CPU MODERNOS

El desempeño de un procesador (incluso su capacidad de funcionar) está gobernado por su diseño interno, o arquitectura. La arquitectura de un chip determina en donde están localizadas y conectadas sus partes, la manera en que se conecta con otras partes de la computadora y muchas cosas más. También determina la ruta que toma la electricidad (en la forma de electrones que se mueven) a medida que avanza dentro del procesador, encendiendo y apagando sus transistores. La arquitectura de un procesador determina la cantidad de transistores que tiene y, por tanto, el poder del procesador.

Principales fabricantes:

INTEL

AMD (American Micro Devices)

Motorola

Freescale Semiconductor

IBM (International Business Machines)

Componentes de un procesador:

Un núcleo no es más que un procesador en miniatura. Al tener varios, dentro del mismo procesador, podrá trabajar con más de una aplicación al mismo tiempo y puede acelerar ciertos tipos de aplicaciones y evitar bloqueos.

Cache. La memoria cache, es el más cercano al micro ya que se encuentra en su interior. Se usa para mejorar la velocidad de los accesos a la memoria RAM.

Controlador de memoria. Al incorporar el controlador de memoria en el interior del procesador y quitarlo de la placa base se consigue aumentar la velocidad de la memoria RAM. Esto tiene un inconveniente y es que sólo se puede usar el tipo de memoria para la que el procesador esté preparado.

Tarjeta gráfica. Si integran este componente ya no habla de CPU sino de APU (Accelerated Processing Unit). Ya no es un micro convencional si no un hibrido entre procesador y tarjeta gráfica.

La inclusión de este elemento es fundamental ya que las tarjetas gráficas están compuestas de pequeños núcleos en su interior que pueden usarse para acelerar cierto tipo de aplicaciones. Al pasar al interior del micro pueden hacer su trabajo de una forma mucho más eficiente.

Otros elementos. Los micros han incorporado aún más funcionalidad que antes se encontraba sobre la placa base. Por ejemplo, el controlador de PCI Express, aumentando la velocidad con la que el micro es capaz de comunicarse, por ejemplo, con una tarjeta gráfica.

 

¿Cómo funciona un procesador?

Todo el sistema está gobernado por un reloj que se encarga de 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:

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.

Algunas instrucciones necesitaran de datos, los cuales normalmente estarán en la memoria RAM, para poder llevar a cabo su trabajo. Siempre habrá que esperar a tenerlos todos antes de llevar a cabo los cálculos. Es muy importante que el flujo de datos y de instrucciones sea lo más rápido posible para que no se produzcan bloqueos.

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

La cual 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.

SE PASA A LA SIGUIENTE INSTRUCCIÓN.

SE REALIZA LA OPERACIÓN.

BUSCAN LOS DATOS NECESARIOS.

LEE UNA INSTRUCCIÓN DE MEMORIA.

 

Una de las técnicas más usadas para aumentar la velocidad incluye la realización de instrucciones fuera de orden intentando optimizar el uso de los bloques funcionales (unidad de procesamiento, unidad de control, bus de I/O). 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 los mismos que se producirían aunque se realizaran una tras otra.

Toda la arquitectura se diseña por tanto con la intención de tener los bloques funcionales continuamente trabajando. Otro de los elementos que suelen tener, para conseguir su objetivo, es el predictor de saltos (Circuito digital utilizado para reducir ciclos de parada). Este elemento trata de acertar si en una determinada operación se va a producir una bifurcación (llamada al sistema que crea una copia de un proceso) 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 tratan de mejorar el IPC, es decir, la capacidad del procesador de ejecutar más instrucciones en la misma cantidad de tiempo.

Procesadores CISC (computación de conjunto complejo de instrucciones)

En esta tecnología El conjunto de instrucciones de estos CPU es grande y generalmente contiene de 200 a 300 instrucciones. Son compatibles con IBM.

Procesadores RISC (computación de conjunto reducido de instrucciones)

Sostiene que cuando el conjunto de instrucciones para el CPU se mantiene pequeño y simple, cada instrucción se realizará en mucho menos tiempo, y esto permite que el procesador lleve a cabo más instrucciones al mismo tiempo.

Procesamiento paralelo

Considera construirlas con más de un procesador. Se dice que este tipo de sistema es multiprocesador (MP). El resultado es un sistema que puede manejar un flujo de datos mucho más grande, realizar más tareas en un período más corto y ocuparse de las exigencias de muchos dispositivos de entrada y salida a la vez.

Una forma especial de MP que utiliza una cantidad par de procesadores se conoce como multiprocesamiento simétrico (SMP). La ventaja del SMP es que la cantidad de procesadores está limitada a una potencia de dos. Esta limitación en la cantidad de procesadores hace que sea más fácil diseñar sistemas.

Los fabricantes han desarrollado computadoras que tienen cientos e incluso miles de microprocesadores, sistemas que se conocen como computadoras con procesamiento paralelo masivo (MPP).

Algunas Tecnologías aplicadas a los procesadores más recientes:

Hyperthreading. Es una tecnología de Intel que hace posible simular que se tienen dos núcleos virtuales sobre uno físico. Es usado para ciertas aplicaciones como las que tratan con gráficos y videos.

CMT. Es una tecnología de AMD que permite, al unir dos núcleos y compartir recursos, que estos ocupen menos área.

Turbo Boost y Turbo Core. Turbo Boost y Turbo Core son dos tecnologías, la primera de Intel y la segunda de AMD y se usan para acelerar los procesadores cuando es necesario.

Nombre	Int (hex)	XT: Descripción	AT: Descripción
NMI	---	Paridad	Paridad
IRQ0	08	Temporizador	Temporizador
IRQ1	09	Teclado	Teclado
IRQ2	0A	Reservado	Interrupciones 8 a 15 (PIC#2)
IRQ3	0B	Puertos serie COM2/COM4	Puerto serie COM2/COM4
IRQ4	0C	Puertos serie COM1/COM3	Puertos serie COM1/COM3
IRQ5	0D	Disco duro	Puerto Paralelo LPT2
IRQ6	0E	Disquete	Disquete
IRQ7	0F	Puerto Paralelo LPT1	Puerto Paralelo LPT1
IRQ8	70	No existe	Reloj de tiempo real*
IRQ9	71	No existe	Redirigido a IRQ2*
IRQ10	72	No existe	no asignado
IRQ11	73	No existe	no asignado
IRQ12	74	No existe	Ratón PS2
IRQ13	75	No existe	Coprocesador 80287
IRQ14	76	No existe	Contr. disco IDE primario
IRQ15	77	No existe	Contr. disco IDE secundario

Procesadores Intel® Core™ i7 de cuarta generación

La microarquitectura Intel® más reciente en el proceso de fabricación de 22 nm (nanómetro: unidad de longitud que equivale a una mil millonésima parte de un metro) ofrece avances significativos en cuanto a desempeño, lo que incluye mejoras importantes en gráficos, duración de la batería y seguridad, para una experiencia informática sin riesgos. Con características clave como la tecnología Intel® Hyper-Threading, que permite que cada núcleo de procesador funcione en dos tareas al mismo tiempo para optimizar la multitarea, hasta los gráficos Intel® Iris™ para funciones visuales 3D asombrosas y edición de fotografías y videos con mayor rapidez, los procesadores Intel® Core™ i7 de cuarta generación ofrecen un desempeño de primer nivel para sus tareas más exigentes.