La Unidad Central de Procesamiento (o CPU, por sus siglas en ingles) maneja todas las instrucciones del software y el hardware de un ordenador. La importancia de este componente se siente en gran medida cuando se trata de la tarea que se quiere realizar.

También se le conoce como procesador, procesador central o microprocesador. Con cada nueva versión de la CPU, los portátiles son cada vez más rápidos, más potentes y más eficientes. Esencialmente, cuanto más rápido sea el CPU = más rápido es tu portátil.

Tratar de darle sentido a todos esos números, abreviaturas y otras especificaciones técnicas mientras compras un nuevo portátil puede ser intimidante. Utiliza esta guía para familiarizarte con las diferentes partes de la CPU y su función.

¿Que es una CPU?

Los acrónimos son el intento del mundo de la tecnología de hacer más accesible la tecnología confusa. Sin embargo, este esfuerzo no siempre tiene éxito.

Los términos «CPU» y «procesador» a menudo se usan indistintamente. Mientras que esto es técnicamente correcto, un portátil se compone de muchos procesadores.

Y aunque, a menudo se le llama el «cerebro de un ordenador». En realidad, es más parecido al corazón ya que (como el corazón humano) es importante para el rendimiento del sistema de un portátil.

En realidad, el software es el cerebro de una computadora porque sin él, una laptop tendría toda la utilidad de una calculadora muy eficiente.

¿Como es una CPU?

Físicamente, una CPU es un circuito integrado (IC) que contiene millones o incluso miles de millones de transistores. Los transistores son dispositivos electrónicos que pueden actuar como interruptores o amplificadores.

La CPU se fabrica en un proceso de fabricación de semiconductores. Este proceso comienza con un sustrato de silicio, que se limpia y se dopa con impurezas para crear regiones conductoras y no conductoras. A continuación, se utilizan fotolitografía y otros procesos para crear patrones de transistores en el sustrato.

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Una vez que se ha fabricado la CPU, se coloca en un paquete que la protege y la conecta a la placa base del ordenador. El paquete suele ser de plástico o cerámica.

La apariencia física de una CPU puede variar según el fabricante y el modelo. Sin embargo, en general, las CPU tienen un aspecto rectangular con muchos pines. Los pines se utilizan para conectar la CPU a la placa base.

Algunos de los componentes físicos de una CPU incluyen:

  • Los transistores: Como se mencionó anteriormente, los transistores son los componentes básicos de una CPU.
  • La memoria caché: La memoria caché es una memoria de alta velocidad que almacena las instrucciones y los datos que se utilizan con frecuencia.
  • La unidad de control (CU): La CU es el componente que controla el flujo de ejecución de las instrucciones.
  • La unidad aritmética lógica (ALU): La ALU es el componente que realiza las operaciones aritméticas y lógicas.

En la actualidad, las CPU están fabricadas con transistores de menos de 1 nanómetro de tamaño. Esto permite que las CPU sean más rápidas y eficientes energéticamente.

¿Donde puedo encontrar la CPU?

La CPU se encuentra en la placa base del ordenador. La placa base es una tarjeta de circuito impreso que conecta todos los componentes del ordenador. La CPU suele estar ubicada en la parte central de la placa base, cerca de la memoria RAM.

Para encontrar la CPU, puedes seguir estos pasos:

  1. Apaga el ordenador y desconéctalo de la corriente eléctrica.
  2. Abre la carcasa del ordenador.
  3. Encuentra la placa base.
  4. Busca un componente rectangular con muchos pines. Este es el procesador.

Si no estás seguro de dónde está la CPU, puedes consultar el manual de tu ordenador. El manual suele indicar la ubicación de la CPU.

En algunos casos, la CPU puede estar integrada en la placa base. En este caso, no podrás ver el procesador como un componente separado.

Si necesitas reemplazar la CPU, debes tener en cuenta la compatibilidad de la CPU con la placa base. La CPU debe ser compatible con el socket de la placa base. El socket es el conector que conecta la CPU a la placa base.

También debes tener en cuenta la potencia de la CPU. La CPU debe ser compatible con la fuente de alimentación del ordenador. La fuente de alimentación debe ser capaz de proporcionar suficiente potencia a la CPU.

