Partes de un procesador

Cada procesador tiene ciertas partes que hay que conocer y comprender cómo funcionan. Así que, aquí tenéis un tutorial para conocer lo básico.

Los procesadores son algo más complejos de lo que pensamos. No sólo se trata de núcleos, hilos, frecuencia y caché, sino que cada procesador tiene ciertas partes que son necesarias conocer. Como sabemos que muchos no las conocéis, hemos decidido hacer un pequeño tutorial básico que trate de explicar lo más básico de un procesador.

Procesador o CPU

A menudo, solemos referirnos al procesador como CPU, pero ¿Qué es CPU? Son las siglas de Central Processing Unit o, traducido al español, Unidad Central de procesamiento. Un procesador recoge todos los datos «crudos» que recibe de los dispositivos de entrada y los convierte en información útil que puede ser usada por cualquier dispositivo de salida.

En un PC normal, la CPU es un simple microchip, pero en servidores o en PC cuánticos, suelen ser un conjunto de chips. Las 3 partes principales del procesador son las siguientes:

• Unidad de control. Controla los dispositivos de entrada y de salida (input y output).
• La unidad aritmética lógica o (ALU). Esta es una de las partes más importantes del procesador porque lleva muchísimo trabajo a cabo, como las tomas de decisiones y las operaciones matemáticas.
• Unidad de memoria. Es aquella memoria utilizada para almacenar las programaciones y datos de la CPU. Cuanta más memoria tenga la CPU, más programas puede arrancar al mismo tiempo, como más datos puede gestionar.

No obstante, hay que profundizar más en cada parte. Por ello, a continuación, vamos a explicar con detalle las 3 partes del procesador.

Unidad de control

Controla las operaciones de todas las partes del PC, pero no lleva a cabo ninguna operación de procesamiento de datos. Sus funciones son las siguientes:

• Controlar las transferencias de datos y las instrucciones entre las otras unidades del PC.
• Gestiona y coordina todas las unidades del ordenador.
• Obtiene las instrucciones provenientes de la memoria, las interpreta y dirige las operaciones del PC.
• Se comunica con los dispositivos input y output para la transferencias de datos o los resultados del almacenamiento.
• No procesa, ni guarda datos.

ALU

Se compone de dos subapartados o subcategorías llamadas: sección aritmética y sección lógica.

La primera, realiza operaciones aritméticas, como son las sumas, restas, multiplicaciones y divisiones. Todas aquellas operaciones complejas se realizan utilizando, reiteradamente, las operaciones anteriores.

En cuanto a la sección lógica, realiza operaciones lógicas, como puede ser comparar, seleccionar, emparejar o fusionar datos.

Unidad de memoria

Se le puede denominar también como «Unidad de almacenamiento». Puede almacenar instrucciones, datos o resultados intermedios. Esta unidad nutre de información a otras unidades del PC que la necesitan. Su tamaño afecta a la potencia, capacidad y velocidad.

Encontramos la memoria principal y la secundaria, pero las funciones de la unidad de memoria son las siguientes:

• Almacena toda la información y las instrucciones cuyo procesamiento es necesario.
• Almacena los resultados intermedios de procesamiento.
• Guarda los resultados finales de procesamiento antes de que éstos salgan a un dispositivo output.
• Todos los inputs y outputs se comunican o transmiten a través de la memoria principal.

Núcleos o cores

Hasta ahora, hemos explicado cómo funciona una Unidad Central de procesamiento (CPU), pero lo más normal es que encontremos varias. Aquí es donde entran los núcleos, el multiprocesamiento, etc. En la actualidad, lo más normal es tener un procesador con 2 ó 4 núcleos.

Pero, ¿Qué es un núcleo? Podríamos decir que un núcleo es un bloque que está dentro del procesador y que ejecuta instrucciones. Definitivamente, la cantidad de núcleos indica cuántas tareas puede llevar a cabo nuestro PC de forma simultánea. Dicho esto ¿Significa que cuántos más núcleos tengamos, más instrucciones ejecutaremos? No tiene por qué.

Esa cantidad de instrucciones va a depender del programa que usemos. Existen programas que sólo utilizan un núcleo, como otros que utilizan hasta 8. Como es obvio, si utilizamos estos últimos, tener más cores nos va a suponer un salto de rendimiento enorme.

Por ello, podemos decir que los procesadores de varios núcleos pueden trabajar con más programas y realizar más tareas de una sola vez. Aunque, cuidado, no tiene por qué ser así, esto va a depender del programa porque encontramos aplicaciones cuyas operaciones no se pueden ejecutar paralelamente.

Como sé que muchos estáis pensando en videojuegos, os diré cuántos núcleos necesitáis. Antes, con 4 núcleos era suficiente porque los videojuegos, por norma general, no precisaban más. A partir de 2018, los desarrolladores han empezado a utilizar los 6 núcleos. Esto quiere decir que, como mínimo, os recomendamos que compréis un procesador con 6 núcleos.

Esto no quiere decir que no podáis jugar con 2 núcleos o 4 núcleos. De hecho, podréis jugar y obtener una buena experiencia, pero no la mejor.

Por último, decir que cada núcleo funciona a una frecuencia, que puede ser base o turbo. La base es la frecuencia stock, la turbo es una especie de «overclock» que se hace al procesador para que entregue el máximo de potencia.

Hilos o threads

Los hilos son una versión virtual de un núcleo (sí, lo que hemos explicado antes). Su misión es ayudar a que el procesador administre mejor sus tareas, reduciendo los tiempos de espera. Cada núcleo realiza una tarea simultánea y los hilos convencen al usuario y al PC de que se pueden hacer más cosas al mismo tiempo.

Expliquémoslo con este ejemplo: una tarta. La tarta representa una tarea, que la vamos a llamar «iniciar Counter Strike«. Ahora, la dividimos en porciones; éstas van a representar a los hilos. De este modo, estamos dividiendo una tarea en varios hilos. Cada hilo tiene que hacer un trabajo específico. Si os fijáis, es la división de trabajo ideada por Henry Ford, pero aplicada a la informática.

Si no os queda claro, hagamos lo siguiente: tenemos que llenar 10 cubos de agua ¿Cómo créeis que tardaremos menos?

• Llenando uno cubo hasta que se complete, para pasar al otro.
• Id llenando un poco de agua en cada uno, de forma simultanea, hasta que se completen todos.

Llenaremos antes los 10 cubos de agua, si se van llenando de forma simultánea. Así que, es mejor utilizar el Hyper-threading, siempre y cuando la aplicación lo permita. Cuantos más hilos, mejor.

Hasta aquí este tutorial de partes básicas del procesador. Esperamos que os haya servido, y si tenéis alguna duda ¡Ya sabéis!

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¿Conocíais las partes del procesador? ¿Echáis de menos algún concepto? ¿Cuál?