Procesadores
De los primeros procesadores y arquitecturas hemos pasado a equipos móviles que aúnan más potencia de la que hubiéramos pensado hace poco. Te invitamos a dar un paseo por la historia, el desarrollo y las claves que debes conocer para entender el mundo de los procesadores y su arquitectura.
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Que es
El término "procesador" puede referirse a los siguientes artículos:
- CPU, el elemento que interpreta las instrucciones y procesa los datos de los programas de computadora.
- Microprocesador informático o simplemente procesador, un circuito integrado que contiene todos los elementos de la CPU.
- Graphics Processing Unit o Unidad de Procesamiento Gráfico, es un procesador dedicado a procesamiento de gráficos o coma flotante. Es el elemento principal de toda tarjeta gráfica.
- Physics processing unit o Unidad de Procesamiento Físico es un microprocesador dedicado, diseñado para manejar cálculos físicos.
- Procesador digital de señal (DSP), un sistema digital generalmente dedicado a interpretar señales analógicas a muy alta velocidad.
- Front end processor es un pequeño computador que sirve de a un computador host como interfaz para un número de redes.
- Data Processor es un sistema que procesa datos.
- Procesador de textos, un software informático destinado a la creación y edición de documentos de texto.
- Procesador de audio analógico, un aparato frecuentemente utilizado en los estudios de grabación y estaciones de radio.
- Procesador de alimentos, un electrodoméstico de cocina también llamado multiprocesador.
Funciones
La funcion de un procesador, como su nombre lo dice es de "procesar" la informacion.
Esto quiere decir que interpreta instrucciones y procesa los datos de los programas.
La velocidad con la que trabajan se mide en Hertz. Un hertz es "un ciclo de reloj por segundo". Esto quiere decir que hace una operacion aritmetica por segundo o transferir el valor de un registro a otro. Los procesadores pueden alcanzar los 4 GHZ (que serian 4 000 000 000 Hertz)
Esto quiere decir que interpreta instrucciones y procesa los datos de los programas.
La velocidad con la que trabajan se mide en Hertz. Un hertz es "un ciclo de reloj por segundo". Esto quiere decir que hace una operacion aritmetica por segundo o transferir el valor de un registro a otro. Los procesadores pueden alcanzar los 4 GHZ (que serian 4 000 000 000 Hertz)
Partes de un procesador
Foto cortesía PriceGrabber
El procesador es el dispositivo que se encarga de llevar a cabo las tareas necesarias para que puedas utilizar tus aplicaciones y programas. Lo puedes considerar el cerebro de tu PC.
Una aplicación una vez instalada en el disco duro tiene dos componentes básicos. Los datos, por ejemplo dibujos, fotografías, sonidos, vídeos y las instrucciones que son las encargadas de trabajar con esos datos.
La función del micro es por tanto, estar atento a la información que le llega por parte del usuario a través de teclado y ratón y actuar procesando las instrucciones que forman parte de la aplicación que estés usando en un momento determinado.
Elementos básicos de un procesador moderno
En un procesador puedes encontrar los siguientes elementos:
Núcleos. Una de las mejoras en las tecnologías de fabricación de los procesadores lo que ha conseguido es aumentar el número de transistores que pueden los fabricantes crear por unidad de área. Un mayor número de ellos conlleva que se puedan integrar más elementos. Los fabricantes gracias a esto han añadido varios núcleos en un mismo procesador. Cada uno de estos elementos no es más que un procesador pero reducido en tamaño. Al tener varios ciertas tareas se pueden acelerar al trabajar en paralelo.
Cache. Es muy importante, para las prestaciones que el micro es capaz de dar, acelerar el uso de los accesos a memoria RAM. Ten en cuenta que en ella se encuentran tanto los datos como las instrucciones de los programas con los que estés trabajando. Un procesador tiene varios niveles de memoria cache pensada para acelerar estos accesos. Su idea de funcionamiento es sencilla, se almacenan en ella los datos e instrucciones a los que se accede más frecuentemente y al estar cerca del procesador el acceso es más rápido. Fuera del núcleo nos encontramos con la denominada LLC (Last level cache) que dependiendo del modelo es la tercera o segunda capa.
