Hoy día la tecnología y las computadoras han llegado a un sin número de lugares. Sin embargo, aunque es un elemento muy utilizado en la actualidad se desconoce su composición y la forma en que trabaja. En el caso de los procesadores, estos forman parte fundamental para el funcionamiento de una PC. 

A pesar de que la mayoría de los equipos que usamos diariamente como PC de escritorio, portátil y teléfono cuentan con uno en su interior, ignoramos su funcionamiento y características. Por eso hemos creado este artículo en el que trataremos de detallar las funciones y demás elementos de un procesador.

¿Qué es un procesador?

El procesador es también conocido como microprocesador, se refiere a un circuito integrado central en el que se procesan los datos para que luego sean ejecutados por el sistema. Esta parte en las computadoras se suele confundir con el conjunto de elementos que contiene el case. Sin embargo, es el cerebro del computador o equipo tecnológico.

Se trata de una pequeña pieza de forma cuadrada que va incorporada en un área de la placa base. Está se encarga de ejecutar todos los programas, desde el sistema operativo en general. Para su funcionamiento se encuentra conectado en un zócalo de la tarjeta madre del equipo, allí se le instala junto a él un sistema de refrigeración para mantenerlo en buena temperatura. 

Sistema de refrigeración de un procesador

El sistema de enfriamiento puede ser de cobre o aluminio e incluye un ventilador que se encarga de extraer completamente el calor acumulado. Entre el sistema de refrigeración y el procesador se suele colocar una crema conocida como pasta térmica, que ayuda a conducir el calor de manera efectiva.

Actualmente, la innovación ha incluido otras sustancias más efectivas como la refrigeración líquida y las células peltier que permiten regular la temperatura de una manera más eficaz. Sin embargo, son técnicas que se emplean en situaciones específicas o para aplicaciones especiales. Un ejemplo de ello son las prácticas que se realizan actualmente conocidas como overclocking.

Características de un procesador

Las características de un procesador son aspectos importantes que deben ser tomados en cuenta cuando se desea adquirir un equipo o cuando quieres mejorar el funcionamiento y rendimiento de tu computadora. Estos generalmente se pueden encontrar en las descripciones técnicas del equipo. Sin embargo, para que las entiendas mejor te dejamos una breve explicación de estos detalles.

Frecuencia de reloj

Esta es la parte o medida encargada de determinar la velocidad de reloj que hay dentro del procesador.  Generalmente, este valor se mide en Mhz o Ghz y se traduce como la cantidad de potencia que contiene el microprocesador. Algunos modelos poseen una frecuencia base que utilizan en tareas básicas y otra turbo para realizar procesos más exigentes.

Consumo energético

Generalmente, este aspecto varía de acuerdo a las capacidades del microprocesador. Podemos encontrar modelos de gama alta que consumen más que otros dispositivos más económicos. Este valor de consumo es mostrado en vatios y es recomendable que la fuente de poder usada para este sea acordé a las exigencias del procesador y de la tarjeta gráfica.

Número de núcleos

La tecnología ha incorporado nuevos procesadores que cuentan con una cantidad variada de núcleos que va desde 2 y hasta 64. Estos son los que ejecutan las múltiples tareas del ordenador de manera simultánea, evitando la sobrecarga de la PC. Sin embargo, este es un aspecto que varía dependiendo del uso que se le dé a la computadora. Si es un equipo para la realización de tareas de ofimática, una CPU de dos núcleos será suficiente, pero para más actividades se requerirán mínimo cuatro.

Zócalo

Esta es la parte o conector que te permitirá realizar el enlace a la tarjeta madre. Generalmente, cuenta con una gran cantidad de pines dónde encaja el microprocesador. Este es un aspecto muy importante, ya que si compras un modelo que no encaje en la placa de la PC será una inversión perdida.

Número de hilos

Estos están ubicados en la parte interna de cada núcleo, su función es efectuar los procesos más pesados del equipo, sin que el rendimiento del computador se vea afectado. Es una tecnología conocida como “hyper-threading”.