Las CPU se calientan

Después de funcionar incluso por un corto tiempo – como otros componentes de un portátil – las CPUs producen calor. Los disipadores de calor y los ventiladores de refrigeración suelen estar conectados en la parte superior de la CPU para mantenerlos frescos y funcionando sin problemas. Algunos portátiles vienen con componentes de refrigeración para la RAM, la GPU y la CPU. Los sistemas de refrigeración avanzados incluyen: kits de refrigeración por agua, que encontrarás en los portátiles para juegos y estaciones de trabajo.

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Los 3 componentes internos de una CPU explicados

Las 3 partes principales de una CPU son la ALU, la CU y la unidad de memoria. Desde los años 70, estos componentes se han integrado tanto en el diseño general de una CPU que es difícil reconocerlos desde el exterior.

Así que, aquí hay una lista de partes básicas de la CPU para aclarar las cosas:

  1. La unidad aritmética lógica (ALU) es el componente de la CPU que realiza las operaciones aritméticas y lógicas básicas. Estas operaciones incluyen suma, resta, multiplicación, división, comparación y negación. La ALU es una parte esencial de la CPU, ya que es responsable de realizar la mayoría de los cálculos que se llevan a cabo durante la ejecución de un programa.

  2. La unidad de control (CU) es el componente de la CPU que controla el flujo de ejecución de las instrucciones. La CU es responsable de leer las instrucciones de la memoria, decodificarlas y luego enviarlas a la ALU para su ejecución. La CU también es responsable de controlar el acceso a la memoria y a otros dispositivos periféricos.

  3. La unidad de memoria es el componente de la CPU que almacena las instrucciones y los datos que se necesitan para ejecutar un programa. La unidad de memoria se divide en dos partes: la memoria caché y la memoria principal. La memoria caché es una memoria de alta velocidad que almacena las instrucciones y los datos que se utilizan con frecuencia. La memoria principal es una memoria de mayor capacidad que almacena las instrucciones y los datos que no se utilizan con frecuencia.

Otro elemento de la CPU que no aparece en el diagrama son los transistores. Para realizar los cálculos, la información binaria (unos y ceros) se almacena en estos interruptores microscópicos. Controlan el flujo de electricidad dependiendo de si el interruptor está encendido o apagado. Las señales se apagan y se encienden en diferentes combinaciones de transistores para realizar los cálculos. Un chip de silicio muy delgado puede contener varios cientos de millones de transistores.

¿Como funciona una CPU?

La función principal de una CPU es tomar las solicitudes de programas, aplicaciones, periféricos (como el teclado, el ratón y la impresora) e interpretar lo que necesitan. Luego realiza la solicitud, o da la información en la pantalla.

CPU CACHE

La caché es un tipo de memoria rápida que se almacena entre la RAM y la CPU. Es como un lugar de retención temporal en la CPU para los datos que se usan todo el tiempo. El bus frontal (FSB) de la CPU se conecta con la RAM de la placa madre.

En lugar de depender de la RAM para los datos de uso común. Se almacena en la caché de la CPU, que es más rápida que la RAM debido a su proximidad física a los procesadores de la CPU. Esta configuración permite a la CPU quitar las solicitudes de la memoria, aumentando enormemente la velocidad de los portátiles.

Hay tres niveles de caché. Si la CPU tiene un Cache L2 o L3, por otro lado, es una referencia a la memoria interna de la CPU. Determina cuán rápida será esta memoria interna durante el procesamiento. Cuanto más caché tenga, más rápido funcionará la CPU.

El REGISTRO es sólo una pequeña cantidad de almacenamiento de datos que ayuda con algunas operaciones de la CPU. Pero no es un caché.

EL BINARIO ES LA LENGUA NATIVA DE LA CPU

La CPU del portátil maneja dos tipos de datos en un momento dado: Datos que necesitan ser procesados y el código del programa conectado a ellos. Estos se escriben en bits, una secuencia binaria de unos y ceros que es el lenguaje que la CPU entiende.

Un procesador no recibe un flujo consistente de datos. En su lugar, se recibe en trozos más pequeños, llamados «palabras» o bits. La CPU está limitada por el número de bits de una palabra. Esto determina la cantidad de información que puede ser procesada en un momento dado durante un ciclo del reloj interno del portátil. Y la cantidad de memoria RAM a la que se puede acceder en el mismo tiempo.

