Procesadores

Procesadores

El procesador es el cerebro del sistema, encargado de procesar toda la información. Básicamente, es el "cerebro" de la computadora. Prácticamente, todo pasa por él, ya que es el responsable de ejecutar todas las instrucciones existentes. Mientras más rápido vaya el procesador, más rápido serán ejecutadas las instrucciones.

El procesador es el componente donde es usada la tecnología más reciente. Los mayores productores de procesadores a nivel mundial, son las grandes empresas con tecnología para fabricar procesadores competitivos para computadoras: Intel (dicha empresa domina el mercado de procesadores), AMD, Vía e IBM, que fabrica procesadores para otras empresas, como Transmeta.

El procesador es uno de los componentes más complejos y frecuentemente más caro, pero él no puede hacer nada solo. Como todo cerebro, necesita de un cuerpo, que es formado por los otros componentes de la computadora, incluyendo la memoria, el disco duro, la placa de vídeo y de red, monitor, teclado y mouse, etc.

El procesador dispone de una serie de circuitos electrónicos que son utilizados por los algoritmos, ideados por el ser humano para afrontar problemas.

¿Qué es, entonces, un algoritmo?

Un algoritmo es una secuencia de órdenes o instrucciones que se dictan en un cierto orden. Es necesario que cada paso esté muy bien definido y que se siga un orden estricto para que la máquina sea capaz de ejecutarlo sin problemas.

En definitiva, el procesador se encarga de recibir secuencias de órdenes y ejecutarlas. Estas órdenes serán mayoritariamente matemáticas (suma estos dos números y guarda el resultado en esta determinada posición de memoria) pero también de almacenamiento o interrupciones del sistema. Y precisamente estas órdenes simples y atómicas se denominan instrucciones, que son las operaciones que un procesador es capaz de entender y ejecutar. Por ejemplo, suma dos números y almacena el resultado en esta memoria, o multiplica estos dos números, o algo mucho más simple como almacena este dato en esta posición de la memoria. Las instrucciones son operaciones muy simples pero con las que se construye todo, y un conjunto de estas instrucciones se denomina set de instrucciones o ISA (Instruction Set Architecture). Por ejemplo, x86 es la ISA de los procesadores Intel o AMD domésticos actuales, los cuales a su vez utilizan múltiples microarquitecturas, y ARM es la ISA de los procesadores de Samsung, Qualcomm, Apple, etc.

Partes de un Procesador

El procesador está compuesto por la Parte Lógica y Física.

Partes Lógicas:

Unidad de Control: Unidad encargada de Activar o Desactivar los diferentes componentes del procesador, igualmente se encarga de Interpretar y ejecutar las diferentes instrucciones almacenadas en la memoria principal.

Unidad Aritmética y Lógica: Se encarga de realizar la operación de transformación de datos, especialmente las operaciones matemáticas, el cual es denominado FPU (Floating Point Unit, Unidad de coma Flotante).

Registros: Se denominan a las áreas de almacenamiento temporal usadas durante la ejecución de las instrucciones.

Partes Físicas:

Encapsulado: Es lo que rodea a la oblea de silicio, dándole consistencia y protección para impedir su deterioro.

Zócalo: Lugar donde se inserta el procesador, permitiendo la conexión con el resto del equipo.

Chipset: Conjunto de Chips encargados del control de las determinadas funciones del equipo.

Memoria Cache: Parte donde se almacenan los datos con más frecuente.

Funcionamiento de un Procesador

La ejecución de las instrucciones de efectúa en fases:

Prefetch: Prelectura de la instrucción desde la memoria principal.

Fetch: Envío de la instrucción al decodificador Decodificación de la instrucción: es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.

Lectura de operandos (si los hay).

Ejecución: Lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.

Todo el sistema está gobernado por un reloj que se usa para sincronizar los diferentes bloques funcionales.

La velocidad a la que este cambia de estado se denomina frecuencia de funcionamiento y está relacionada con la capacidad de cómputo del sistema.

El funcionamiento de un procesador se puede dividir en las siguientes etapas:

Se lee una instrucción de memoria

El conjunto de instrucciones de cualquier procesador actual incluye más de mil diferentes y va creciendo con el tiempo. Se añaden para mejorar la velocidad de procesamiento de ciertas aplicaciones.

Se buscan los datos

Algunas instrucciones necesitaran de datos para realizar sus cálculos que pueden no encontrarse dentro del procesador y tendrán que buscarse por tanto en el sistema de memoria.

Se realiza la operación

Una vez que se tiene todo se ejecuta la operación, para esto puede ser necesario el trabajo de varios bloques como la unidad aritmética lógica o la de punto flotante.

Se pasa a la siguiente instrucción

Que no es siempre la que se encuentra a continuación en la memoria. Muchas instrucciones pueden cambiar el flujo del programa y permitir saltos o repetir ciertas acciones hasta que se cumpla una determinada condición.

Una de las técnicas más usadas para aumentar la velocidad incluye la ejecución de instrucciones fuera de orden intentando optimizar el uso de los bloques funcionales. En estos procesadores se ejecutan las operaciones cuando están sus datos y no en el orden en que fueron escritas. Esto por supuesto lleva a una arquitectura más compleja que debe de controlar que los resultados sean coherentes.

Otra de las mejoras es el predictor de saltos. Este elemento trata de acertar si en una determinada operación se va a producir una bifurcación en el código o no. De esta forma puede ejecutar las instrucciones de una determinada rama incluso antes de saber si se va a producir un salto a ella.

