¿Qué es una CPU?
Las CPUs, que significan Unidades Centrales de Procesamiento, en un sentido estricto, son componentes de un microprocesador que desempeñan un papel central en el procesamiento aritmético de un ordenador. Sin embargo, en la actualidad, el término CPUs se utiliza comúnmente como sinónimo de microprocesador.
Los componentes principales de un ordenador pueden dividirse en varios elementos, entre ellos la CPU, la memoria, las unidades gráficas, los discos duros y los dispositivos de entrada/salida, como las interfaces de comunicación Ethernet.
En los primeros días de la informática, estos componentes eran entidades independientes que se combinaban para construir un ordenador funcional.
La CPU es el componente que se encarga de leer y ejecutar, paso a paso, un conjunto de instrucciones almacenadas en la memoria.
Con el rápido avance de la tecnología de semiconductores, el progreso en la microfabricación de semiconductores ha llevado a que la memoria, las capacidades gráficas y diversas funciones de interfaz que anteriormente estaban fuera de la CPU se integren en ella. Esto ha contribuido significativamente a reducir el tamaño y el peso de los dispositivos informáticos modernos.
Usos de las CPUs
Las CPUs están instaladas en todos los ordenadores. Desde los superordenadores hasta los ordenadores de alto rendimiento para empresas y consumidores, pasando por los ordenadores portátiles, los smartphones y las tabletas que utilizamos a diario, todos contienen CPUs, aunque a distinta escala.
Las CPUs también se encuentran en una amplia gama de equipos de consumo y profesionales.
Entre ellos se incluyen televisores, grabadoras, equipos de audio, coches y motos, así como diversos instrumentos de medición de uso profesional. Muchas de las CPUs instaladas en estos aparatos se denominan también microordenadores de un solo chip y contribuyen a la miniaturización de los dispositivos al incorporar hardware periférico y otros componentes optimizados para sus respectivos campos y aplicaciones.
Principio de las CPUs
La función inicial de la CPUs era leer instrucciones de la memoria, descodificarlas y ejecutarlas.
La ejecución consiste en sumar, multiplicar y dividir operaciones y devolver los resultados a la memoria.
Dentro de la CPUs, hay un conjunto predefinido de instrucciones que se pueden entender y lo que hay que hacer para cada instrucción. Las instrucciones de la memoria son leídas secuencialmente por la CPUs desde la dirección más pequeña de la memoria y ejecutadas una tras otra.
Los datos se envían o se leen de los dispositivos periféricos en función de los resultados de los cálculos.
Además, si se incorpora una función de gráficos, los datos se escriben en los gráficos,
Los datos se muestran en una pantalla LCD o monitor conectado.
Si se incorpora una función de comunicación Ethernet, recibe paquetes de datos enviados a sí mismo a través de la red, los analiza y calcula internamente y los devuelve a la red.
Arquitectura de la CPUs
Las CPUs tienen diferentes diseños básicos, conocidos como arquitecturas, dependiendo del producto. La arquitectura es la parte más fundamental de la CPUs, y es el diseño de cómo se procesan las instrucciones a nivel de hardware.
Las CPUs utilizan la memoria principal y la caché interna para realizar las operaciones, pero los métodos de procesamiento y las reglas de funcionamiento difieren en función de la arquitectura. Estas diferencias también afectan al nivel de aplicación, que es una capa más superficial, por lo que el sistema operativo y las distintas aplicaciones deben diseñarse de acuerdo con la arquitectura de la CPUs.
Existen generaciones de arquitectura de CPUs, que suelen actualizarse cada pocos años. Como la arquitectura tiene un impacto significativo en el rendimiento de la CPUs, es una buena idea comprobar en qué arquitectura se basa la CPUs a la hora de seleccionar una CPUs.
Extracción de Calor de la CPUs
Para maximizar el rendimiento de la CPUs, es importante el proceso de evacuación del calor: las CPUs generan mucho calor en su procesamiento, y una CPUs que se caliente demasiado entrará en un estado conocido como escape térmico, que puede causar diversos problemas. Para evitarlo, es necesario idear la eliminación del calor.
Generalmente, se acopla un ventilador a la CPUs para extraer el calor, y se aplica grasa a los puntos de contacto entre la CPUs y el ventilador para mejorar la conductividad térmica. Esto mejora el rendimiento de eliminación de calor del ventilador. La grasa debe reaplicarse con regularidad, y el rendimiento puede mantenerse reaplicando grasa.
En lugar de instalar un ventilador en la CPUs, se puede utilizar un método de refrigeración basado en agua denominado refrigeración por agua. El método de refrigeración por agua es más eficaz para la refrigeración y efectivo para PC con especificaciones elevadas. Sin embargo, hay que tener en cuenta que los sistemas refrigerados por agua son caros y existe el riesgo de fugas de refrigerante en caso de avería.
Además de evacuar el calor de la propia CPUs, también es importante evacuar el calor de la carcasa hacia el exterior para que el calor no se acumule dentro de la carcasa. Si las piezas están densamente empaquetadas dentro de la carcasa o si la cantidad de aire que sale de la carcasa al exterior es escasa, por mucho que se refrigere la CPUs sólo se conseguirán efectos limitados.