¿Qué es un procesador y cómo funciona?
Una CPU (Central Processor Unit, Unidad Central de Procesamiento), también llamada microprocesador, procesador o micro en la jerga informática, es un circuito electrónico integrado por millones de transistores, diodos, resistencias y otros componentes de tamaño microscópico (tengamos en cuenta que un procesador actual tiene cerca de trescientos millones de componentes electrónicos en su interior).
CPU es el encargado de ejecutar los programas, procesar los datos, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.
Esta unidad central de procesamiento, está constituida, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante(conocida antiguamente como «coprocesador matemático»).
En ALU (Unidad Aritmética Lógica) se realizan todas las operaciones matemáticas y lógicas de los números enteros y en la FPU (Unidad de Punto Flotante) se realizan operaciones complejas con números racionales. Cada procesador tiene más de una de estas unidades para poder realizar varias operaciones en simultáneo. En el caso de la unidad de control, su función es verificar que los datos procesados sean correctos y se envíen a la celda correspondiente de memoria.
La velocidad de un procesador se mide en MHz, una unidad que representa la cantidad de veces por segundo que el procesador puede realizar determinado proceso.
¿Qué significan megahertz o GHz (gigahertz) y caché en un micro?
Los megahertz de un procesador, también denominados MHz o GHz (gigahertz), son la cantidad de ciclos por segundo que es capaz de realizar el procesador. Cuando hablamos de ciclos nos referimos a una actividad o a una tarea, en este caso, a una operación realizada por el procesador. Como ya mencionamos, este reloj de funcionamiento como también se lo denomina,
se encarga de que todos los componentes de la PC (la memoria, el mother, etcétera) trabajen a la misma velocidad.
Un ejemplo para comprender esto puede ser el ritmo en una canción. Supongamos que los gigahertz son el ritmo: mientras más rápido sea, más rápido tocarán los instrumentos. Otro ejemplo conocido que podemos mencionar es el del barco de remeros: mientras más rápido vaya el tambor, más rápido remarán las personas.
El reloj del procesador se encarga del sincronismo de los componentes y, además, cuanto mayor sea el número de MHz o GHz, más rápida será la computadora en general, ya que el procesador puede procesar más datos a la vez.
A veces, el procesador necesita realizar las operaciones más rápido de lo normal, como sucede la mayoría de las veces cuando se utilizan juegos o se edita video. Para estas ocasiones, el procesador tiene el caché, también denominado registros del procesador. Estos registros son, básicamente, memoria RAM del tipo SDRAM, que se encuentra dentro del procesador y posee una velocidad mucho mayor a la de la memoria RAM que está instalada en el equipo. Los datos se almacenan en el caché y luego se envían al área de trabajo para que se realice la operación correspondiente.
Posteriormente, la unidad de control verifica que todo sea correcto y el dato puede enviarse a la memoria RAM o volver a los registros para una nueva operación.
Cabe mencionar que el procesador se encuentra conectado con la memoria RAM y con los demás componentes de la computadora a través del denominado BUS de datos, que es un canal por donde se envían y se reciben los datos.
Un ejemplo para comprender esto puede ser el ritmo en una canción. Supongamos que los gigahertz son el ritmo: mientras más rápido sea, más rápido tocarán los instrumentos. Otro ejemplo conocido que podemos mencionar es el del barco de remeros: mientras más rápido vaya el tambor, más rápido remarán las personas.
El reloj del procesador se encarga del sincronismo de los componentes y, además, cuanto mayor sea el número de MHz o GHz, más rápida será la computadora en general, ya que el procesador puede procesar más datos a la vez.
A veces, el procesador necesita realizar las operaciones más rápido de lo normal, como sucede la mayoría de las veces cuando se utilizan juegos o se edita video. Para estas ocasiones, el procesador tiene el caché, también denominado registros del procesador. Estos registros son, básicamente, memoria RAM del tipo SDRAM, que se encuentra dentro del procesador y posee una velocidad mucho mayor a la de la memoria RAM que está instalada en el equipo. Los datos se almacenan en el caché y luego se envían al área de trabajo para que se realice la operación correspondiente.
Posteriormente, la unidad de control verifica que todo sea correcto y el dato puede enviarse a la memoria RAM o volver a los registros para una nueva operación.
Cabe mencionar que el procesador se encuentra conectado con la memoria RAM y con los demás componentes de la computadora a través del denominado BUS de datos, que es un canal por donde se envían y se reciben los datos.
INTERIOR DE UN PROCESADOR
¿Qué tipos de procesadores existen?
