MICROPROCESADOR DE UN EQUIPO DE COMPUTO
El microprocesador,
micro o "unidad central de procesamiento", CPU[1] , es un chip
que sirve como cerebro del ordenador. En el interior de este componente
electrónico existen millones de transistores integrados.
Suelen
tener forma de prisma chato, y se instalan sobre un
elemento llamado zócalo[2]). También, en modelos antiguos
solía soldarse directamente a la placa madre. Aparecieron algunos modelos donde
se adoptó el formato de cartucho, sin embargo no tuvo mucho éxito. Actualmente
se dispone de un zócalo especial para alojar el microprocesador y el sistema de
enfriamiento, comúnmente se usa un ventilador (cooler). El microprocesador está
compuesto por:registros, la Unidad de control, la Unidad
aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, una unidad
en coma flotante.
Cada
fabricante de microprocesadores tendrá sus propias familias de estos, y cada
familia su propio conjunto de instrucciones. De hecho, cada modelo concreto
tendrá su propio conjunto, ya que en cada modelo se tiende a mejorar el
conjunto de las instrucciones que tuviera el modelo anterior, ya sea
expandiendo el número de instrucciones o bien los ciclos-máquina en que se
ejecutan.
DIFERENCIAS INTEL DE : COREI3 COREI5 COREI7
Hay grandes diferencias de rendimiento entre unos y otros procesadores, las cuales se pueden intuir de primeras si nos fijamos en el precio. Entre ellas, encontramos el número de núcleos, la frecuencia a la que funcionan, la cantidad de memoria cache, el HyperThreading, y la potencia de la tarjeta gráfica integradaen estos.
Número de núcleos
El número de núcleos lleva desde hace una década siendo de dos o más en casi todos los procesadores debido a que las cargas se reparten mejor. En los procesadores de ordenador para consumidores, encontramos que los i3 tienen 2 núcleos, mientras que los i5 y los i7 tienen 4 núcleos. Cuantos más núcleos, más eficientemente se podrán realizar varias tareas a la vez. En algunos casos excepcionales, encontramos procesadores i5 e i7 de 2 núcleos en algunos portátiles.
Memoria cache
La información se almacena en tres capas de memoria. Tenemos el almacenamiento físico del ordenador, como un disco duro o un SSD. Cuando abrimos un programa, éste pasa del almacenamiento a la RAM, por lo que esta es la razón de que un SSD abra un programa en menor tiempo; la velocidad de lectura es mucho mayor que en un disco duro. La RAM trabaja de manera conjunta con el procesador, guardando la información que va procesando en ella gracias a que la velocidad de acceso es muy rápida (de unos 18 GB/s).
Más rápido aún que la RAM, encontramos la memoria cache, la cual está dentro del propio procesador. Ésta suele ser de unos pocos MB de capacidad, y en ella se almacenan datos que el procesador necesita de manera constante. Cuanto más potente sea el procesador, mayor suele ser la cache. Un i3 tiene entre 3 y 4 MB de cache, un i5 tiene entre 4 y 6 MB, y un i7 suele tener 8 MB de cache. La RAM minimiza la interacción con el disco duro/SSD, y la memoria cache de la CPU minimiza la interacción con la RAM.
HyperThreading
Hace unos meses ya explicamos lo que es el HyperThreading. Básicamente, esta tecnología divide un núcleo físico en dos núcleos lógicos, más conocidos como threads o hilos. Gracias a ello, un procesador de 2 núcleos funcionará como uno de 4, y uno de 4 funcionará como uno de 8. Curiosamente, son los i3 y los i7 los que tienen esta característica, mientras que los i5 no tienen HyperThreading.
Es importante tener en cuenta que un núcleo físico es más potente que uno virtual. Así, un procesador i5 de 4 núcleos reales va a ser siempre más potente que un i3 de 2 núcleos físicos y 4 virtuales.
Frecuencia y Turbo Boost
La frecuencia de un procesador es el número de ciclos de reloj que puede realizar un procesador en un segundo. Un chip a 3,5 GHz puede hacer 3.500 millones de ciclos de reloj por segundo. En algunos casos, la frecuencia en GHz de algunos procesadores i3 es superior a la de procesadores i5 e i7. Esto no quiere decir que el i3 sea más potente, ya que los i5 y los i7 tienen lo que se conoce como Turbo Boost.
El Turbo Boost permite que el procesador suba su frecuencia durante una cantidad determinada de tiempo en el caso de que sea necesario, funcionando a frecuencias más bajas cuando esto no sea así. Un i3-7300 funciona a 4 GHz, mientras que un i5-7600 alcanza los 3.5 GHz. Sin embargo, gracias al Turbo Boost, el i5-7600 llega a alcanzar los 4,1 GHz cuando hace falta.
Tarjeta gráfica integrada
Prácticamente todos los procesadores de Intel incluyen una tarjeta gráfica en su interior, lo que hace que sus chips sean ideales para portátiles, al no requerir una tarjeta gráfica dedicada para funcionar, así como en un ordenador de sobremesa podemos estar un tiempo sin tarjeta gráfica dedicada por avería o porque la hayamos vendido a la espera de comprar una nueva.
