Las partes del computador

  

¿Que es un procesador ?

El procesador, también conocido como CPU o micro, es el cerebro del PC. Sus funciones principales incluyen el manejo del sistema operativo, la ejecución de las aplicaciones y la coordinación de los diferentes dispositivos que componen el equipo.

En el aspecto físico, es  una pequeña pastilla de silicio la cual está recubierta de lo que llamamos encapsulado. Este se inserta en la placa base sobre un conector que se denomina socket, aunque esto no siempre es así, en un laptop o portátil lo normal es que se suelde directamente. Existen tres modelos de encapsulado, PGA, LGA y BGA.

La placa se convierte así en la encargada de la conexión con los restantes dispositivos, como son la memoria RAM, la tarjeta gráfica o el disco duro usando para ello un conjunto de circuitos y chips que te encuentras sobre ella al que llamamos chipset.

Desde un punto de vista histórico el procesador es uno de los elementos del PC que más ha evolucionado, tanto en su proceso de fabricación, como en su arquitectura interna.

 en consecuencia a las mejoras  , se han podido incluir más bloques funcionales en su interior. En un principio fue el controlador de memoria, después la tarjeta gráfica y en un futuro muy cercano, pasaremos del concepto de procesador a lo que se denomina SOC, es decir, un chip con todos los elementos de la placa base en su interior mejorando así el tamaño y reduciendo el consumo.

El procesador es el dispositivo que se encarga de llevar a cabo las tareas necesarias para que puedas utilizar tus aplicaciones y programas. Lo puedes considerar el cerebro de tu PC.

Una aplicación una vez instalada en el disco duro tiene dos componentes básicos. Los datos, por ejemplo dibujos, fotografías, sonidos, vídeos y las instrucciones que son las encargadas de trabajar con esos datos.

La función del micro es por tanto, estar atento a la información que le llega por parte del usuario a través de teclado y ratón y actuar procesando las instrucciones que forman parte de la aplicación que estés usando en un momento determinado.

componentes del procesador:

no todos son iguales pero la mayoría de ellos incluyen   ....

Núcleos. Un núcleo no es más que un procesador en miniatura. Los procesadores modernos tienen varios de ellos lo cual hace que puedan acelerar ciertos tipos de aplicaciones y evitar bloqueos.

Cache. La memoria cache es el elemento del sistema de memoria de un PC que se encuentra en el interior del micro, se usa para acelerar la velocidad de los accesos a la RAM.

La cache se encuentra, a su vez, organizada en varios niveles cada uno más lento y grande que el anterior. Será tarea del micro dejar los datos que más se usen lo más cerca posible para así acelerar la ejecución de los programas.

Controlador de memoria. Este fue uno de los primeros elementos que se integro consiguiendo acelerar el acceso la memoria RAM. Esto tiene un inconveniente y es que sólo puedes usar el tipo de memoria para la que tu procesador este preparado.

Esto no ha sido siempre así ya que antes el tipo de memoria que podías usar dependía de la placa base y no era raro que esta estuviera preparada para poder funcionar con varios tipos de RAM.

Tarjeta gráfica. Si integran este componente ya no hablamos de CPUs sino de APUs. Ya no estaríamos ante un micro convencional si no ante un hibrido entre procesador y tarjeta gráfica. En la actualidad y parece que en desarrollos futuros casi todos los micros con los que te encuentres serán de este tipo.

Otros elementos. Los micros han incorporado aún mas funcionalidad que antes se encontraba sobre la placa base. Por ejemplo, el controlador de PCI Express, aumentando la velocidad con la que el micro es capaz de comunicarse con otros dispositivos.

A grandes rasgos podemos ver un núcleo como un procesador antiguo. Aunque si te acercas verías que el diseño ha ido adaptándose con muchas optimizaciones para mejorar las prestaciones.

Unidad de control. De esta forma se denomina a un conjunto de elementos que puedes encontrar en el interior de un núcleo encargado de cargar las instrucciones y datos según se van ejecutando los programas.

Al leer una instrucción, la divide en micro instrucciones más pequeñas de tal forma que pueden encargar su ejecución a los distintos elementos del núcleo. Estas micro instrucciones se pueden ejecutar por tanto en paralelo o incluso en un orden distinto del que llegan.

Registros. Un registro no es más que una pequeña memoria que esta integrada en el procesador. En ella es donde se almacenan los datos para ser procesados. Es la memoria más rápida de todo el sistema pero suelen ser muy pequeñas. Con el avance de las arquitecturas, al añadir más instrucciones, cada vez existen más tipos de registros.

Unidad Aritmética Lógica. Conocida normalmente como ALU por sus siglas en ingles, es la encargada de realizar operaciones aritméticas y lógicas sobre números. En concreto estamos hablando de números enteros, es decir aquellos que no tienen decimales.

Unidad de coma flotante. Realizan las mismas funciones que la ALU pero sobre números naturales. Sus siglas en ingles es FPU. Este elemento no siempre ha estado incluido dentro del chip si no que era un elemento externo y se llamaba coprocesador matemático. Con los años ha ganado cada vez más funcionalidades y su función sin duda es muy importante.

