Qué es un procesador (CPU) y la memoria (RAM)

Las CPUs o unidades centrales de procesamiento están presentes en dispositivos cotidianos: computadoras, teléfonos móviles, televisores, cajeros automáticos y hasta en pantallas de automóviles. Estos protagonistas tecnológicos permiten ejecutar operaciones matemáticas, almacenar y gestionar información gracias a transistores y circuitos electrónicos.

¿Qué función cumplen los transistores en una CPU?

La CPU, internamente, está compuesta por transistores, circuitos que realizan operaciones básicas como sumas, restas y multiplicaciones. Estos transistores también se encargan de mover, almacenar y modificar información.

Al referirnos a la velocidad de procesamiento, hablamos de Hertz. Un Hertz significa que un ciclo eléctrico ocurre una vez por segundo. Al aumentar la frecuencia a megahertz (MHz) o gigahertz (GHz), aumentamos exponencialmente los ciclos y, por ende, las operaciones ejecutadas por segundo.

¿Qué materiales y tecnologías se usan para fabricar las CPUs?

El silicio, átomo número 14 en la tabla periódica y contenido principal de la arena, sirve como base para construir CPUs. La producción comienza fundiendo arena purificada en un cristal llamado wafer. Este wafer es posteriormente procesado con láser litográfico extremo ultravioleta, tecnología avanzada desarrollada principalmente por la empresa neerlandesa ASML.

Este proceso utiliza un láser hiper enfocado que pasa por una máscara fotográfica especializada para imprimir, a nivel atómico, los transistores. Este método permite colocar transistores con tan solo 10 a 25 átomos de distancia entre ellos.

¿Cómo influye la temperatura en la velocidad de una CPU?

La relación entre la temperatura y la velocidad de la CPU es directa: mayores velocidades requieren mayor corriente eléctrica, generando más calor. Debido a que el calor limita la capacidad de procesamiento, se requiere un sistema eficiente de enfriamiento como ventiladores o disipadores térmicos para mantener la temperatura bajo control.

¿Qué tipos de memoria utiliza una CPU?

Las CPUs acceden a información almacenada en diferentes tipos de memoria según su rapidez y volumen:

• Registros y caché (memoria interna del chip): Muy rápidos, acceso rápido de 1 a 20 nanosegundos, pero limitada capacidad.
• Memoria RAM (memoria de acceso aleatorio): Moderada velocidad, acceso aproximado de 70 nanosegundos, capacidad mucho mayor.
• Disco duro u otras memorias externas (más lentas y con tiempo superior de acceso).

Toda información proveniente de discos debe antes moverse a la memoria RAM para ser usada por la CPU.

¿Cuáles son las principales arquitecturas utilizadas por CPUs?

Las CPUs tienen diferentes estructuras de procesamiento conocidas como arquitecturas. Las más populares son:

• x86: Más utilizada en computadoras tradicionales, enfocada en ciertas operaciones comunes.
• RISC: Arquitectura simplificada que ganó popularidad principalmente en servidores.
• ARM: Diseñada especialmente para teléfonos móviles, laptops y dispositivos que requieren eficiencia energética y mayor duración de batería.

Además, existen técnicas avanzadas como la ejecución especulativa o predictiva que permiten anticipar tareas frecuentes, acelerando procesos pero pudiendo presentar desafíos de seguridad.

¿Qué son los núcleos de los procesadores y cómo afectan la CPU?

Para aumentar la velocidad de procesamiento, los fabricantes pueden:

• Reducir el tamaño de transistores para introducir más.
• Incrementar la corriente eléctrica, aunque incrementando nuevamente el calor generado.
• Implementar varios núcleos dentro de un mismo procesador, multiplicando simultáneamente las operaciones ejecutadas.

Chips comerciales, como los Intel Core i3, i5 e i7, utilizan la misma arquitectura base, diferenciándose por la cantidad de núcleos funcionales luego de un exhaustivo proceso de calidad y pruebas.

¿Qué papel juega el lenguaje ensamblador en una CPU?

El lenguaje ensamblador o assembly permite programar la CPU mediante instrucciones específicas y cercanas al lenguaje humano. Este lenguaje es crucial en la etapa de compilación, cuando un código escrito en un lenguaje común se convierte en instrucciones entendibles por la CPU.

Cuando la CPU maneja variables (por ejemplo, A=1, B=2, C=A+B), utiliza punteros en memoria RAM, realiza operaciones en transistores y establece ubicaciones específicas para cada valor calculado.

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