Otros elementos integrados. Dependiendo de la arquitectura tendrán más elementos o menos en su interior. Más información un poco más adelante en el artículo.
Interconexionado interno. Todos estos elementos necesitan conectarse entre ellos para intercambiar información. Tenemos básicamente dos opciones o conectar líneas una a una entre todos los elementos lo cual complica algo el diseño o crear un bus al cual todos se conecten para compartir información.
¿Qué hay en el interior de cada núcleo?
A grandes rasgos podemos ver un núcleo como un procesador antiguo. Aunque si te acercas verías que el diseño ha ido adaptándose con muchas optimizaciones para mejorar las prestaciones.
Unidad de control. De esta forma se denomina a un conjunto de elementos que puedes encontrar en el interior de un núcleo encargado de cargar las instrucciones y datos según se van ejecutando los programas.
Al leer una instrucción, la divide en micro instrucciones más pequeñas de tal forma que pueden encargar su ejecución a los distintos elementos del núcleo. Estas micro instrucciones se pueden ejecutar por tanto en paralelo o incluso en un orden distinto del que llegan.
Registros. Un registro no es más que una pequeña memoria que esta integrada en el procesador. En ella es donde se almacenan los datos para ser procesados. Es la memoria más rápida de todo el sistema pero suelen ser muy pequeñas. Con el avance de las arquitecturas, al añadir más instrucciones, cada vez existen más tipos de registros.
Unidad Aritmética Lógica. Conocida normalmente como ALU por sus siglas en ingles, es la encargada de realizar operaciones aritméticas y lógicas sobre números. En concreto estamos hablando de números enteros, es decir aquellos que no tienen decimales.
Unidad de coma flotante. Realizan las mismas funciones que la ALU pero sobre números naturales. Sus siglas en ingles es FPU. Este elemento no siempre ha estado incluido dentro del chip si no que era un elemento externo y se llamaba coprocesador matemático. Con los años ha ganado cada vez más funcionalidades y su función sin duda es muy importante.
Primeros niveles de cache. La cache más cercana a la unidad de control suele estar dividida en instrucciones y datos. De esta forma la unidad puede ir ejecutando varias instrucciones sin tener que estar continuamente leyendo de la RAM con cada nueva. Es muy común que existan al menos dos niveles de memoria cache en el interior del núcleo.
¿Que elementos se suelen integrar?
Como ya te comente cada vez se añaden más elementos dentro del procesador, entre ellos puedes encontrar:
Controlador de memoria. Antes tenías un elemento sobre la placa base que se encargaba de toda la comunicación entre el micro y la memoria RAM. Al incluir este en el interior del procesador conseguimos mejoras en la velocidad muy importantes.
Tarjeta gráfica. Cada vez son más los modelos que incluyen una tarjeta gráfica en su interior. De esta forma conseguimos reducir el consumo y ahorrarnos dinero, al no tener que adquirir este dispositivo, en nuestro equipo. Por desgracia estas no son tan potentes como sus hermanas mayores las discretas de toda la vida.
Controlador PCI Express. Al implementar internamente este componente la comunicación con la tarjeta gráfica discreta es directa. Es decir, se ha seguido la misma filosofía que con el controlador de memoria.
Controlador del bus del sistema. El bus del sistema permite al procesador comunicarse con los periféricos que se encuentran en la placa base. Al incluirlo se consiguió otra vez una mejora en la velocidad global del sistema.
¿Qué nos traerá el futuro?
Ten por seguro que cada vez tendremos más elementos integrados en el procesador. La idea es que pasemos del concepto de procesador al de SOC, es decir todo el sistema, o al menos la CPU y la placa base, en un solo chip.
Esto será beneficioso, sobre todo, para los equipos portátiles ya que reducimos consumo y tamaño.
Que tener en cuenta
Una de muchas formas de clasificar a los procesadores es por el tipo de instrucciones. Estas instrucciones se pueden pensar como el lenguaje para comunicamos con el chip, con nombres como: x86, x86-64, ARM, MIPS, SPARC, etc. En esta guía solo nos enfocaremos en los procesadores que podemos encontrar comercialmente en equipos de computo personal, como son equipos de escritorio, laptops, netbooks, … estos chips son de tipo x86 ó x86-64 (de 32 y 64 bits).
