Microprocesadores
Es un conjunto de circuitos complejos, integrados por componentes electrónicos microscópicos encapsulados en un pequeño chip. Se encargan de la coordinación y dirección de todas las operaciones que se llevan a cabo entre los dispositivos de la computadora; la memoria RAM. Las unidades de disco duro, la ejecución de los programas, el control de los puertos de comunicación, las operaciones matemáticas.
Tecnología de microprocesadores
En la arquitectura tradicional de los microprocesadores, se encuentran los llamados CISC (conjunto de códigos de instrucciones complejas).
Estos son los que normalmente se usan en la PC. Desde la aparición del 8088 hasta el último procesador disponible para las computadoras personales; han crecido enormemente sus capacidades de velocidad de procesamiento y la cantidad de instrucciones soportadas. Sin embargo esta potencia de cálculo tiene un alto costo para la tecnología: cada vez más componentes internos, mas consumo de energía y mucho calor generado. Debido a esto, los procesadores actuales necesitan refrigeración forzada con radiadores de calor y micro ventiladores (coolers).
Otra tecnología existente es la RISC (conjunto de códigos de instrucciones reducidos).
Estos microprocesadores utilizan un pequeño conjunto de instrucciones sencillas. Debido a esto, la cantidad de instrucciones que un programa debe utilizar para resolver un problema, es en promedio de por lo menos un 20% a un 30% superior comparativo al CISC. A pesar de que esto parezca una desventaja, soluciona otros problemas. La menor complejidad interna de estos microprocesadores, se traduce en menor cantidad de componentes internos y por consiguiente menor consumo de energía y menor calor. Por eso un microprocesador RISC puede funcionar mucho más rápido y ser un 500% más eficiente que un CISC.
Definición de CPU. GPU y VPU
Las tres siglas hacen referencia al microprocesador, pero cumplen actividades diferentes:
CPU: Unidad Central de Proceso, es el microprocesador principal de la computadora.
GPU / VPU: significa Unidad de proceso de gráfico. Unidad de proceso de Video, se refiere a un procesador independiente del principal que se encarga del proceso de gráficos y videos. Liberando de esta carga a la CPU. Puede estar integrado a la tarjeta madre o en la estructura del procesador principal.
Cooprocesador Matemático: es un chip independiente que contiene un circuito de apoyo para el microprocesador, su función era encargarse de liberarlo de las operaciones aritméticas.
Marcas Microprocesadores
AMD – INTEL – CYRIX
Modelos de los microprocesadores
El modelo es la subdivisión de los microprocesadores. Estos regularmente se referirán a una versión completa del producto ó a otra más austera. La austera se refiere a que contiene menor cantidad de memoria caché L2 integrada dentro del circuito, por lo que es más lento en acceder a ciertos datos e instrucciones.
1. Marca AMD: modelo principal Athlon y Phenom, versiones austera Duron y Sempron.
Ejemplo:
Modelo austero: microprocesador AMD Sempron, modelo LE -1250, velocidad de 2.2 GHZ, memoria caché de 4 MB L2 y L3 para socket AM2.
Modelo completo: microprocesador AMD Phenom, modelo 9850 X4, velocidad de 2.5
GHZ, memoria caché de 4 MB L2 y L3, para socket AM2.
2. Marca Intel: modelo principal Pentium, versión austera Celeron
Ejemplo;
Modelo austero: microprocesador Intel Celeron D, modelo Dual Core, velocidad de 1.6 GHZ, memoria caché de 512 KB, FSB de 800 MHZ, para socket 775
Modelo completo: microprocesador Intel Pentium 4, modelo E6750, velocidad de 2.66 GHZ, memoria caché de 4 MB, FSB de 1333 MHZ, para socket 775
Velocidad Interna (GT/s GHz y MHz)
La unidad GT/S: es una variable utilizada en microprocesadores Intel de nueva generación denominada iX (la familia o gama i3, i5, i7 e i9) la cual significa Giga Transferencias/segundo. En la práctica, los GT’s se refieren a los datos que se están enviando y recibiendo simultáneamente de manera efectiva y no hay que confundirla con la velocidad de Giga (Hertz).