En las últimas gamas, Intel ha homogeneizado las tarjetas gráficas que incluyen sus procesadores, y encontramos la HD 630 en todos los procesadores i3, i5 e i7de ordenador y algunos de portátiles, mientras que la HD 620 queda relegada a unos pocos procesadores para portátiles.
Letras y sufijos
Además de la diferente numeración en los procesadores, al final de cada uno de éstos suele aparecer. Básicamente, encontramos seis terminaciones diferentes, algunas de las cuales podemos encontrar combinadas como suele ser el caso de los HQ de portátiles, los cuales son menos potentes que los modelos equivalentes en sobremesa.
- H – Tarjeta gráfica Intel de alto rendimiento incluida en el chip.
- K – Procesador desbloqueado para overclocking.
- Q – Cuatro núcleos físicos.
AMD RQUI
Equivalencias aproximadas de procesadores Intel y AMD
Terminamos el artículo con una comparativa en la que veremos las equivalencias de procesadores Intel y AMD encuadrados en diferentes generaciones.
Tened en cuenta que es imposible hacer una equivalencia absolutamente precisa, por lo que todos los valores que vamos a ver a continuación son aproximadas y por tanto pueden haber variaciones en pruebas concretas que inclinen la balanza a favor de uno u otro.
Con todo son unas equivalencias de procesadores Intel y AMD muy acertadas en general, así que podéis confiar totalmente en ellas:
- Core 2 Duo y Ahtlon 64 X2: son procesadores bastante antiguos que han sido superados por todo lo que existe en el mercado. Su rendimiento en los modelos superiores, como los E8400, se asemejaría al de los Core i3 530, pero éstos pueden manejar cuatro hilos gracias a la tecnología HyperThreading y aquellos quedan limitados a dos.
- Intel Core de primera generación: se identifican porque su numeración está formada por sólo tres números (por ejemplo Core i3 530, Core i5 750 y Core i7 920). Hasta los Core i5 inclusive podemos hacer una equivalencia casi directa con los Core 2 Quad Q9450 y superiores y los Phenom II X4 de AMD, mientras que en el caso de los Core i7 860 y superiores se sitúan un peldaño por encima de aquellos ya que pueden manejar ocho hilos gracias al HyperThreading. También entran en este escalón los FX series 8100, 6100 y 4100 de primera generación basados en Bulldozer, así como los Phenom II X6 de AMD.
- Intel Core de segunda generación: se identifican bajo la numeración 2000. Marcaron un salto importante a nivel de IPC por lo que la única equivalencia clara que podemos fijar es con los FX de segunda generación basados en Piledriver, es decir con las series 8300, 6300 y 4300. Así, un FX 8350 muestra un rendimiento similar a un Core i5 2500K, por poner un ejemplo concreto.
- Intel Core de tercera generación: se reconocen con la numeración 3000 y no suponen un cambio de rendimiento de importancia frene a la serie 2000, ya que redujeron el proceso de fabricación manteniendo arquitectura. Esto supone que todo lo que dijimos en el punto anterior sería aplicable aquí.
- Intel Core de cuarta generación: podemos identificarlos bajo la numeración 4000 y suponen un salto a nivel de rendimiento que si bien no ha sido tan acusado como el que marcó Sandy Bridge marca distancias claras. En esta generación los modelos más potentes de AMD como el FX 8350 son equiparables a los Core i5 4460, aunque el alto IPC de este último se deja notar en aplicaciones que no aprovechan más de cuatro núcleos, mientras que el primero gana en multinúcleo.
- Intel Core de quinta generación: ha quedado como algo casi anecdótico por falta de apoyo de la propia Intel. Dieron el salto a los 14 nm manteniendo el rendimiento base de la generación anterior, por lo que todo lo dicho allí sería aplicable también aquí.
- Intel Core de sexta generación: aumentan el rendimiento frente a la generación anterior y utilizan la numeración 6000. Eleva la distancia en términos de rendimiento monohilo frente a las arquitecturas anteriores quedando muy por encima de los procesadores FX de AMD. Los procesadores RYZEN ofrecen un rendimiento muy similar y son casi un equivalente directo.
- Intel Core de séptima generación: es lo último de Intel. Los procesadores de esta generación se identifican con la numeración 7000 y ofrecen un rendimiento bruto prácticamente idéntico a la anterior, manteniendo además el proceso de 14 nm.
- Procesadores RYZEN de AMD: están fabricados en proceso de 14 nm y utilizan una arquitectura totalmente nueva conocida como ZEN. Ofrecen un rendimiento monohilo que posiciona casi al mismo nivel que la sexta generación de Intel. En los modelos de seis núcleos y doce hilos y de ocho núcleos y dieciséis hilos ofrecen un rendimiento a la altura de los Core i7 6800K, Core i7 6850K y Core i7 6900K.