Frecuencia del Reloj:
Todos los procesadores actuales cuentan con un reloj el cual marca el ritmo de trabajo del chip y permite sincronizar todos los procesos que se desarrollan en su interior. Entre más rápido trabaje el reloj más rápidamente ejecutará las tareas. Actualmente la frecuencia con la que operan estos relojes se encuentra en el rango de los Ghz o mil millones de pulsos por segundo. Si pensamos que el procesador es capaz de ejecutar una instrucción por cada pulso de reloj, podremos darnos una idea del enorme potencial de los equipos actuales.
Desafortunadamente entre más rápido trabaje el reloj, el chip se calentará más, al mismo tiempo que consumirá más energía. De aquí que los procesadores varían su frecuencia de acuerdo a la carga de trabajo, reduciéndola cuando el equipo esta inactivo e incrementándola para procesar rápidamente nuevas tareas. Hay que mencionar que esta variación de frecuencia no funcionará a menos que se instale el driver apropiado en el sistema operativo.
En la mayoría de los chips comerciales o al comprar un equipo de cómputo, encontraremos dentro de las especificaciones la frecuencia máxima de este reloj. Por ejemplo: 3.2 Ghz nos indica que el reloj del CPU puede emitir hasta 3 mil dos cientos millones de pulsos por segundo. Podemos decir que un chip a 3.2 Ghz es “aproximadamente” el doble de rápido que uno a 1.6 Ghz, sin embargo, esta comparación solo se puede aplicar con ciertas precauciones en chips de la misma familia, por ejemplo: un Phenom II X2 a 3.0 Ghz es en general un poco más rápido que un Athlon II X2 a 3.0 Ghz. a pesar de operar a la misma frecuencia, pues pertenecen a familias distintas.
Multi-Procesamiento (Multi-Threading):
Hace algunos años los procesadores no podían ejecutar más de una tarea al mismo tiempo, sin embargo gracias a su capacidad para procesar instrucciones muy rápidamente, cambiaban de una tarea a otra sin que el usuario se diera cuenta, dando la apariencia de realizar varias tareas de forma simultanea.
En la actualidad se sigue aplicando este mismo truco, solo que ahora también se cuenta con multi-procesamiento. Es posible que encontremos alguna de las siguientes tecnologías de multi-procesamiento en nuestros chips:
Calentamiento y Consumo de Energía
Todos los CPUs se calientan, pero si la temperatura es demasiado alta podría llegar a quemarse. De aquí que todos los chips actuales cuentan con mecanismos de protección, apagándose así mismos si se supera cierta temperatura. El calor que produce un procesador se mide en Watts y el valor máximo de éste es indicado en las especificaciones del procesador, normalmente bajo el nombre TDP (Thermal Design Power). Aunque la forma en la que los fabricantes establecen este valor es muchas veces cuestionada, puede servir como un punto de partida para comprar otros componentes. Por ejemplo; una tarjeta madre puede indicar que solo soporta chips de hasta 95W TDP. Este valor también nos da una idea sobre el nivel de enfriamiento que requiere nuestro equipo. Notemos que la disipación térmica de un chip puede variar ampliamente:
Core 2 Solo U2200 – TDP: 4 W
Core 2 Duo T7800 – TDP 35 W
Core 2 Duo E8600 – TDP 65 W
Core 2 Quad Q6700 – TDP 105 W
Core 2 Extreme QX9775 – TDP 150 W
Para mantener el CPU a una temperatura adecuada (normalmente menos de 75 grados C) es necesario enfriarlo utilizando algún sistema de disipación de calor. La mayoría de estos sistemas utilizan a final de cuentas el aire que hay en la habitación, por lo cual es conveniente tener nuestro equipo en una habitación con buena ventilación. El disipador es normalmente el primer elemento que encontramos para enfriar nuestro procesador, tienen muchas formas y tamaños, la mayoría están formados por una aleación de Cobre, Aluminio y Níquel.
Son colocados sobre el microprocesador usando una pasta térmica, como el de la foto de abajo, que permite conducir el calor del chip al disipador. Algunas de estas pastas son altamente tóxicas y es necesario tener cuidado al manipularlas.
