemáticas y lógicas. Sumas, restas, multiplicaciones, comparaciones y otras operaciones se realizan en esta sección.
- Unidad de Coma Flotante (FPU): manipula números de coma flotante, estos son números que incluyen un decimal.
- Memoria: el procesador necesita acceso a la memoria para recuperar datos e instrucciones. La memoria puede ser RAM para datos temporales o ROM para instrucciones permanentes.
- Registro: son ubicaciones de almacenamiento de alta velocidad dentro del procesador que se utilizan para realizar operaciones temporales y almacenar resultados intermedios.
Finalmente incluyen la memoria caché L1 y L2. Esta permite al procesador almacenar datos localmente, sin tener que recuperarlos de la RAM.
La inclusión de esta función tan importante ayuda a que la CPU sea más rápida y eficiente.
Velocidad y núcleos
La velocidad de un procesador, medida en gigahercios (GHz), se refiere a la cantidad de ciclos de reloj que puede completar por segundo.
Aunque una velocidad más alta generalmente significa un procesador más rápido, no es el único factor a considerar. La eficiencia y el diseño arquitectónico también son cruciales.
Además de la velocidad, los procesadores modernos generalmente cuentan con múltiples núcleos.
Un núcleo es esencialmente un procesador independiente en el mismo chip.
Los procesadores de doble núcleo y cuatro núcleos (quad core), son los más comunes hoy en día.
Esto permite que la CPU maneje múltiples tareas simultáneamente, lo que mejora significativamente el rendimiento en aplicaciones que pueden aprovechar estos núcleos, como la edición de video o la ejecución de máquinas virtuales.
Ubicación del zócalo del procesador
Los zócalos de los procesadores están ubicados en la placa base de una PC. Estas se conectan al zócalo para que funcionen.
El tamaño del procesador con respecto al zócalo tiene que ser prácticamente idéntica para que encaje correctamente.
Hay una palanca al lado que se utiliza para garantizar que permanezca asegurada correctamente a la placa base.
¿Qué tiene el microprocesador en la parte inferior? Una CPU moderna suele ser pequeña y cuadrada, con muchos conectores metálicos cortos y redondeados en su parte inferior.
Algunos más antiguos poseen pines en lugar de conectores metálicos, aunque ya están en desuso.
Se conecta directamente a un zócalo en la placa base. Se inserta con los pines hacia abajo y, como se mencionó, una pequeña palanca ayuda a asegurarlo fijamente en su lugar.
Después de ejecutarse incluso por un corto período de tiempo, las CPU modernas pueden calentarse mucho.
Para ayudar a disipar este calor residual, casi siempre es necesario colocar un disipador y un ventilador directamente por encima de la CPU. Normalmente, estos vienen ya incorporados con la CPU.
También están disponibles otras opciones de refrigeración más avanzadas, que incluyen kits de refrigeración líquida y unidades de cambio de fase.
Como se mencionó anteriormente, no todas las CPU tienen pines en la parte inferior, aunque las que si tienen, se pueden doblar fácilmente.
Se debe tener mucho cuidado cuando se manipula al instalarlo en la placa base.
¿Cómo funciona un microprocesador?
Los microprocesadores cada vez incorporan mayores características y funciones nunca antes vistas.
En esencia, utilizan el mismo conjunto de procesos. Estos procesos se denominan ciclos de búsqueda y ejecución.
Este ciclo incluye tres pasos: búsqueda, decodificación y ejecución.
Búsqueda
El primer paso en el ciclo de búsqueda y ejecución es la recuperación.
Implica recibir o ‘buscar’ una instrucción. Esta instrucción se envía desde la RAM hacia el procesador.
Decodificación
La CPU procesa una instrucción mediante su decodificador cuando se envía desde el registro de instrucciones.
Convierte la instrucción en una serie de señales que pueden ser interpretadas por otras partes del microprocesador.
Ejecución
Al final de este procesamiento, la PC ejecuta las instrucciones decodificadas. Estas instrucciones se envían a otras partes del procesador para su ejecución.
El registro de la CPU guarda las instrucciones después de la ejecución.
Esto ayuda a mejorar su velocidad porque puede recordar las instrucciones que ha procesado.
Especificaciones de un procesador
Si bien todos los procesadores de PC hacen lo mismo (instrucciones de procesamiento), sus especificaciones varían según el caso de uso.
Analicemos algunas de las principales especificaciones que debes considerar.
Procesadores de 32 y 64 bits
Hay dos tipos principales de procesadores: 32 bits y 64 bits.
Estos números se refieren a la cantidad de bits que se pueden enviar al mismo tiempo entre diferentes secciones de la CPU.
Los procesadores de 32 bits se hicieron conocidos por su potencia. Más recientemente, las computadoras han podido procesar hasta 64 bits.
Cuanto mayor sea el número de bits, más rápido será el procesador.
Velocidades de reloj
La velocidad de reloj se refiere a cuántas instrucciones puede procesar una CPU por segundo.
Los gigahercios son la principal unidad de medida para rastrear sus velocidades.