La velocidad: esta variable se refiere al máximo número de procesos por segundo que es capaz de realizar el microprocesador. Su unidad de medida es el Hertz (Hz).
Actualmente los microprocesadores pueden desarrollar hasta 3.6 GHz es decir 3600 MHz de velocidad interna.
A finales de julio de 2010, la marca de procesadores Intel anuncia que ha desarrollado una tecnología capaz de alcanzar velocidades de proceso muy superiores a lo que conocemos hoy en día, ya que la velocidad máxima que se puede lograr con el uso de la tecnología actual no se puede superar en 10 GHz. Su desarrollo está basado en la utilización de fotónica de silicio (el láser y fibra óptica básicamente) también llamada “avalanche photodetector (APD)” dentro de sus procesadores, con un límite teórico de hasta 340 GHz.
El frontal Side Bus FSB
Tecnología FSB: (“frontal Side Bus”) que significa transporte frontal interno, que para el caso de los microprocesadores se refiere a la velocidad máxima con la que es capaz de transmitir datos con la tarjeta principal (Motherboard) y el sistema en general.
En términos físicos se trata de una serie de líneas eléctricas interconectadas de modo paralelo, actualmente todos los dispositivos tienden a utilizar el modo serial, por lo que este tipo de tecnología genera cuellos de botella en los nuevos equipos de alta capacidad de proceso. Por este motivo la empresa AMD desarrollo a partir de 2001 una nueva tecnología denominada HT “Hypertransport”.
La unidad de medida para el FSB del microprocesador es el Mega Hertz.
Tecnología HT: (Hyper Transport) significa hiper transportación desarrollada por AMD en 2001 en sustitución del FSB clásico, la cual implementaba un bus serial con controlador de memorias independiente que permite la conexión directa con la memoria RAM sin necesidad del uso del puente norte de la tarjeta principal (Motherboard) es utilizado en microprocesadores basados en arquitectura de 64 bits.
Tecnología QPI: (Quick Path InterConnect) significa interconexión de ruta sencilla; se trata de tecnología desarrollada por Intel en contraposición a la tecnología HT de AMD, la cual consiste en un controlador de memoria que permite el control de la memoria RAM directamente desde el microprocesador. La unidad de medida utilizada en esta nueva gama de productos es la unidad GT/S, la cual significa literalmente Giga Transferencia/segundo.
Procesador de 32 y 64 bits
Los bits en la nomenclatura del microprocesador, se trata del ancho de la palabra que puede transmitir de manera simultánea, por lo tanto entre mayor sea la capacidad, mayor eficiencia tendrá al momento de recibir y enviar información. Esto es, si tenemos que el bus (líneas eléctricas por las que fluyen los datos), podía enviar 32 bits, ahora es posible que se envie 64 bits al mismo tiempo, esto es “ensanchar” el bus.
Lo que hasta hace poco se utilizaba solo en equipos de muy alto rendimiento, por lo que se ha roto la barrera de los 4 GB de memoria RAM y es posible en teoría alcanzar hasta 16.000.000.000 de GB de RAM, además de aumentar las capacidades matemáticas, entre otras mejoras.
Memoria Caché L1, L2 y L3
Caché: es una memoria tipo SRAM, basada en transistores y por ello es muy veloz. Es intermedia entre el microprocesador y la memoria RAM, esta memoria guarda los datos utilizados frecuentemente y evita volver a buscarlos en la memoria RAM ya que esta es relativamente lenta, por lo que se agilizan los procesos. Su unidad de medida es en Megabytes.
En el caso de los microprocesadores, estos integran de 1 a 3 tipos de memoria caché denominadas L1, L2y L3. Que significan (level X) o traducido es nivel 1, nivel 2 y nivel 3.
Memoria L1: se encuentra integrada dentro de los circuitos del microprocesador y eso la hace más cara y más complicada en el diseño, pero también mucho más eficiente por su cercanía al microprocesador, ya que funciona a la misma velocidad que él. Esta a su vez se subdivide en 2 parte.
L1 DC ( level 1 date caché): se encarga de almacenar datos usados frecuentemente y cuando sea necesario volver a utilizarlos, inmediatamente los utiliza, por lo que se agilizan los procesos.
