Como vimos en el artículo sobre los algoritmos y programas estos no son más que una serie de instrucciones. Y hay un componente de la computadora que se encarga de seguir estas instrucciones. Se llama unidad central de proceso (CPU por sus siglas en inglés de central process unit) o procesador.
Cuando encendemos la PC, el sistema operativo se carga en la memoria y le dice a la CPU qué pasos debe dar para empezar. Cuando abrimos un programa lo que hacemos es pasarlo del almacenamiento a la memoria, donde la CPU se encargará de seguir todas sus instrucciones.
Núcleos y frecuencia
Las computadoras modernas (incluyendo celulares y tablets, que también son computadoras) tienen procesadores con varios núcleos para realizar varias tareas al mismo tiempo.
La placa madre tiene un reloj que, millones de veces por segund,o emite un pulso, el reloj base. Los núcleos tienen un multiplicador interno para acelerar dicho reloj. De esta manera si, por ejemplo, el reloj de la placa emite 100 millones de pulsos por segundo, el procesador lo multiplicará para que sean entre mil millones y 5 mil millones, dependiendo del núcleo, y las tareas que se le exijan.
En cada pulso, un núcleo completará varias instrucciones. Mientras más núcleos y mayor frecuencia, más tareas al mismo tiempo. Además algunos procesadores son multihilo: cada núcleo funciona como si fueran varios.
Pero las altas frecuencias tienen su lado negativo: consumen mucha energía y calientan el procesador. Por eso muchos procesadores modernos tienen una arquitectura híbrida: núcleos más complejos, para cuando se le exija más, que consumen más energía, y núcleos más eficientes para tareas más sencillas que consumen menos.
El calor que una CPU puede generar se llama TDP (Thermal Design Power) y en algunos dispositivos se puede reducir en la configuración para aumentar la autonomía de la batería o aumentar para tener más potencia.
La memoria caché
Los datos e instrucciones se guardan en la RAM porque es rápida, pero hay una memoria aún más rápida: la caché. Está ubicada dentro de la CPU y se usa para almacenar datos temporalmente porque es muy pequeña.
La arquitectura o ISA
Si un procesador sigue instrucciones, ¿en qué “idioma” están? Obviamente no en un lenguaje natural como inglés o español. Tampoco en uno de programación como Java o Python. Usan un lenguaje formado por números (unos y ceros) donde cada uno de estos corresponde a una instrucción.
Hay varios conjuntos de instrucciones o ISA (Instruction Set Architecture) que es básicamente el “diccionario” que hablan los procesadores.
Hoy en día predominan dos: X86-64 y ARM64. Como bien dice su nombre, ambos son de 64 bits, esto es el tamaño máximo de datos que un procesador puede manejar en un solo registro y la cantidad de memoria . Hace un buen tiempo había arquitecturas de 32 bits, pero ya quedaron obsoletas.
La principal diferencia entre ambas es que X86-64 usa un set de instrucciones más complejo: con menos “palabras” se pueden crear los mismos programas. Pero al ser más complejo, consume más energía. Por eso, se usa sobre todo en computadoras.
ARM64 usa una arquitectura que requiere más instrucciones para lograr lo mismo, pero por contra es más simple y más eficiente. Por eso se usa en teléfonos, tablets y algunos portátiles.
Todo en un chip
Empezando con los dispositivos móviles y llegando ahora a casi todas las computadoras se ha hecho más común que los chips de la CPU no contengan solo este componente. Estos se llaman ahora SoC (System on a Chip) o Sistema en un Chip y suele incluir:
- La CPU, lo que incluye la caché
- En algunos móviles la RAM
- La GPU (un chip especializado en gráficos del que haremos un artículo)
- Si el dispositivo tiene cámara, un ISP (el procesador de imagen)
- Herramientas de conectividad (datos, Wifi, Bluetooth… )
La conexión con la placa madre
Si estamos armando una PC de escritorio, primero debemos buscar una CPU que cumpla con nuestras expectativas y presupuesto. Después debemos fijarnos en qué zócalo tiene. El zócalo o socket es la conexión entre procesador y placa madre. Debemos buscar una que use el mismo. Generalmente en la página del fabricante del procesador nos dirá cuáles son compatibles.
Imagen: Free public domain CC0
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