Que tu portátil pueda ejecutar un sistema operativo (SO) de 32 ó 64 bits, por ejemplo, depende del tamaño de las unidades de datos que pueda manejar la CPU. Se puede acceder a más memoria a la vez, y en piezas más grandes con una CPU de 64 bits. Por eso verás que un sistema operativo de 64 bits no puede funcionar en un sistema con sólo una CPU de 32 bits.

Como resultado, ya que el SO juega un papel clave en la comunicación con los componentes de hardware. Necesita estar al mismo nivel que la CPU para manejar la programación de los procesos, el direccionamiento de la memoria y el acceso al almacenamiento. Es por eso que un sistema operativo se comercializa como de 32 o 64 bits.

EL PODER DE LOS MÚLTIPLES NÚCLEOS

La rapidez con la que una CPU puede procesar datos también se ve afectada por el número de núcleos que tiene.

Un CPU contiene al menos un procesador o «Core», que es el chip dentro del CPU que realiza los cálculos. En los primeros días, las CPU sólo tenían un núcleo. Esto limitaba a los ordenadores a un único conjunto de tareas, lo que hacía que la computación fuera lenta y consumiera mucho tiempo.

Las CPU multi-núcleo resuelven esta limitación de tiempo incluyendo más de un núcleo de procesador en un solo chip. En general, al aumentar el número de núcleos, las CPU pueden manejar múltiples procesos simultáneamente, haciéndolos más eficientes.

La mayoría de las CPU modernas tienen al menos dos procesadores en lo que se denomina CPU de doble núcleo. Las CPUs también pueden venir en configuraciones Quad-Core, Hexa-Core y Octo-Core. Un procesador de cuatro núcleos puede realizar tareas como la edición de vídeo casi el doble de rápido que un chip de doble núcleo.

Es cierto que los múltiples núcleos le darán a su portátil un aumento de velocidad. Pero eso es sólo si el programa que ejecuta está optimizado para aprovechar la potencia extra.

Tipos de CPU

Los tipos de CPU se pueden clasificar de acuerdo a diferentes criterios, como el número de núcleos, la arquitectura, el tipo de procesamiento, el uso previsto, etc.

Según el número de núcleos, las CPU se pueden clasificar en:

  • CPU de un solo núcleo: Este tipo de CPU tiene un único núcleo que puede ejecutar una instrucción a la vez. Son las CPU más antiguas y tienen un rendimiento inferior a las CPU de múltiples núcleos.
  • CPU de dos núcleos: Este tipo de CPU tiene dos núcleos que pueden ejecutar dos instrucciones a la vez. Son más rápidas que las CPU de un solo núcleo, pero aún no son tan eficientes como las CPU de cuatro núcleos o más.
  • CPU de cuatro núcleos: Este tipo de CPU tiene cuatro núcleos que pueden ejecutar cuatro instrucciones a la vez. Son la opción más popular para los ordenadores de sobremesa y portátiles de gama media y alta.
  • CPU de más de cuatro núcleos: Este tipo de CPU tiene más de cuatro núcleos, que pueden ejecutar más instrucciones a la vez. Son utilizadas para aplicaciones exigentes, como la edición de vídeo, el renderizado 3D y los juegos.

Según la arquitectura, las CPU se pueden clasificar en:

  • CPU x86: Este tipo de CPU es la más común en los ordenadores personales. Es compatible con una amplia gama de software y hardware.
  • CPU ARM: Este tipo de CPU es más eficiente en cuanto a energía que las CPU x86. Se utiliza en dispositivos móviles, como smartphones, tabletas y wearables.
  • CPU RISC: Este tipo de CPU es más simple que las CPU CISC. Son utilizadas en aplicaciones específicas, como los sistemas empotrados.

Según el tipo de procesamiento, las CPU se pueden clasificar en:

  • CPU escalares: Este tipo de CPU puede ejecutar una instrucción a la vez. Son las CPU más comunes.
  • CPU vectoriales: Este tipo de CPU puede ejecutar una simple operación en un conjunto de datos grande con una sola instrucción. Son utilizadas para aplicaciones científicas y de ingeniería.
  • CPU paralelas: Este tipo de CPU puede ejecutar varias instrucciones a la vez. Son utilizadas para aplicaciones exigentes, como la computación científica y la inteligencia artificial.