Memoria L2: esta anteriormente se encontraba en tarjetas de memoria, para ser insertada en una ranura especial de la tarjeta principal. y funciona a la velocidad de trabajo de la misma.
Actualmente la memoria L2 viene integrada en el microprocesador, se encarga de almacenar datos de uso frecuente y agilizar los procesos.
Memoria L3: esta memoria es un tercer nivel que utilizaron primero los procesadores de la firma AMD y posteriormente Intel. Con este nivel de memoria se agiliza el acceso a datos e instrucciones que no fueron localizadas en L1 o L2. Si no se encuentra el dato en ninguna de las 3, entonces se accederá a buscarlo en la memoria RAM. Pueden contar con una capacidad de almacenamiento caché de hasta 8Mb y 9 Mb sumando L2 + l3 en el caso de la nomenclatura AMD.
Partes físicas externas de la cpu
El microprocesador en si es un chip, que tiene una base que integra conectores tipo pin o solamente contactos planos. Por el mismo avance en las velocidades de los microprocesadores, actualmente se necesitan otros dispositivos de apoyo que son los disipadores de calor y los ventiladores, ya que en caso de faltar estos, el microprocesador envía una señal para que el equipo se apague repentinamente y así evitar que se queme.
Disipador de calor
es una pieza metálica con formas variadas; este se encarga de absorber el calor generado por el ventilador y disiparlo al ambiente.
Ventilador
se encarga de aplicar aire fresco al disipador y enfriarlo, permitiendo que absorba más calor proveniente del microprocesador.
Enfriamiento por agua
son sistemas similares al funcionamiento de un radiador automotriz, este cuanta con un sistema basado en el movimiento de agua, impulsada por una pequeña bomba que la hace circular por unos pequeños tubos dentro del disipador. El agua absorbe el calor dentro del disipador y en la parte externa cuenta con un ventilador que la enfría y se repite el ciclo. División interna (ALU y unidad de control)
Internamente un microprocesador cuenta con 2 partes muy esenciales:
ALU: significa (Unidad aritmética y lógica). Esta se encarga de realizar todas aquellas operaciones necesarias como cálculos de operaciones (multiplicaciones, divisiones, sumas, etc.) y comparaciones entre valores (mayor que, menor que, igual que, etc.,).
Unidad de control: esta se encarga de organizar y manejar todos los procesos tales como interpretar contenidos de las posiciones de la memoria RAM y memoria ROM, control de puertos, acceso a unidades de disco, ejecución de las instrucciones del software, entre otras.
Procesadores con tarjetas de video integrada
La tecnología “Sandy Bridge” se refiere procesadores de la marca Intel que integran dentro de su arquitectura, un procesador especializado totalmente en el manejo de gráficos (GPU) independientemente del número de núcleos; este GPU puede alcanzar una frecuencia de hasta 850 MHz, es importante mencionar que para el aprovechamiento de esta tecnología, la tarjeta principal (Motherboard), debe de ser compatible y generalmente esta deberá tener una alta capacidad de memoria RAM (hasta 32Gb). Procesadores Multicore ó procesadores de varios núcleos
Al llegar al límite de los 4GHz, los procesadores tienden a generar demasiado calor de tal forma que no es posible enfriarlos de manera tradicional y ello conlleva a uso de sistemas más complejos de ventilación que aumentarían el costo de los equipos, haciéndose poco rentables, entre otros factores. La tendencia ha sido la de integrar en un solo microprocesador, varios núcleos (core), capaces de procesar paralelamente los datos, sin aumentar la velocidad de proceso, pero haciendo más eficiente el mismo, además de reducir de manera considerable el calor producido, ya que cada uno lleva procesos diferentes y no los concentran en un solo núcleo. a) Un núcleo (mono core): 1 núcleo (X1)
b) Dos o más núcleos (Multicore): 2 núcleos (core/Dúo/Dual Core/X2, 3 núcleos (TriCore/X3), 4 núcleos (Quad Core/4) y hasta 6 núcleos (X6), en los actuales procesadores.