Los mayores productores de procesadores en el mundo, son grandes empresas con tecnología para fabricar procesadores competitivos para computadoras: Intel (que domina el mercado), AMD, Vía e IBM, que fabrica procesadores para otras empresas, como Transmeta.
Existen varios tipos de procesadores destinados a diferentes actividades, pero en primer lugar se pueden distinguir dos grupos principales: los procesadores de 32 bits por un lado, y los de 64 bits, por el otro. La diferencia principal entre estos tipos de procesadores radica en la forma en que están interconectados los distintos componentes dentro de la PC con el procesador.
La computadora posee adentro buses de funcionamiento que se encargan de conectar los principales dispositivos. El ancho de esos buses es lo que interesa: cuando hablamos de 32 bits, significa que el bus posee 32 canales por donde se envía información, y en el caso de 64, son 64 los distintos canales de datos.
Tener más canales significa una reducción del tiempo de transmisión de un dato, ya que éste se divide por canal. Por ejemplo, si tenemos un bus que está funcionando a 1 Hz y un solo canal, la transmisión de dos datos demorará dos segundos (un hertz es una transmisión por segundo), en cambio, si tenemos dos canales, el tiempo se reduce a un segundo (se transmiten dos datos por canales separados a una velocidad de 1 Hz).
Si se aumenta la velocidad de transmisión del bus y se aumenta el ancho de banda, el procesador recibirá más datos y podrá realizar más operaciones en simultáneo. Existen varias versiones distintas de cada procesador y algunas vienen con ciertas características técnicas que las diferencian del resto.
Los procesadores con la denominación LE o BE suelen utilizarse en notebooks por su bajo consumo y poco recalentamiento. En cambio, los procesadores Opteron y Xeon se utilizan principalmente en servidores, por su alta frecuencia y su gran eficiencia para administrar grandes volúmenes de archivos.
Los procesadores de las líneas Sempron (AMD) y Celeron (Intel), en la mayoría de sus versiones, son micros con un rendimiento moderado porque poseen la misma estructura que sus hermanos mayores (Athlon x2 en el caso del Sempron y Core 2 Duo para el Celeron), pero tienen una velocidad menor, menos tamaño de memoria caché y, en la mayoría de los casos, son más lentos. La diferencia principal es que su precio es mucho menor y su relación costo/rendimiento es la mejor. Los procesadores Phenom de AMD y los Intel Quad Core poseen la característica de tener cuatro núcleos, pero son básicamente dos procesadores de doble núcleo encapsulados en un mismo zócalo, con lo que se obtienen cuatro núcleos físicos.
Cada uno de estos procesadores se caracteriza por tener una determinada estructura y funcionar en un zócalo de motherboard que cuente con las mismas características, lo que hace que un microprocesador de determinado fabricante sea incompatible con otros, ya que utilizan distintas estructuras de funcionamiento
Existen varios tipos de procesadores destinados a diferentes actividades, pero en primer lugar se pueden distinguir dos grupos principales: los procesadores de 32 bits por un lado, y los de 64 bits, por el otro. La diferencia principal entre estos tipos de procesadores radica en la forma en que están interconectados los distintos componentes dentro de la PC con el procesador.
La computadora posee adentro buses de funcionamiento que se encargan de conectar los principales dispositivos. El ancho de esos buses es lo que interesa: cuando hablamos de 32 bits, significa que el bus posee 32 canales por donde se envía información, y en el caso de 64, son 64 los distintos canales de datos.
Tener más canales significa una reducción del tiempo de transmisión de un dato, ya que éste se divide por canal. Por ejemplo, si tenemos un bus que está funcionando a 1 Hz y un solo canal, la transmisión de dos datos demorará dos segundos (un hertz es una transmisión por segundo), en cambio, si tenemos dos canales, el tiempo se reduce a un segundo (se transmiten dos datos por canales separados a una velocidad de 1 Hz).
Si se aumenta la velocidad de transmisión del bus y se aumenta el ancho de banda, el procesador recibirá más datos y podrá realizar más operaciones en simultáneo. Existen varias versiones distintas de cada procesador y algunas vienen con ciertas características técnicas que las diferencian del resto.
Los procesadores con la denominación LE o BE suelen utilizarse en notebooks por su bajo consumo y poco recalentamiento. En cambio, los procesadores Opteron y Xeon se utilizan principalmente en servidores, por su alta frecuencia y su gran eficiencia para administrar grandes volúmenes de archivos.
