Microprocesador o CPU

¿Qué es el microprocesador o CPU de una PC?

El procesador o CPU, siglas en inglés (Central Processing Unit) es la unidad central de procesamiento encargada de interpretar las instrucciones del hardware. Por esta razón se dice mucho que es el cerebro de una computadora. Un microprocesador está diseñado para ejecutar distintas tipos de operaciones aritméticas tales como adición, sustracción, división, multiplicación, comunicación de dispositivos e interprocesos, administración de entradas, salidas, y más. Está compuesto por circuitos integrados que contienen miles de transistores, dependiendo de la potencia del equipo.

El sistema operativo que la BIOS carga en la memoria del ordenador, de cierta manera maneja al microprocesador, dándole instrucciones. Un microprocesador acepta datos binarios como entrada y proporciona salida después de procesarlo, según las instrucciones almacenadas en la memoria.

Un microprocesador o CPU de un ordenador es básicamente una unidad aritmética y lógica (ALU), una unidad de control y una matriz de registro. ALU realiza todas las operaciones aritméticas y lógicas sobre los datos recibidos de los dispositivos de entrada o memoria. La matriz de registro consiste en varios registros como por ejemplo: el acumulador (A), B, C, D, etcétera, que realiza ubicaciones temporales de memoria de acceso rápido para el procesamiento de los datos. La unidad de control maneja el flujo de instrucciones y datos en todo el sistema. Así que básicamente, un microprocesador toma la entrada de los dispositivos conectados, la procesa según las instrucciones dadas en la memoria, y produce la salida.

¿Cuáles son las características principales de un microprocesador o CPU?

Número de núcleos de un procesador

En la actualidad, hay dos grandes compañías compitiendo por el mercado de los microprocesadores de ordenadores, Intel y AMD. Ambas ya diseñan procesadores que cuentan desde 2 hasta 16 núcleos(Cores) respectivamente. Estos núcleos son los encargados de llevar a cabo multitud de tareas de manera simultánea. Los núcleos son bloques que se encargan de ejecutar las instrucciones y pueden ser vistos como unos micros en miniatura.

Los núcleos se dedican a leer instrucciones y a ejecutar acciones específicas. Cualquier acción que hagamos en nuestro ordenador pasa por el procesador. Los núcleos del procesador son capaces de hacer varios ciclos de procesamiento de forma independiente.

¿Los núcleos de un procesador es lo mas importante?

Sí, y no. Un núcleo es capaz de llevar a cabo un ciclo de instrucción. Es decir, si tenemos dos núcleos, podríamos hacer dos ciclos de instrucciones independientes de forma paralela, como si tuviéramos dos procesadores. Si tenemos cuatro, entonces se llevaría a cabo cuatro ciclos de instrucción de forma simultánea. Por lo tanto mientras más núcleos, mayor capacidad de instrucción simultánea tendremos. El problema es que la velocidad con la que se llevan a cabo estos ciclos de instrucciones no depende de los núcleos, luego el rendimiento no necesariamente está vinculado de forma directa a los núcleos por su cantidad.

Un procesador, o una CPU, está compuesto de varios núcleos. Mientras más núcleos, más unidades de procesamiento independientes y, por tanto, mayor cantidad de instrucciones se podrán procesar de forma simultánea. Pero hay un factor muy importante que es la frecuencia de reloj.

Frecuencia de Reloj de un procesador

A nivel electrónico la frecuencia de reloj indica la velocidad a la cual los transistores que lo conforman conmutan eléctricamente, es decir, abren y cierran el flujo de una corriente eléctrica.

Los microprocesadores o CPU utilizan una señal de reloj para manejar la velocidad a la que se ejecutan las instrucciones. La velocidad de reloj, no es más que la velocidad a la que un microprocesador ejecuta las instrucciones. Normalmente se mide en Hertz y se expresa en megahercios (MHz) o gigahercios (GHz).  La frecuencia sólo determina cuántas operaciones puede hacer el procesador en un determinado tiempo.

Número de hilos de un procesador

Los hilos (threads) no es lo mismo que los núcleos, las personas suelen confundirlos. Se puede definir como el flujo de control de programa. Ayudan de forma directa a la manera en la que un procesador administra sus tareas. Los hilos permiten administrar las tareas de un procesador y de sus diferentes núcleos de una forma más eficiente. Gracias a los hilos, las tareas o procesos de un programa, pueden dividirse en varias partes, para así optimizar los tiempos de espera de cada instrucción en la cola del proceso.

Cada hilo de procesamiento contiene una parte de la tarea a realizar. De esta forma la CPU es capaz de procesar varias tareas al mismo tiempo y de forma simultánea, por tanto, podrá hacer tantas tareas como hilos tenga. De esta manera hace que los recursos del sistema sean administrados de forma más equitativa y eficiente. Quiero que quede claro que los núcleos son algo de origen físico y los hilos algo de origen lógico.

Tipos de zócalos o socket de una placa base de PC

Es el tipo de conector que tiene la placa base de nuestra PC, donde se conecta el procesador. Existen muchos tipos por ejemplo de la compañía Intel tenemos socket(LGA) 775, 1156, 1155, 1150, 1151, 1200, 2011, 1366, en este caso eso números significan la cantidad de pines de contacto que tiene el zócalo. De la compañía AMD podemos mencionar algunos como: AM2, AM2+, FM2, AM3, AM4, etc..

Consumo de energía de un procesador de PC

El consumo de un procesador de un ordenador se muestra en vatios (W). Los procesadores de gama alta, normalmente tienden a consumir mas energía que los procesadores de gama media y baja. Las CPUs de bajo consumo tienen una menor cantidad de núcleos y trabajan a una velocidad inferior.

Memoria caché de Microprocesador o CPU

La memoria caché es una memoria de acceso aleatorio integrada en el procesador. También se conoce como memoria de la CPU. La caché contiene un grupo de instrucciones que el equipo utiliza con regularidad para realizar las tareas cotidianas. El equipo carga esas instrucciones en la caché, para así poder acceder a ellos de manera rápida, eficiente y sin más obstáculos de por medio. Es decir, la caché es un tipo de memoria a la que el microprocesador tiene acceso, rápido, y en la que se almacenan los datos e instrucciones que más utiliza para tenerlos a mano de manera inmediata.