A pesar que todos tenemos uno en el interior de nuestros ordenadores, no todo el mundo puede saber qué es un procesador o CPU. Y es que, si hay un componente que tiene poco de misterioso, ese es el procesador. Sin embargo, puede haber usuarios que no sepan muy bien qué es la CPU, ni la función que desarrolla en el interior de nuestros ordenadores personales. Esto es lo que vamos a explicar en este artículo.
El procesador (CPU, Central Processing Unit) es el componente más importante dentro de nuestro PC. Su función es la de ser el cerebro de todo el funcionamiento del sistema, siendo el encargado de dirigir todas las tareas que lleva a cabo nuestro equipo y de ejecutar el código de los diferentes programas, muchas veces con la ayuda conjunta del resto de componentes y periféricos.
¿Qué es una CPU o procesador?
A nivel físico una CPU es una estructura muy compleja que se compone a día de hoy de miles de millones de transistores fabricados utilizando silicio. Los cuales se combinan formando puertas lógicas, los cuales sirven para formar las diferentes estructuras que le permiten tratar las instrucciones de manera ordenada y la ejecución del código del mismo, ya sean instrucciones de lectura a memoria cómo operaciones matemáticas como sumas, resta, multiplicaciones, divisiones y operaciones más complejas que son necesarias para ejecutar los diferentes programas.
La velocidad de un procesador se expresa en Hz, lo cual mide la cantidad de operaciones que la CPU realiza una operación. Esta es gobernada por una señal a la que llamamos reloj y suele consistir en un señal digital de onda cuadrada que marca el compás. El reloj es por tanto la cantidad de pulsos por segundo a la que trabaja la CPU en cada segundo. Siendo en los primeras CPUs de alrededor de 1 MHz, pero en la actualidad tenemos procesadores con más de 3 GHz de velocidad, y por tanto que pueden realizar más de 3000 veces más ciclos de reloj que los primeros.
Un procesador es comparable a un motor de 2 o 4 tiempos en el sentido de que este sigue un funcionamiento mecánico diferenciado por una serie de etapas comunes en todos ellos que son captación, descodificación y ejecución. Cada una de las arquitecturas ejecutan esas etapas de manera diferente, pero la definición e intencionalidad general de cada una de estas es la misma siempre.
Procesadores actuales y sus núcleos
En realidad cada uno de los núcleos de la CPU es una CPU en si misma. Ya que, originalmente había un solo núcleo por procesador y por tanto este era único, lo que significaba que había uno por cada die.
Antes de la aparición de los procesadores multinúcleo, la caché de último nivel y el Northbridge estaban en chips distintos. Sin embargo, a mediados de la primera década del año 2000, comenzaron a aparecer procesadores que contenían más de un núcleo por cada die. Esto sucedía con los procesadores Intel Pentium D y los AMD Athlon 64 X2 y se ha mantenido hasta día de hoy.
Los sistemas operativos de escritorio de aquellos tiempos no eran capaces de aprovechar todo su potencial (hablamos de los tiempos del Windows XP), ya que el sistema de planificación de hilos de ejecución de los sistemas operativos no estaba pensado para trabajar con los varios hilos de ejecución del hardware. Pero, las subsecuentes versiones del sistema operativo de Microsoft sí empezaron a sacarles todo el rendimiento del que eran capaces. Esto ha llevado a que las versiones más modernas de Windows y Linux sean capaces de manejar procesadores con muchísimos núcleos.
En el caso de los servidores donde se necesitan ejecutar sistemas de software mucho más complejos se utilizan configuraciones con decenas de núcleos y que requieren sockets mucho más complejos. Pero, ¿qué es el socket del procesador?
Un procesador necesita un socket
Todos los procesadores han de ir conectados al socket de la placa base, por lo que algunos procesadores llevan pines en su parte inferior, aunque hay otros que solo llevan contactos de oro. Si el procesador es el cerebro del ordenador, la placa base es la médula espinal del sistema.
Estos pines son los encargados de transmitir la información que entra en el procesador, así como la que sale del mismo. Por lo que cuando en PC aparece un nuevo tipo de interfaz de E/S o de memoria lo normal es que aparezca una nueva configuración de los pines del procesador. Por suerte varios cambios de estándar y nuevas introducciones se suelen dar de manera simultánea al mismo tiempo, coincidiendo con nueva familias de procesadores de Intel o AMD.