Verás muchos valores en GHz en las especificaciones de una CPU. Cuanto mayor sea su velocidad de reloj, más rápido se ejecutará.
La mayoría de las veces, es necesario comparar esta velocidad cuando evalúas una CPU de la misma generación.
Esto se debe a que si bien la velocidad de reloj es un factor que influye en la velocidad total de un procesador, hay otros factores que son igualmente importantes.
Caché L2 / L3
Una CPU almacena datos de uso común en la memoria L2 y L3. En lugar de tener que llamar a la RAM cada vez que necesita procesar una instrucción, puede almacenar algunas instrucciones de uso común.
Una caché L2 o L3 es más rápida que la RAM porque es parte del procesador. Cuanta más caché tenga, más rápido será.
Núcleos del procesador
En los viejos tiempos de la informática, un procesador tenía un solo núcleo. Esto significa que podía realizar un conjunto de instrucciones en cualquier momento.
Los ingenieros de hardware han superado este límite y en la actualidad, los procesadores multinúcleo se han convertido en un estándar de varios núcleos. Pueden ejecutar diferentes instrucciones al mismo tiempo.
La mayoría de las PC tienen entre cuatro y ocho núcleos o incluso más.
Notarás que estas configuraciones se denominan ‘quad core’ y ‘octa core’, respectivamente.
Algunos tienen hasta 12 núcleos, según su propósito. Cuantos más núcleos tenga, más instrucciones podrá interpretar por segundo.
Los procesadores con múltiples núcleos son simplemente dos o más CPU en un solo chip.
Un procesador de cuatro núcleos tiene cuatro CPU, todas en un mismo chip.
Existe un vínculo entre cada núcleo para que puedan trabajar juntos.
Características del procesador Intel
Turbo Boost es una característica de los chips i5 e i7 que permite al procesador aumentar la velocidad de su reloj más allá de su velocidad base, como por ejemplo de 3 GHz a 3.5 GHz, siempre que sea necesario. Los chips i3 no tienen esta capacidad.
Los modelos que terminan en ‘K’ pueden ser overclockeados, lo que significa que esta velocidad de reloj adicional puede ser forzada y utilizada en todo momento.
Hyper-Threading permite que los dos subprocesos o hilos sean procesados por cada núcleo de la CPU.
Esto significa que los chips i3 con esta función, admiten solo cuatro subprocesos simultáneos (ya que son procesadores de doble núcleo)
Los chips i5 no admiten esta función, lo que significa que también pueden funcionar con cuatro subprocesos al mismo tiempo.
Sin embargo, los chips i7 son compatibles con esta tecnología y por lo tanto al ser de cuatro núcleos pueden procesar 8 subprocesos al mismo tiempo.
Desempeño de un buen procesador
Las características más comunes en el desempeño de una CPU son:
- Tamaño de la memoria caché
- Número de núcleos
- Tipo de zócalo
- Precio
Lo que ayuda en este proceso es la gran cantidad de información que hay en Internet.
Sitios como cpubenchmark.net están diseñados para mostrarte toda la jerga técnica de un procesador con un simple número, lo cual te permite ahorrar escribir largas y extensas especificaciones por cada característica en cuestión.
Por lo tanto, desde este sitio podrás ver una lista de cuánto podrás conseguir con un presupuesto específico a tus necesidades.
Sin embargo, antes de salir apresurado a conseguir un microprocesador de alto presupuesto, considera a continuación esto como ejemplo.
Partes a considerar de un procesador
Un procesador no se puede comprar sin considerar otras características importantes.
Deberás tener presente qué otros tipos de componentes estás pensando en comprar.
En primer lugar, tienes que considerar el zócalo que tiene tu placa base y si es compatible con esta.
De esta manera, tendrás muy presente el número de pines o contactos del zócalo que posee la placa base, y que esta coincida con los pines o contactos de la CPU.
A continuación, un ejemplo muy simple sobre qué tipo de procesador es compatible con el tipo de zócalo de una placa base:
AMD
- Athlon 64: AM2, AM2+
- Phenom (incluye Athlon): AM2, AM2+
- Phenom II (incluye Athlon II): AM2, AM2+, AM3
- Ryzen: AM4, AM3+, FM2+
Intel
- Core 2: 775
- Core i3 / i5 / i7 (solo modelos 8xx): 1150, 1151, 1156
- Core i7 (solo modelos 7xx): 1366
- Core i9: 2066
En segundo lugar, considera cuánta potencia tiene tu hardware en general.
Por citar un ejemplo, comprar una CPU de $ 300 es inútil cuando solo tienes 2 GB de RAM y ninguna tarjeta gráfica; y comprar un procesador de $ 50 es un desperdicio cuando tienes 32 GB de RAM y una GTX 1080.
El procesador de una PC tiene que reflejar el nivel de potencia de tu hardware por completo.
Por último, para saber cuantos pines tiene un microprocesador, este depende del modelo y sus características.
Cabe repetir que la placa base tiene que incorporar un zócalo con el mismo número de ranuras con respecto a los pines que tiene la CPU para que pueda encajar y ser compatible.