Cuando el TDP es muy bajo, por ejemplo 10 W o menos, puede no ser necesario un ventilador, sin embargo la mayoría de los disipadores cuentan con uno.. En los equipos pequeños como netbooks, nettops, htpcs, laptops y tablets, los sistemas de enfriamiento son pequeños y ofrecen poca disipación, por esto solo procesadores de 45W TDP o menos son colocados en este tipo de computadoras. En general los gabinetes grandes ofrecen una mejor disipación térmica y permiten tener procesadores con mayores TDPs.
Finalmente el consumo de energía de un procesador siempre es mayor que la disipación térmica (notemos que el TDP es el valor máximo de esta disipación y no el valor promedio, AMD sugiere utilizar el ACP para este tipo de mediciones). Y puede ser un factor a tomar en cuenta cuando pensamos en la duración de la batería de un equipo móvil o en el pago del servició de energía eléctrica.
Memoria:
El procesador requiere tener un acceso rápido a la información, es por esto que existen varios niveles de memoria.
Caché:
Es el tipo de memoria más rápida, se encuentra directamente en el procesador, la cantidad de esta se establece de fábrica y no puede cambiarse. Existen varios niveles de memoria cache:
Nivel 1. Es la más rápida pero la de menor capacidad apenas unas docenas de KB.
Nivel 2. Más lenta que la de Nivel 1 pero con mayor capacidad. Desde 512 KB hasta algunos MB.
Nivel 3. Es la más lenta pero también la de mayor capacidad. En los procesadores AMD actuales es usada para compartir información entre núcleos dentro de un mismo chip.
En general entre más memoria cache tenga un procesador será más rápido, pues tendrá a su disposición mayor cantidad de información y de una forma muy rápida. Aunque frecuentemente esto dependerá de la aplicación de software que estemos ejecutando.
RAM:
Es un tipo de memoria de gran capacidad aunque mucho más lenta que la cache. Es posible expandirla ya que se coloca en módulos sobre la tarjeta madre. Existen varios tipos de memoria RAM como son el DDR2 y DDR3, estos pueden operar a distintas frecuencias y ofrecer distintos tiempos de respuesta.Algunos procesadores actuales tienen el controlador de memoria RAM integrado. En estos casos el soporte de memoria es dictado por el procesador, tanto en tipo como en frecuencia. Algunos procesador pueden llegar a soportar varios tipos, por ejemplo aquellos de socket AM3 soportan memoria DDR2 y DDR3.
Antes de comprar es importante revisar el tipo y frecuencia de la memoria que soporta un procesador, y asegurarse que la tarjeta madre también la soporta.
Finalmente la cantidad de memoria RAM puede afectar de manera importante el desempeño de nuestro equipo, si el sistema operativo y los programas que utilizamos no cuenta con la cantidad de memoria RAM que requieren, el sistema se verá forzado a utilizar el disco duro para almacenar datos temporales, reduciendo considerablemente la ejecución de los programas. Es recomendable tomar en cuenta el sistema operativo y los programas que se van a utilizar antes de comprar.
Nucleos e hilos
Que son y como funcionan
Que son y como funcionan
Múltiples Núcleos (multi-core). Consiste en poner varios procesadores en un solo chip. A los procesadores dentro del chip se les llaman núcleos. Esto puede incrementar dramáticamente el desempeño del equipo. Teóricamente un procesador de 4 núcleos puede realizar 4 veces más trabajo que uno solo. Esta característica también nos permite darnos una idea del desempeño del chip, por ejemplo: un Core 2 Quad (4 núcleos) podría ser “aproximadamente” el doble de rápido que un Core 2 Duo (2 núcleos), cuando los dos trabajan a la misma frecuencia y además pertenecen a la misma familia. La mayoría de los microprocesadores actuales cuenta con múltiples núcleos, sin embargo, como veremos un poco más adelante, tener más núcleos no significa que un programa se ejecutará necesariamente más rápido.