Primeros niveles de cache. La cache más cercana a la unidad de control suele estar dividida en instrucciones y datos. De esta forma la unidad puede ir ejecutando varias instrucciones sin tener que estar continuamente leyendo de la RAM con cada nueva. Es muy común que existan al menos dos niveles de memoria cache en el interior del núcleo.

cada vez se añaden más elementos dentro del procesador, entre ellos puedes encontrar:

Controlador de memoria. Antes tenías un elemento sobre la placa base que se encargaba de toda la comunicación entre el micro y la memoria RAM. Al incluir este en el interior del procesador conseguimos mejoras en la velocidad muy importantes.

Tarjeta gráfica. Cada vez son más los modelos que incluyen una tarjeta gráfica en su interior. De esta forma conseguimos reducir el consumo y ahorrarnos dinero, al no tener que adquirir este dispositivo, en nuestro equipo. Por desgracia estas no son tan potentes como sus hermanas mayores las discretas de toda la vida.

Controlador PCI Express. Al implementar internamente este componente la comunicación con la tarjeta gráfica discreta es directa. Es decir, se ha seguido la misma filosofía que con el controlador de memoria.

Controlador del bus del sistema. El bus del sistema permite al procesador comunicarse con los periféricos que se encuentran en la placa base. Al incluirlo se consiguió otra vez una mejora en la velocidad global del sistema.

¿Cómo funciona un procesador?

Todo el sistema está gobernado por un reloj que se usa para sincronizar los diferentes bloques funcionales. La velocidad a la que este cambia de estado se denomina frecuencia de funcionamiento y está relacionada con la capacidad de cómputo del sistema.

El funcionamiento de un procesador se puede dividir en las siguientes etapas:

Se lee una instrucción de memoria. El conjunto de instrucciones de cualquier procesador actual incluye más de mil diferentes y va creciendo con el tiempo. Se añaden para mejorar la velocidad de procesamiento de ciertas aplicaciones.

Se buscan los datos. Algunas instrucciones necesitaran de datos para realizar sus cálculos que pueden no encontrarse dentro del procesador y tendrán que buscarse por tanto en el sistema de memoria.

Se realiza la operación. Una vez que se tiene todo se ejecuta la operación, para esto puede ser necesario el trabajo de varios bloques como la unidad aritmética lógica o la de punto flotante.

Se pasa a la siguiente instrucción. Que no es siempre la que se encuentra a continuación en la memoria. Muchas instrucciones pueden cambiar el flujo del programa y permitir saltos o repetir ciertas acciones hasta que se cumpla una determinada condición.

Una de las técnicas más usadas para aumentar la velocidad incluye la ejecución de instrucciones fuera de orden intentando optimizar el uso de los bloques funcionales. En estos procesadores se ejecutan las operaciones cuando están sus datos y no en el orden en que fueron escritas. Esto por supuesto lleva a una arquitectura más compleja que debe de controlar que los resultados sean coherentes.

Para entender mejor los procesadores actuales vamos a revisar las últimas arquitecturas de Intel y AMD para sus procesadores para PCs de escritorio:

Sandy Bridge. Sandy Bridge fue desarrollado por Intel en 2011, es lo que Intel denomina en su desarrollo “tick\tock” como un tock o lo que es lo mismo una mejora de la arquitectura. Es el último diseño del fabricante donde se primaba la potencia por encima del consumo o lo que es lo mismo el último micro en el cual se piensa antes en los PCs de sobremesa que en los usados en laptops.

Ivy Bridge. IvyBridge fue desarrollado por Intel en 2012 y es un tick, es decir una mejora en el proceso de fabricación que permite incluir más elementos en la misma área. El fabricante aprovecha para añadir más funcionalidad a su grafica integrada.

Haswell. Haswell fue desarrollado por Intel en 2013 y es un nuevo desarrollo de la arquitectura o sea un tock en este caso pensado en optimizar el consumo en los dispositivos móviles.

Broadwell. Broadwell fue desarrollado por Intel en 2014 y es una nueva mejora en el proceso de fabricación. Pensado sobre todo para dispositivos móviles.

Llano. Llano fue desarrollado por AMD en 2011. Se mejora el proceso de fabricación respecto a la anterior generación.

Trinity. Trinity fue desarrollado por AMD en 2012. Mejora la arquitectura del anterior.

Kaveri. Kaveri fue desarrollado por AMD en 2013. Debido a que AMD está muy retrasado respecto a Intel en estos micros no solo mejora el proceso de fabricación sino también la arquitectura. Su mayor mejora es conseguir que la tarjeta gráfica integrada acceda a la memoria de manera directa.

Normalmente los micros de AMD son menos potentes en las aplicaciones que usan un solo hilo, que son casi todas, pero a cambio suelen tener una tarjeta gráfica integrada más potente y más núcleos.