Memoria caché

La memoria caché es parte de la propia CPU y es utilizada para recordar diferentes tareas. Se identifica debido a que se llega a ella de forma más rápida y puede ser de diferentes tipos entre los que están el L1, L2 y L3.

¿Cuáles son las funciones que ejecuta un procesador?

Las funciones principales que desempeña el procesador en una computadora dependen de varios factores. En primer lugar, procesa y realiza las órdenes que se encuentran almacenadas como números binarios y organizados secuencialmente en la memoria principal. Esta actividad la lleva a cabo mediante instrucciones ejercidas en varias fases.

1. La primera fase Prefetch, consiste en una prelectura de la orden efectuada desde la memoria principal.
2. La segunda fase Fetch, consiste en el envío de la instrucción al decodificador.
3. Luego continúa con la fase de decodificación de la orden, para entender lo que hay que ejecutar.
4. La cuarta fase es la lectura de operandos.
5. Por último está el registro de los resultados.

Cada una de las fases mencionadas pueden ser ejecutadas en varios ciclos del CPU, dependiendo de la arquitectura del procesador y el grado de segmentación. Sin embargo, poseen un tiempo de duración determinado por la frecuencia del reloj.

Tipos de procesadores

Los tipos de procesadores los vamos a agrupar en dos, que de forma general han sido los que se han establecido en el mercado tecnológico. En primer lugar, encontramos los de Intel, los cuales se habían impuesto liderando el mercado de los procesadores desde hace una década. En el que ha distribuido microprocesadores más estables y potentes que otras empresas.

El otro grupo de procesadores es ocupado por los  AMD, equipos que hasta hace un tiempo eran muy inestables y con un nivel de consumo excesivo en comparación con su rival inmediato Intel. Sin embargo, en el 2016 todo cambió a partir del auge de los Ryzen.

Partes de un procesador

Las diversas partes que componen a un microprocesador se pueden desglosar de la siguiente manera:

Encapsulado

Es la parte que rodea la oblea de silicio para evitar daños y aportar consistencia. Además, con este se logra la conexión con las piezas externas que acoplaran en su zócalo a la placa base.

Memoria caché

Es la memoria ultrarrápida que utiliza el procesador para tener acceso directo a algunos datos que pueden ser empleados en las siguientes operaciones sin la memoria RAM intervenga. 

Coprocesador matemático

Es también denominada unidad de coma flotante, es la parte que se encarga de realizar los cálculos matemáticos. Área que anteriormente se encontraba en el exterior del procesador en otro chip. 

Registros

Son considerados una memoria pequeña con propósitos especiales, las cuales la CPU usa en algunos algoritmos, en total son treinta y dos registros.

Memoria

Es el espacio en el que el procesador agarra las órdenes dadas por los programas y sus datos. Esta es una parte interna de la computadora que genera espacios de almacenamiento para el trabajo del ordenador.

Puertos

El puerto es el área de enlace que tiene el procesador para comunicarse con el resto de elementos externos del PC. Sin embargo, este puede estar en cualquier parte de la circuitería de la computadora, ya que cada elemento cuenta con un número de puerto asignado con el cual el procesador se comunica y llama a cada parte requerida para funcionar.

Conexiones del procesador y la placa madre

Para una perfecta conexión entre la tarjeta madre y el procesador, este cuenta con una serie de elementos metálicos que le ayudan a realizar el enlace eléctrico entre el circuito integrado que tiene el microprocesador y los de la placa base. Sin embargo, esta conexión depende del modelo de procesador el cual puede llegar a tener de 8 a más de 2000 elementos metálicos. Actualmente, existen tres tipos de conexión:

PGA. Pin Grid Array: conexión ejecutada por pequeños alambres metálicos distribuidos a lo largo de la base del procesador que se integran  en la placa base gracias a unos pequeños agujeros. Este modelo es ayudado por una palanca que al introducir el procesador, los ancla para que no se suelten.

BGA. Ball Grid Array: conexión hecha por bolas que han sido soldadas al procesador y que a su vez hacen contacto con el zócalo

LGA. Land Grid Array: conexión realizada por superficies de contacto lisas que incorporan pequeños pines.