En el mercado podemos encontrar 3 tipos de sockets: LGA, PGA y BGA. Cada uno de los 3 tipos de sockets que podemos encontrar en el mercado no son compatibles con todos los procesadores, ya que el sistema de conexión a la placa es diferente. Las placas que tienen un zócalo LGA son compatibles con los procesadores de Intel, que fue quien lo introdujo en el mercado en el año 2004 y unos pocos de AMD
El socket PGA es el utilizado por la mayoría de los procesadores de AMD y por algunos procesadores de Intel. Por último, el zócalo BGA está diseñado para equipos portátiles en los que el procesador va soldado directamente a la placa base, lo que supone una serie de ventajas adicionales al reducir considerablemente el tamaño del conjunto, pero no se puede reemplazar. Si queremos cambiar la CPU de nuestro ordenador, lo primero que debemos tener en cuenta es el tipo de socket que tiene para comprar un modelo compatible.
El chipset o conjunto de chips hace referencia al ídem que acompaña a un procesador y que poco a poco por los avances en los nuevos nodos de fabricación se han ido integrando dentro del propio procesador, donde hemos pasado de chipsets muy complejos a que como mucho hayan 2 o 3 chips en un PC.
Desde hace años, los chipsets de las placas se clasifican en 3 gamas: entrada, mainstream y entusiasta. En el caso de Intel, tendremos que irnos a una placa con chipset entusiasta (Z490, por ejemplo); mientras que AMD permite el overclock en los distintos chipsets de las placas con socket AM4.
Procesador y capacidad de overclock
Las primeras CPU tenían velocidades de reloj fijas, pero con el tiempo los usuarios más experimentados empezaron a tocar estos para alcanzar velocidades de reloj que las permitidas «oficialmente. Debido a la alta popularidad, de la subida de la velocidad de reloj u overclock, los fabricantes decidieron ofrecer procesadores desbloqueados a los usuarios para que éstos pudieran sacar un rendimiento extra de sus chips, haciendo un pequeño overclock
Entrados en materia, para hacer overclock en un procesador, es necesario tener una placa base que disponga de un chipset que permita dicha posibilidad, ya que el fabricante tiene «capados» muchos de sus procesadores para impedir hacer Overclock, al menos de forma fácil (por ejemplo, los procesadores de Intel terminados en K se dice que tienen el multiplicador desbloqueado, mientras que los que no tienen esta K tendremos que buscar métodos alternativos para poder realizar overclock sobre ellos).
Por tanto, cuando vamos al mercado y elegimos un procesador desbloqueado, tenemos que atender a la elección del socket (si éste es incompatible, la CPU no se puede instalar) y a la elección del chipset, que es la que habilita las posibilidades de overclock.
No confundas CPU con PC
Es bastante frecuente que algunas personas hablen de su CPU para referirse al PC completo, cuando tal y como os hemos explicado, la CPU es simplemente el procesador. Un PC completo se compone de CPU, memoria RAM, discos duros, fuente de alimentación y un largo etcétera que componen todos juntos los elementos de hardware y que se conectan a una placa base que es la que se encarga de hacerlos funcionar de forma conjunta.
Por este motivo, es un error referirse a tu PC como simplemente CPU y es mejor que, cuando escuches a alguien pronunciar esa palabra, corras a corregirle. Tampoco debemos confundir CPU con GPU, un tema del que hablaremos en el siguiente apartado.
Ni con una GPU
Al igual que muchos usuarios confunden una CPU con el PC en sí, cuando son cosas totalmente diferentes muchos otros también confunden el término CPU con GPU. Cuando hablamos de CPU hablamos de Central Processing Unit, tal y como hemos descrito más arriba. Pero, si hablamos de GPU, estamos hablando de Graphics Processing Unit. Mientras que la CPU es la que se encarga de gestionar todos los procesos que hace el equipo, la GPU es la encargada del apartado gráfico.
Todas las placas bases, incluyen una GPU nativa que se utiliza para mostrar la imagen en un monitor. Esta GPU puede ser sustituida por otra dedicada que sea capaz de ofrecer una mayor capacidad gráfica. En el interior de las GPUs dedicadas, podemos encontrar un procesador que se encarga de gestionar su funcionamiento, un procesador que funciona de forma completamente independiente al que utiliza el PC.
A la hora de ejecutar juegos o realiza procesos con una elevada carga gráfica, la CPU le pide ayuda a la GPU y ambos trabajan de forma conjunta para ofrecer el mejor rendimiento posible acorde a las posibilidades de ambos. Si el PC es más potente que la gráfica, la GPU no será capaz de procesar tanta información y acabará formando un cuello de botella. Este mismo caso también sucede con la gráfica es más potente que la CPU.