Según el uso previsto, las CPU se pueden clasificar en:

  • CPU para ordenadores personales: Este tipo de CPU es la más común. Se utiliza en ordenadores de sobremesa, portátiles, tabletas y otros dispositivos.
  • CPU para servidores: Este tipo de CPU está diseñada para ofrecer un rendimiento y una fiabilidad superiores. Se utiliza en servidores de aplicaciones, servidores de bases de datos y otros servidores.
  • CPU para dispositivos móviles: Este tipo de CPU es más eficiente en cuanto a energía que las CPU para ordenadores personales. Se utiliza en smartphones, tabletas y otros dispositivos móviles.
  • CPU para sistemas empotrados: Este tipo de CPU está diseñada para aplicaciones específicas, como los sistemas de control industriales y los sistemas de seguridad.

Otras clasificaciones

Además de las clasificaciones anteriores, las CPU también se pueden clasificar según otros criterios, como:

  • La frecuencia de reloj: La frecuencia de reloj es la velocidad a la que la CPU ejecuta las instrucciones. Las CPU con una frecuencia de reloj más alta son más rápidas.
  • La caché: La caché es una memoria de alta velocidad que almacena datos que la CPU utiliza con frecuencia. Las CPU con más caché son más rápidas.
  • El consumo de energía: El consumo de energía es la cantidad de energía que la CPU utiliza al ejecutar instrucciones. Las CPU con un consumo de energía más bajo son más eficientes.

La elección del tipo de CPU adecuado depende de las necesidades específicas de cada aplicación. Para aplicaciones generales, como la navegación web, el correo electrónico y la edición de documentos, una CPU de cuatro núcleos es suficiente. Para aplicaciones más exigentes, como la edición de vídeo, el renderizado 3D y los juegos, se recomienda una CPU de ocho núcleos o más.

VELOCIDAD DE RELOJ

Érase una vez, la frecuencia (Velocidad del reloj o ritmo del reloj) era la métrica de rendimiento más importante de la CPU. La velocidad del reloj mide la velocidad de funcionamiento de una CPU e indica cuántas operaciones puede realizar en un segundo (ciclo de la CPU).

La velocidad del reloj solía medirse en hercios (Hz). Pero debido a las mejoras en la velocidad dadas por los núcleos adicionales de una CPU, ahora se mide en gigahercios (GHz).

Las velocidades de reloj son útiles para comparar las CPU de la misma familia. Digamos que estás comparando dos portátiles con un CPU Kaby Lake i5 de doble núcleo. Uno tiene una velocidad de reloj de 2,2GHz y el otro tiene una frecuencia base de 2,5GHz. El último funcionará más rápido cuando ambos estén funcionando a su máxima frecuencia turbo.

LA VELOCIDAD DEL RELOJ DETERMINA EL PODER DE LA CPU

Pero no necesariamente la potencia de procesamiento del portátil. ¿Qué significa esto?

Una CPU con una velocidad de 2GHz puede procesar 2 mil millones de instrucciones por segundo. Pero, doblar esto a 4GHz no necesariamente doblará la velocidad de procesamiento de la laptop.

A menos que el portátil tenga dos CPUs trabajando en paralelo. Entonces será capaz de manejar el doble de instrucciones por segundo, mejorando drásticamente el rendimiento del sistema.

Hay otros componentes que determinan la rapidez con la que la CPU de un portátil ejecuta tareas además de la velocidad del reloj. Añade el hyper threading a la mezcla y la CPU puede realizar aún más tareas a la vez para un portátil MUCHO más rápido.

HYPER-THREADING

Un «hilo» (como una palabra cuando hablamos de caché) es un flujo de datos.

Recuerde que un procesador individual sólo puede ejecutar una instrucción a la vez. Por lo tanto, si estás ejecutando múltiples programas. Cada hilo en el procesador debe ser programado y ejecutado por el núcleo de forma individual. Esto provoca el retraso que se nota cuando se está realizando una multitarea con más de un programa abierto.