Los procesadores de las líneas Sempron (AMD) y Celeron (Intel), en la mayoría de sus versiones, son micros con un rendimiento moderado porque poseen la misma estructura que sus hermanos mayores (Athlon x2 en el caso del Sempron y Core 2 Duo para el Celeron), pero tienen una velocidad menor, menos tamaño de memoria caché y, en la mayoría de los casos, son más lentos. La diferencia principal es que su precio es mucho menor y su relación costo/rendimiento es la mejor. Los procesadores Phenom de AMD y los Intel Quad Core poseen la característica de tener cuatro núcleos, pero son básicamente dos procesadores de doble núcleo encapsulados en un mismo zócalo, con lo que se obtienen cuatro núcleos físicos.
Cada uno de estos procesadores se caracteriza por tener una determinada estructura y funcionar en un zócalo de motherboard que cuente con las mismas características, lo que hace que un microprocesador de determinado fabricante sea incompatible con otros, ya que utilizan distintas estructuras de funcionamiento
¿Qué ventajas posee una CPU de dos núcleos?
Para un usuario doméstico que no exige el rendimiento de una computadora al máximo, puede ser que tener un microprocesador con dos núcleos no represente ninguna diferencia, pero en el caso de un usuario exigente o que utilice programas de diseño gráfico, es probable que el rendimiento general de la computadora se incremente un 35%.
En la pregunta anterior hablamos sobre la importancia de los buses por los que se envían los datos. Si nuestro procesador es de un solo núcleo, entonces posee como máximo 32 canales distintos de bus. En el caso de un procesador de dos núcleos, existen 32 canales para cada núcleo, con lo cual pueden funcionar de forma aislada uno de otro y procesar distinta informa- ción. Además, puede suceder que uno esté trabajando al máximo poder y el otro esté libre, todo depende del uso que le demos.
Por esta razón, un procesador de dos núcleos muchas veces es llamado procesador de 64 bits y uno de un solo núcleo, micro de 32 bits. Para obtener cierto beneficio es importante que el software de nuestra computadora respete y pueda funcionar con esta característica.
La versión del sistema operativo es un punto importante si nuestro procesador es de doble núcleo debido a que, si nuestro sistema es de 32 bits, funcionará como si existiera un sólo núcleo. Por eso es recomendable utilizar versiones de 64 bits en sistemas dual core (doble núcleo).
Los programas funcionan de forma similar, aunque el uso de un sistema operativo de 64 bits puede beneficiar el rendimiento. Si los programas que utilizamos también soportan procesadores de 64 bits tendremos una mejora mucho mayor en el rendimiento, ya que, al igual que con el sistema operativo, si la aplicación es de 32 bits utilizará el procesador como si tuviese sola- mente un núcleo.
Los nuevos procesadores de cuatro núcleos funcionan de la misma manera que los de dos: dividen las tareas y las instrucciones que se envían al micro para que ninguno se recargue demasiado y, de esta manera, todos los programas siguen funcionando correctamente a pesar de que se estén realizando operaciones complejas. Es importante recordar que estos micros funcionan con un bus de 64 bits, con lo cual no hay mucha diferencia con un procesador de dos núcleos.
En la pregunta anterior hablamos sobre la importancia de los buses por los que se envían los datos. Si nuestro procesador es de un solo núcleo, entonces posee como máximo 32 canales distintos de bus. En el caso de un procesador de dos núcleos, existen 32 canales para cada núcleo, con lo cual pueden funcionar de forma aislada uno de otro y procesar distinta informa- ción. Además, puede suceder que uno esté trabajando al máximo poder y el otro esté libre, todo depende del uso que le demos.
Por esta razón, un procesador de dos núcleos muchas veces es llamado procesador de 64 bits y uno de un solo núcleo, micro de 32 bits. Para obtener cierto beneficio es importante que el software de nuestra computadora respete y pueda funcionar con esta característica.
La versión del sistema operativo es un punto importante si nuestro procesador es de doble núcleo debido a que, si nuestro sistema es de 32 bits, funcionará como si existiera un sólo núcleo. Por eso es recomendable utilizar versiones de 64 bits en sistemas dual core (doble núcleo).
Los programas funcionan de forma similar, aunque el uso de un sistema operativo de 64 bits puede beneficiar el rendimiento. Si los programas que utilizamos también soportan procesadores de 64 bits tendremos una mejora mucho mayor en el rendimiento, ya que, al igual que con el sistema operativo, si la aplicación es de 32 bits utilizará el procesador como si tuviese sola- mente un núcleo.
Los nuevos procesadores de cuatro núcleos funcionan de la misma manera que los de dos: dividen las tareas y las instrucciones que se envían al micro para que ninguno se recargue demasiado y, de esta manera, todos los programas siguen funcionando correctamente a pesar de que se estén realizando operaciones complejas. Es importante recordar que estos micros funcionan con un bus de 64 bits, con lo cual no hay mucha diferencia con un procesador de dos núcleos.
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