PARTES INTERNAS DEL MICROPROCESADOR
Decodificador de instrucciones: Allí se interpretan las instrucciones que van llegando y que componen el programa. Aquí entra en juego los compiladores e intérpretes.
Bloque de registros: Los registros son celdas de memoria en donde queda almacenado un dato temporalmente. Existe un registro especial llamado de indicadores, estado o flags, que refleja el estado operativo del Microprocesador.
Bus de datos: Aquel por donde la CPU recibe datos del exterior o por donde la CPU manda datos al exterior.
Bus de direcciones: Aquel, que es el utilizado por la CPU para mandar el valor de la dirección de memoria o de un periférico externo al que la CPU quiere acceder.
En el bus se encuentran dos pistas separadas, el bus de datos y el bus de direcciones. La CPU escribe la dirección de la posición deseada de la memoria en el bus de direcciones accediendo a la memoria, teniendo cada una de las líneas carácter binario.
Es decir solo pueden representar 0 o 1 y de esta manera forman conjuntamente el número de la posición dentro de la memoria (es decir: la dirección).
Cuantas más líneas haya disponibles, mayor es la dirección máxima y mayor es la memoria a la cual puede dirigirse de esta forma. En el bus de direcciones original habían ya 20 direcciones, ya que con 20 bits se puede dirigir a una memoria de 1 MB y esto era exactamente lo que correspondía a la CPU.
Esto que en le teoría parece tan fácil es bastante mas complicado en la práctica, ya que aparte de los bus de datos y de direcciones existen también casi dos docenas más de líneas de señal en la comunicación entre la CPU y la memoria, a las cuales también se acude.
Todas las tarjetas del bus escuchan, y se tendrá que encontrar en primer lugar una tarjeta que mediante el envío de una señal adecuada indique a la CPU que es responsable de la dirección que se ha introducido. Las demás tarjetas se despreocupan del resto de la comunicación y quedan a la espera del próximo ciclo de transporte de datos que quizás les incumba a ellas.
Bus de control: Aquel que usa una serie de líneas por las que salen o entran diversas señales de control utilizadas para mandar acciones a otras partes del ordenador.
Terminales de alimentación, por donde se recibe los voltajes desde la fuente de alimentación del ordenador.
Reloj del sistema, es un circuito oscilador o cristal de cuarzo, que oscila varios millones de veces por segundo. Es el que le marca el compás, el que le dicta a qué velocidad va a ejecutarse cualquier operación. Uno de los factores a tener en cuenta al comprar un ordenador es su velocidad, que se mide en MHz. De hecho, esa velocidad es la del reloj del sistema.
Bloque de registros: Los registros son celdas de memoria en donde queda almacenado un dato temporalmente. Existe un registro especial llamado de indicadores, estado o flags, que refleja el estado operativo del Microprocesador.
Bus de datos: Aquel por donde la CPU recibe datos del exterior o por donde la CPU manda datos al exterior.
Bus de direcciones: Aquel, que es el utilizado por la CPU para mandar el valor de la dirección de memoria o de un periférico externo al que la CPU quiere acceder.
En el bus se encuentran dos pistas separadas, el bus de datos y el bus de direcciones. La CPU escribe la dirección de la posición deseada de la memoria en el bus de direcciones accediendo a la memoria, teniendo cada una de las líneas carácter binario.
Es decir solo pueden representar 0 o 1 y de esta manera forman conjuntamente el número de la posición dentro de la memoria (es decir: la dirección).
Cuantas más líneas haya disponibles, mayor es la dirección máxima y mayor es la memoria a la cual puede dirigirse de esta forma. En el bus de direcciones original habían ya 20 direcciones, ya que con 20 bits se puede dirigir a una memoria de 1 MB y esto era exactamente lo que correspondía a la CPU.
Esto que en le teoría parece tan fácil es bastante mas complicado en la práctica, ya que aparte de los bus de datos y de direcciones existen también casi dos docenas más de líneas de señal en la comunicación entre la CPU y la memoria, a las cuales también se acude.
Todas las tarjetas del bus escuchan, y se tendrá que encontrar en primer lugar una tarjeta que mediante el envío de una señal adecuada indique a la CPU que es responsable de la dirección que se ha introducido. Las demás tarjetas se despreocupan del resto de la comunicación y quedan a la espera del próximo ciclo de transporte de datos que quizás les incumba a ellas.
Bus de control: Aquel que usa una serie de líneas por las que salen o entran diversas señales de control utilizadas para mandar acciones a otras partes del ordenador.
Terminales de alimentación, por donde se recibe los voltajes desde la fuente de alimentación del ordenador.
Reloj del sistema, es un circuito oscilador o cristal de cuarzo, que oscila varios millones de veces por segundo. Es el que le marca el compás, el que le dicta a qué velocidad va a ejecutarse cualquier operación. Uno de los factores a tener en cuenta al comprar un ordenador es su velocidad, que se mide en MHz. De hecho, esa velocidad es la del reloj del sistema.
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