Hyper-Threading es una tecnología que ayuda a cada núcleo del procesador a programar y asignar recursos a dos hilos de datos a la vez. Así, un CPU de doble núcleo puede «virtualizar» dos núcleos más, haciendo que actúe como si tuviera cuatro núcleos de procesamiento.

Sólo en caso de que se te haya pasado por alto: Virtualizar es cuando un CPU con sólo dos núcleos funciona como si tuviera cuatro. Del mismo modo, en la virtualización, una CPU de cuatro núcleos procesará los datos como si tuviera ocho procesadores.

Para profundizar en esta explicación, veamos los chips Core i de Intel por un momento. De menos a más potentes: están los Core i3, i5 y i7. Los CPUs Core i3 son chips de doble núcleo. El Core i5 puede ser un chip de doble o cuádruple núcleo, y el Core i7 es un chip de cuádruple núcleo.

Lo que distingue a los CPUs Core i5 de Intel de los Core i3 e i7 es que no soportan Hyper-Threading.

Nota: Algunas aplicaciones y software están optimizadas para aprovechar estas tecnologías en lo que se llama multihilo. Pero, los núcleos físicos funcionan mucho mejor que los núcleos virtuales.

TURBO BOOSTING

Turbo Boost es una característica que distingue a los chips i5 e i7 de los Core i3. Esta tecnología permite al procesador aumentar la velocidad del reloj por encima de su velocidad base siempre que sea necesario. Los procesadores de Intel que terminan en «K» pueden ser overclockeados, lo que significa que esta velocidad de reloj adicional está disponible todo el tiempo.

Funciones de una CPU

Las diferentes funciones de una CPU pueden clasificarse en dos grandes grupos:

  • Funciones básicas: Son las funciones que toda CPU debe realizar para poder funcionar.
  • Funciones avanzadas: Son las funciones que pueden mejorar el rendimiento o la funcionalidad de la CPU.

Funciones básicas de una CPU

  • Almacenar instrucciones: La CPU debe almacenar las instrucciones que forman un programa. Estas instrucciones se almacenan en la memoria principal del ordenador.
  • Decodificar instrucciones: La CPU debe decodificar las instrucciones para entender lo que deben hacer.
  • Ejecutar instrucciones: La CPU debe ejecutar las instrucciones siguiendo las instrucciones de la decodificación.
  • Controlar el flujo de ejecución: La CPU debe controlar el orden en el que se ejecutan las instrucciones.
  • Gestionar la memoria: La CPU debe gestionar la memoria principal del ordenador para acceder a los datos que necesita para ejecutar las instrucciones.
  • Gestionar los periféricos: La CPU debe gestionar los periféricos del ordenador, como el teclado, el ratón y la pantalla.

Funciones avanzadas de una CPU

  • Multitarea: La CPU puede ejecutar varias tareas a la vez. Esta función se denomina multitarea.
  • Multiprocesamiento: La CPU puede utilizar varios núcleos para ejecutar tareas a la vez. Esta función se denomina multiprocesamiento.
  • Tecnologías de ahorro de energía: Las CPU incluyen tecnologías de ahorro de energía para reducir el consumo de energía.
  • Seguridad: Las CPU incluyen funciones de seguridad para proteger los datos del ordenador.

Otras funciones de una CPU

Además de las funciones básicas y avanzadas mencionadas anteriormente, las CPU también pueden realizar otras funciones, como:

  • Gestión de la energía: La CPU puede gestionar la energía de los componentes del ordenador para ahorrar energía.
  • Gestión del calor: La CPU puede gestionar el calor que genera para evitar que se sobrecaliente.
  • Gestión del rendimiento: La CPU puede gestionar el rendimiento para optimizar el consumo de energía y el rendimiento.

Las funciones específicas de una CPU dependen de su arquitectura y de sus características.

El poder del diseño térmico

TDP es otro término técnico que seguramente encontrarás en la CPU de un portátil. A diferencia de las CPU de escritorio, las CPU de los portátiles necesitan encontrar un equilibrio entre el rendimiento y el consumo de energía.

El TDP mide la máxima potencia en vatios que consumirá una CPU. En última instancia, determina la eficiencia energética del portátil. Y es una métrica importante para determinar cuán fresco será el portátil cuando se use.