INTEL Y AMD son los fabricantes de procesadores mas conocidos en el mercado, pero también existen otras marcas, las cuales están destinadas en otros mercados distintos.

Intel

Compañia fabricante de procesadores, Es la marca estándar y los demás son compatibles con Intel, algunos procesadores Pentium 1, 2, 3, 4, el Merced, core, centrino, I 3, 5 y 7.

AMD

Advanced Micro Devices: Fabricante de procesadores. Siempre ha ido por detrás de Intel, aunque a veces le ha superado, sobre todo con su conocido K7 (Athlon), tiene una gran variedad de velocidades y modelos como el Duron y Athlon.

Cirrus Logic

Fabricantes de dispositivos y procesadores para computadora, visita la página en la que encontraras una gran variedad de productos.

Cyrix

VIA Technologies: Diseño y construcción de procesadores para PC. Fabrica procesadores para Texas, IBM y Thompson

Zilog

Zilog Microcontrolers: Microcontroladores y Microprocesadores con algunas innovaciones del momento.

PowerPC

IBM PowerPC Microprocesador: Características sobre el procesador de IBM y controladores embedados.

Motorola

 Fabricante de procesadores con grandes capacidades. Varias familias usadas ampliamente en móviles y similares

MMC

MMC Networks: Arquitectura y fabricación de procesadores programables para redes

ARM

Se denomina ARM (Advanced RISC Machines) a una familia de microprocesadores RISC diseñados por la empresa Acorn Computers y desarrollados por Advanced RISC Machines Ltd., una empresa derivada de la anterior. Usados en routers y dispositivos embebidos entre otros.

Sun

Crearon los SPARC que usan en su gama de servidores.

Proceso de instalación

Instalación del procesador

La operación más crítica sigue siendo la fijación del procesador. En el caso de un Core 2 Duo, la CPU es bastante resistente. A diferencia del resto de procesadores, los que utilizan el LGA775 no tienen pines, sino puntos de contacto. Es el soporte LGA775 el que incorpora numerosas clavijas pequeñas salientes, que entrarán en contacto con las zonas previstas a tal efecto en el procesador. Este soporte requiere una atención particular. Dicho esto… ¡manos a la obra!

Una vez que hemos desembalado la placa base y que hemos retirado el plástico de protección del soporte LGA, basta con abrirlo con la palanca. Esta libera la parte metálica superior, que puede estar levantada. Hay que evitar tocar los 775 pines, pues hay un alto riesgo de estropearlos. Una vez hecho esto, el soporte estará listo para recibir el procesador.

La base del Core 2 Duo está protegida por un plástico que hay que retirar antes de montarla. Dos de los lados del Core 2 Duo tienen una muesca en el primer cuarto. Corresponden a los resaltes del soporte. Así, es imposible colocar el procesador de manera incorrecta. Basta con situar el Core 2 Duo en su soporte en la única posición posible.

El bloqueo del procesador se hace en dos veces: se cierra la parte superior metálica del socket y se asegura bajando la palanca. Este tipo de montaje es muy práctico para poder desmontar en el futuro el sistema de refrigeración. Como el procesador está encerrado en una estructura metálica, no existe riesgo alguno de arrancarlo de su soporte al retirar el radiador.

Fijación del radiador La última operación que hay que efectuar en la placa base es el montaje del sistema de refrigeración. Los Core 2 Duo conservan el mismo radiador que los antiguos Pentium 4 y Pentium D. Es aconsejable retirar la pasta disipadora que tiene en la base, aunque su funcionamiento sea correcto, y utilizar por ejemplo la Arctic Silver 5 para mejorar la conductividad. Es precisamente esa la que hemos elegido.

El radiador que viene con el Core 2 Duo se fija a la placa base con cuatro pivotes de plástico que se meten en los orificios de la placa. Para bloquearlo hay que apretar fuerte los cuatro botones negros. Así, una varilla abre los ganchos metidos en los orificios de la placa base. Los cuatro botones están marcados con una flecha que indica un cuarto de vuelta. Para armar estos botones y poder bloquear el radiador, tienen que girarse en sentido contrario a las flechas. Para desmontar el radiador habrá que efectuar el cuarto de vuelta y levantar los botones. El sistema es bastante simple, pero los ganchitos de plástico no resisten muchos montajes y desmontajes seguidos. Antes de fijar definitivamente el sistema de refrigeración, hay que orientar el radiador (cilíndrico) de manera que los cables de alimentación del ventilador puedan llegar a la toma.

Hay que precisar que el HSF que incluye el Core 2 Duo está equipado con cuatro cables. Uno de ellos, el PMW (Pulse Wide Modulatring), permite que el ventilador alcance un régimen de rotación más reducido que si se limita la alimentación a 12 voltios. El PC hace menos ruido gracias a la reducción de velocidad del ventilador. Este sistema es compatible con los ventiladores de tres cables pero, en ese caso, no es posible reducir de manera tan significativa la velocidad del ventilador.

Tomado y editado de:partes del procesador. y https://1asirc-zv.wikispaces.com/CPU