Bloques Compartidos (hyper-threading o HT). En esta técnica los recursos de un núcleo que sean desperdiciados por un proceso podrán ser utilizados por otro proceso distinto. De esta forma un solo núcleo puede ejecutar 2 o más procesos de forma simultanea dependiendo del chip. En este caso es muy difícil comparar dos núcleos con y sin bloques compartidos. Para darnos una idea de esto, debemos preguntarnos ¿Cuantos recursos desperdicia X proceso en este núcleo?. Bajo ciertas condiciones poco comunes tener Bloques Compartidos puede incluso alentar la ejecución de una aplicación.
Existen otras muchas técnicas para procesar múltiples tareas de forma simultanea pero las dos anteriores son las disponibles en chips x86 y x86-64. Algunas procesadores que encontramos en el mercado utilizan las dos técnicas anteriores de forma simultanea.
Existen otras muchas técnicas para procesar múltiples tareas de forma simultanea pero las dos anteriores son las disponibles en chips x86 y x86-64. Algunas procesadores que encontramos en el mercado utilizan las dos técnicas anteriores de forma simultanea.
Generaciones
aqui dejo un enlace en pdf por si alguien quiere descargarselo ya que se haria muy largo el blog esplicandolo todo
http://serdis.dis.ulpgc.es/~ii-pint/Recursos/otros/Trabajos1/Procesadores%20Generaci%C3%B3n%20%20-%20OjedaReyes_Aaron/Generaciones_procesadores.pdf
Modelos
| Procesadores |
| Información sobre los procesadores modelo/Calificación ingeniería de Intel |
informacion procesadores Amd
Para computadoras de escritorio
Para computadoras portátiles
Intel - Amd
Si estáis deseando cambiar de ordenador y no sabéis qué procesador elegir, quizás esta pequeña guía os ayude a decidiros. A continuación podéis encontrar los mejores procesadores para montaros un PC para juegos (o para tareas diarias), así como distintas opciones según lo que os queráis gastar.
En la siguiente gráfica se ordena los procesadores por potencia los distintos procesadores. No es una lista exhaustiva, ya que en un momento dado hay cientos de procesadores diferentes en el mercado, si no aquellos para equipos de sobremesa que nos parecen más interesantes o que nos parece adecuado incluir para poder tener una idea global del mercado actual.
En la siguiente gráfica se ordena los procesadores por potencia los distintos procesadores. No es una lista exhaustiva, ya que en un momento dado hay cientos de procesadores diferentes en el mercado, si no aquellos para equipos de sobremesa que nos parecen más interesantes o que nos parece adecuado incluir para poder tener una idea global del mercado actual.
La siguiente gráfica es una mera relación entre el precio de venta del procesador y su potencia. Cuanto más arriba de la tabla estén mejor será su relación potencia/precio. Obviamente, dependerá en última instancia del precio al que lo compréis, pero al menos os servirá de referencia a la hora de comparar precios entre tiendas. Los AMD son los que mejor relación potencia/precio tienen, aunque los AMD aquí indicados no incluyen GPU, salvo que sean APUs destinadas a jugar a 720p en calidad media o 1080 en calidad media-baja. En la mayoría de los casos es mejor comprar una tarjeta a parte
En algunos casos veréis que existen variantes de algunos procesadores, pero si no los veis incluidos en el artículo es por que suelen peores compras, pero debido a lo mucho que fluctúan los componentes de PC de lo que hoy no es buena compra mañana puede serlo. De todas formas tampoco es un listado conciso con todos los procesadores que están a la venta en el mercado, y si tenéis alguna duda con algún modelo en concreto, podéis hacerme llegar vuestras preguntas en los comentarios.
Nota: si veis alguna cosa errónea en este artículo, no queda clara o estáis en desacuerdo, por favor indicadlo en los comentarios y ayudadnos a mejorarlo. Intentad mantener una actitud positiva y colaboradora, que de personas con actitudes negativas y destructivas ya está lleno el mundo. Hablando se entiende la gente, y siempre es posible que saquéis conclusiones alejadas de lo que queremos transmitir en el artículo.