Importancia en la computación actual
Los procesadores son esenciales en todas las facetas de la computación moderna.
Desde los teléfonos inteligentes hasta las supercomputadoras, todos dependen de procesadores para funcionar.
Aquí hay algunas áreas clave donde los procesadores desempeñan un papel fundamental:
- Computadoras personales: en las computadoras personales, los procesadores determinan la velocidad y la capacidad de respuesta del sistema. Tareas como la navegación web, la edición de documentos y los videojuegos requieren procesadores potentes.
- Servidores: en entornos empresariales, los servidores dependen de procesadores para ejecutar aplicaciones y servicios críticos. Los procesadores multinúcleo son especialmente útiles aquí para manejar múltiples solicitudes simultáneamente.
- Dispositivos móviles: los smartphones y las tabletas utilizan procesadores diseñados específicamente para la eficiencia energética. Esto permite un rendimiento decente mientras se conserva la vida útil de la batería.
- Computación científica: en la investigación científica y la simulación, se utilizan supercomputadoras con miles de procesadores para resolver problemas complejos, como modelar el cambio climático o simular la física de partículas.
- Inteligencia artificial: el aprendizaje profundo y otras aplicaciones de inteligencia artificial requieren procesadores potentes para manejar grandes cantidades de datos y realizar cálculos complejos en tiempo real.
Tendencias futuras
Los procesadores continúan evolucionando. Las tendencias actuales incluyen la miniaturización a través de la tecnología de proceso, como la litografía de 7 nanómetros, y la integración de características especializadas, como unidades de procesamiento de gráficos en el mismo chip.
Además, la computación cuántica es una prometedora frontera que podría revolucionar la informática.
En lugar de usar bits tradicionales, los procesadores cuánticos utilizan qubits para realizar cálculos extremadamente complejos y acelerar la resolución de problemas específicos.
Conclusiones
Ni la velocidad de reloj, ni el número de núcleos de un procesador, será el único factor que determine si uno es mejor que otro.
Normalmente, depende en gran medida del tipo de software que se ejecute en la PC, en otras palabras, las aplicaciones que utilizará la CPU.
Un procesador puede tener una velocidad de reloj baja aunque sea de cuatro núcleos, mientras que otra tendrá una velocidad de reloj alta aunque sea de doble núcleo.
Nuevamente, decidir qué CPU superará a la otra, dependerá completamente para qué y cómo la estés utilizando.
Por ejemplo, un programa de edición de video con demanda de CPU que funciona mejor en múltiples núcleos, funcionará mejor en un procesador multinúcleo con velocidades de reloj bajas que en una de un solo núcleo con velocidades de reloj altas.
No todas las aplicaciones, juegos, etc. pueden aprovechar más de dos o cuatro núcleos, haciendo que los núcleos disponibles de un procesador sean bastante inútiles.
Otro componente de una CPU es la caché. Esta memoria es el lugar de espera temporal de los datos comúnmente utilizados.
En lugar de llamar a la memoria de acceso aleatorio para estos elementos, la CPU determina qué datos parecen seguir utilizándose, por lo tanto asume que deberá seguir utilizándolos y los almacenará en caché.
La caché es más rápida que la RAM porque es una parte física del procesador, por lo tanto, a más caché, más espacio para almacenar dicha información presente.
Si tu PC puede ejecutar un sistema operativo de 32 bits o de 64 bits, dependerá del tamaño de las unidades de datos que la CPU pueda manejar.
Se puede acceder a más memoria a la vez y en partes más grandes con un procesador de 64 bits que con uno de 32 bits, los sistemas operativos y aplicaciones específicas en procesadores de 64 bits, no podrán ejecutarse en los de 32 bits.
Cada placa base admite solo un cierto rango de tipos de CPU, así que siempre consulta con el fabricante de tu placa base antes de realizar una compra, ya que por cierto, los procesadores no siempre son perfectos.
La introducción de los procesadores multinúcleo, así como las nuevas innovaciones como el Turbo Boost y el Hyper-Threading, permiten que las computadoras funcionen de manera más rápida y eficiente.
Los procesadores son la columna vertebral de la informática moderna. Sin ellos, nuestras computadoras y dispositivos serían inútiles.
A medida que la tecnología continúe avanzando, podemos esperar ver procesadores más rápidos y eficientes, lo que abrirá nuevas oportunidades en la informática y la tecnología en general.
Entender la importancia de los procesadores es esencial para apreciar cómo funcionan nuestros dispositivos y cómo continuarán moldeando nuestro mundo en el futuro.
En resumen, considera lo siguiente cuando consultes un microprocesador:
- ¿Qué zócalo tiene mi placa base? ¿Qué me limita esto?
- ¿Qué tan potente es mi plataforma? ¿Utilizaré toda la potencia sin desperdiciar ninguna?
- ¿Mi procesador se ajusta a mi presupuesto? ¿Hay un mejor procesador para este presupuesto?
¿Ves? Es muy simple. Entonces, ¿Cuáles son los procesadores que deberás elegir según tus necesidades específicas?