Todas estas técnicas lo que tratan es de mejorar el IPC es decir la capacidad del procesador de ejecutar más instrucciones en la misma cantidad de tiempo.

Tipos de procesador según la cantidad de núcleos o procesadores Core 

Procesadores de un solo núcleo

Los procesadores de un solo núcleo, son ejemplo los procesadores 286, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III.

Procesadores de dos núcleos 

Los procesadores de dos núcleos actúan cooperando en cierta medida al distribuirse los diversos procesos entre cada uno de los dos núcleos, agilizando el rendimiento del procesador. Un ejemplo es el Core 2 Duo.

Procesadores de 4 núcleos

Son procesadores que en un solo Kit de procesador, poseen cuatro unidades físicas de procesamiento de datos, lo que agiliza los trabajos.

Procesadores multinúcleos 

En esta categoría entran procesadores tales como los de 12 y 16 núcleos, que gracias a la combinación de estos núcleos de procesamiento se distribuyen entre sí, la carga del trabajo.

Procesadores Intel

Son los procesadores más utilizados en el sector de los ordenadores portátiles y han demostrado estar a la altura de todas las exigencias.
Intel dota a sus procesadores informáticos de una estabilidad clave para aportar un rendimiento elevado y funcionalidades añadidas a todos los ordenadores portátiles que hacen uso de esta tecnología.
En el caso del procesador Intel Core i7 Extreme Edition, la versión más potente de los procesadores de la compañía, ofrece un sistema inteligente capaz de llevar a cabo todos los procesos y tareas necesarias para aumentar la velocidad de los ordenadores hasta el máximo.
Los procesadores de Intel se apoyan en el uso de la tecnología Turbo Boost 2.0, diseñada con el objetivo de rentabilizar la frecuencia del procesador hasta en los límites más duros. Junto a esto, Intel dota a sus sistemas de la tecnología HT, con la que los núcleos tienen la habilidad de trabajar en dos tareas diferentes de manera simultánea, ahorrando recursos y haciendo que la estabilidad del sistema sea superior.

Procesadores para celulares 

Si, es importante iniciar por lo obvio, en términos simples –o en español como dicen por ahí– un procesador es el cerebro de tu smartphone. Es el que se encarga de ejecutar todas las tareas que le ordenas desde la pantalla táctil. Se encarga de hacer funcionar tus aplicaciones, de mostrarte los videos, de conectarte a internet. En la palma de tus manos llevas el poder de procesamiento suficiente para potenciar una computadora de escritorio.

Core 

Un core es un núcleo, como un pequeño cerebro que forma parte del procesador, es encargado de leer y ejecutar las tareas que el software le solicite. Entre más núcleos tenga tu smartphone, en teoría será mucho mejor. Pero en la práctica no siempre, también hay factores como el software y el diseño adecuado por parte del fabricante del procesador para sacar la máxima ventaja. Hay fabricantes que desarrollan arreglos de hasta 10 núcleos.
La mayoría de los procesadores actuales están basados en la arquitectura big.LITTLE, esto significa que no todos los núcleos trabajan al unísono, están diseñados para trabajar de forma “inteligente”, por ejemplo, en los procesadores de Octa Core se utilizan dos procesadores de 4 núcleos, con distintas capacidades, solamente uno estará activo siempre, por lo general el que tiene más potencia se activa cuando utilizamos juegos o apps demandantes.

Características 

Bueno, debes saber que cada fabricante desarrolla procesadores distintos, no todos utilizan la misma arquitectura, esto es lo que debes revisar cuando estés leyendo las especificaciones de un procesador:

64-bit: si quieres desempeño, debes elegir esta configuración, será más caro pero vale la pena. Un procesador a 64-bit puede ejecutar muchas más instrucciones, y de una forma veloz.

Ghz: esta medida implica la cantidad de operaciones que puede registrar un procesador por unidad de tiempo, comúnmente se utiliza para medir la velocidad del mismo. Esto siempre es un gancho de marketing, no siempre es mejor el procesador con más Ghz, el desempeño lo dicta la combinación de uso con la memoria RAM y el sistema operativo.

Núcleos o cores: bueno, en este apartado siempre depende, por ejemplo, hay móviles que tienen un gran desempeño utilizando pocos núcleos, el chip A9 del iPhone 6S es de dos núcleos y funciona igual o más fluido que cualquier smartphone Android de gama alta.

GPU: es un tema muy a parte del procesador, se encarga de manejar los gráficos en un smartphone, aquí el ganador se encuentra entre Qualcomm y Nvidia. Si lo tuyo son los juegos, mejor deberías investigar un poco más sobre el tema.

Los principales fabricantes de procesadores: 

• Qualcomm (Snapdragon) 
• Nvidia 
• Mediatek 
• Samsung (Exynos) 
• Apple (en realidad ellos diseñan y los fabrican otras compañías como Samsung o TSMC)  TSMC

Así que ya lo sabes, la próxima vez que quieras cambiar de smartphone, investiga un poco más a fondo sobre la arquitectura y tipo de procesador que integra. De ser posible, intenta ponerle las manos encima antes de comprarlo, no hay nada mejor que probar el desempeño en conjunto: memoria, procesador y software. Ese sería el mejor consejo que te puedo dar. O bien, también podrías utilizar PhoneRocket o GSM Arena para comparar teléfonos.