Una breve historia de las CPU

El 4004 fue el primer CPU del mundo. Desarrollada y lanzada por Intel en 1971, tenía 2300 transistores y realizaba 60.000 operaciones por segundo.

Para comparar, las CPU Pentium de Intel, que no son muy poderosas para los estándares de hoy, tienen 3.300.000 transistores. Y realiza alrededor de 188.000.000 de instrucciones por segundo.

Las CPU han experimentado mejoras dramáticas en sus capacidades desde el chip 4004. Ahora se pueden encontrar en portátiles, tabletas, teléfonos y televisores.

Pueden manejar otras funciones como el Wi-Fi. Y muchos portátiles comparten un chip con la electrónica de gráficos en lo que se llama un conjunto de chips, que es un grupo de microchips ubicados en la placa madre.

Estos chips móviles y multipropósito son conocidos como SoCs (system-on-a-chip). Están optimizados para la eficiencia y el bajo consumo de energía, lo que permite que la batería del dispositivo dure horas sin cargarse.

Intel y AMD son los principales fabricantes de CPU. Aunque ambos fabrican CPUs de diferentes potencias bajo un léxico de nombres de modelos. Casi todos los portátiles tienen un CPU de Intel.

Las nuevas CPU están construidas sobre una arquitectura «compatible con las versiones anteriores». Pueden entender los componentes que vinieron antes de su lanzamiento. El concepto fue introducido por Intel en 1978 con el procesador 8086.

Perspectivas futuras y tendencias de la CPU

Las perspectivas futuras o tendencias del CPU se centran en los siguientes aspectos:

  • Aumento del número de núcleos: Las CPU de múltiples núcleos son cada vez más populares, ya que permiten ejecutar varias tareas a la vez. Las próximas generaciones de CPU incluirán aún más núcleos, lo que mejorará el rendimiento para aplicaciones exigentes, como la edición de vídeo, el renderizado 3D y los juegos.
  • Reducción del tamaño de los transistores: La reducción del tamaño de los transistores permite aumentar la velocidad y el rendimiento de las CPU. Las próximas generaciones de CPU utilizarán transistores de 3 nanómetros o incluso más pequeños.
  • Mejora de la eficiencia energética: Las CPU son cada vez más eficientes en cuanto a energía. Esto es importante para dispositivos móviles, como smartphones y tabletas. Las próximas generaciones de CPU incluirán tecnologías de ahorro de energía más avanzadas.
  • Incorporación de nuevas tecnologías: Las próximas generaciones de CPU incorporarán nuevas tecnologías, como la inteligencia artificial, el aprendizaje automático y el procesamiento de datos en paralelo. Estas tecnologías permitirán a las CPU realizar tareas más complejas y exigentes.

Algunas de las tendencias específicas que se pueden esperar en los próximos años son las siguientes:

  • El desarrollo de CPU especializadas para aplicaciones concretas, como el aprendizaje automático o la inteligencia artificial. Estas CPU estarán diseñadas para realizar tareas específicas de forma más eficiente que las CPU generales.
  • El uso de nuevos materiales, como el silicio nanocristalino, para fabricar CPU. Estos materiales permitirán fabricar CPU más pequeñas, rápidas y eficientes.
  • El desarrollo de nuevas arquitecturas de CPU, como las CPU de memoria RISC-V. Estas arquitecturas ofrecen ventajas en términos de rendimiento, eficiencia energética y seguridad.

En general, se espera que las CPU continúen evolucionando y mejorando en los próximos años. Esto permitirá a los ordenadores realizar tareas más complejas y exigentes de forma más eficiente.


Para terminar, la gran ventaja aquí es que todos los avances tecnológicos que hemos visto en las CPU son impulsados por nuestro deseo de un dispositivo de computación más rápido. Conseguir el tipo correcto de CPU es importante para lo que esperas que tu portátil maneje. Para actividades como la multitarea, tener más núcleos es como tener dos, tres o cuatro CPUs trabajando simultáneamente.

Aunque la CPU no sea el factor general de la velocidad y la funcionalidad del portátil, las elecciones que haga afectarán a esos otros factores durante los próximos años. Esperamos que esta guía le permita comprender mejor las diferentes partes de la CPU y su función para que pueda elegir la mejor para su nuevo portátil.