Menos de 150 euros
Las opciones más recomendables suelen ser los AMD por relación potencia/precio, con los FX-6300 ó FX-6350 como compras más recomendables, aunque habrá muchos que prefieran en su lugar optar por un procesador Intel. También deberéis optar por un procesador Intel los que queráis un equipo para juegos ya que, si bien cuentan con menos núcleos que los procesadores AMD, éstos son más potentes de manera individual y eso al fin y el cabo es un factor determinante para un buen rendimiento junto a una tarjeta gráfica.
Los recomendados
En este rango de precio encontramos como posibles adquisiciones el procesador Core i3-4160. Es el más recomendable ya que, pese a contar sólo con dos núcleos, utiliza la tecnología Hyper-Threading de Intel para que pueda rendir mejor, como si tuviera 4 núcleos. Dará buen rendimiento incluso junto a una tarjeta gráfica Nvidia GTX 760, aunque ya con una GTX 770 puede no estar a la altura, perdiendo un porcentaje de FPS. El procesador FX-6350 suele ser una opción muy barata para crear un PC básico para juegos y ofimática.
Producto
Intel Core i3-4160: Resumen de producto y precios
Core i3-4160
Intel
Si queréis un procesador exclusivamente para jugar, los Core i5-4590 o Core i5-4690 tienen mejor rendimiento por núcleo que el FX-8350. Puesto que la mayoría de juegos sólo usan hasta 4 núcleos (con el BF4 y Crysis 3 de los pocos que usan ocho), es más interesante optar por Intel y sus cuatro núcleos que los ocho del FX-8350. El procesador de AMD FX-8350 es más potente en rendimiento general y otros que saquen partido a sus ocho núcleos (ripeo, edición de vídeo...) que las opciones de Intel.
Los recomendados
Las siguientes opciones no limitarán por regla general la potencia de las tarjetas gráficas que se venden actualmente, y de hacerlo sólo se podrían perder 1 ó 2 fps jugando a 1080p con un objetivo en el juego de 60 fps. No son los más recomendables para disposiciones de dos tarjetas gráficas en SLI o Crossfire, sobre todo si son una R9 280 o GTX 760 o superiores, en cuyo caso tendríamos que ir a procesadores Intel Core i7 para evitar cuellos de botella.
AMD FX-8350: Resumen de producto y precios
FX-8350
AMD
Características generales
- Vishera (64 bits)
- AM3+
- 8
- 8
- 4 GHz
- 4.2 GHz
- 125 W
Para entusiastas
El mejor procesador para PCs no profesionales que se puede comprar en la actualidad es el Core i7-5960X, que tiene una gran capacidad de overclocking. Cuenta con 8 núcleos físicos y 16 núcleos lógicos, por lo que para tareas que saquen provecho hasta el último de estos núcleos (como los de edición de vídeo, o codificación como Handbrak) van a aprovecharse enormemente de ellos.
El resto son procesador de 6 núcleos/12 hilos, que también son buenas opciones para entusiastas que quieran realizar SLI de 2 o más tarjetas potentes. El i7-5820K es una opción económica para diseño y SLI y sólo es 50 dólares más caro que el 4790K que cuenta con 4 núcleos/8 hilos.
Producto
Intel Core i7-5820K: Resumen de producto y precios
Core i7-5820K
Intel
Características generales
- Haswell-E (64 bits)
- LGA2011-v3
- 6
- 12
- 3.3 GHz
- 3.6 GHz
- 140 W
Socket
Socket, Placa Madre y Buses:
Se llama socket a la parte de la tarjeta madre donde es colocado el procesador. Cuando elegimos un procesador es importante revisar que la tarjeta madre tenga el mismo socket, o un socket compatible. Por ejemplo: Los procesadores AM3 también son compatibles con tarjetas de socket AM2 y AM2+. Sin embargo es necesario revisar la documentación del fabricantes de la tarjeta madre para verificar el soporte.
Se llama socket a la parte de la tarjeta madre donde es colocado el procesador. Cuando elegimos un procesador es importante revisar que la tarjeta madre tenga el mismo socket, o un socket compatible. Por ejemplo: Los procesadores AM3 también son compatibles con tarjetas de socket AM2 y AM2+. Sin embargo es necesario revisar la documentación del fabricantes de la tarjeta madre para verificar el soporte.
Sistemas operativos 32/64 Bits
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