La CPU es el componente central que maneja todo lo referente a la distribución de procesos de tu PC. Sería como el cerebro principal, dicho de una forma sencilla. Su importancia es clave, puesto que sin tarjeta gráfica y con muy poca tarjeta RAM, un dispositivo electrónico aún puede puncionar. Pero si se queda sin CPU, no puede hacer prácticamente nada.
En este texto te vamos a enseñar todo lo que debes saber sobre una CPU, y resolverte dudas que se te puedan haber generado.
¿Qué procesos son los que maneja una CPU?
La función principal de una CPU es la de ejecutar una secuencia de instrucciones almacenadas llamadas «programa», que es representado por una serie de números que se mantienen en una cierta clase de memoria. Hay cuatro pasos que casi todas las CPU de arquitectura de von Neumann usan en su operación: leer, decodificar, ejecutar y escribir.
Leer
Este paso implica el recuperar una instrucción representada por un número o una secuencia de números, de la memoria de programa. La localización en la memoria del programa es determinada por un contador de programa. Este almacena un número que identifica la dirección de la siguiente instrucción que se debe buscar.
Al leer esa una instrucción, el PC es incrementado por la longitud de la instrucción en términos de unidades de memoria. Así contendrá la dirección de la siguiente instrucción en la secuencia. La instrucción que se lee debe de ser recuperada de memoria relativamente lenta, lo que detiene la CPU mientras espera que la instrucción sea devuelta. Esto se está evitando mediante la inclusión de memoria caché en las propias CPUs. Esto permite una más rápida ejecución de estas instrucciones si son de muy poco tamaño por parte de sus diferentes núcleos.
Decodificar
En el paso de decodificación, la instrucción se divide en partes que tienen significado para otras unidades de la CPU. La manera en que el valor de la instrucción numérica es interpretado está definida por la arquitectura del conjunto de instrucciones de la CPU. Un grupo de números en la instrucción, llamados opcode, indica qué operación hay que realizar. Las partes restantes del número proporcionan la información requerida para esa instrucción.
Esos operandos se pueden dar como un valor constante o como un lugar para localizar un valor, que puede ser un registro o una dirección de memoria. A día de hoy es más habitual usar un microprograma para ayudar a traducir instrucciones en varias señales de configuración para ña CPU. Dicho microprograma se puede modificar para así cambiar la manera en que la CPU decodifica instrucciones.
Ejecutar
Durante este paso, varias unidades de la CPU se conectan para realizar la operación deseada. Se les hace una conexión a cierto número de núcleos dependiendo de si necesitan más núcleos para llevar a cabo la operación.
Escribir
En este paso se escriben los resultados del paso de ejecución a una cierta forma de memoria. Los resultados son escritos en algún registro interno del CPU para tener un acceso rápido por subsecuentes instrucciones. También pueden ser escritos a una memoria principal más lenta pero más grande. Algunos tipos de instrucciones manipulan el contador de programa en lugar de directamente producir datos de resultado. Es lo que se llama como saltos” y estos facilitan comportamientos como los bucles, la ejecución condicional de programas, y funciones en programas.
Aquí vuelve a entrar en juego la denominada caché propia de la CPU. Almacena estos resultados para acceder rápidamente a ellos en el caso de que se detecten comandos iguales. Así no necesitarán hacer estos cuatro procesos de nuevo, solamente redirigirlo al resultado almacenado en la caché.
Muchas instrucciones también cambiar el estado de dígitos en un registro de “banderas”, que pueden ser usadas para influenciar cómo se comporta un programa. Esto se debe a que suelen indicar el resultado de varias operaciones.
¿Qué es la frecuencia de reloj de una CPU?
La mayoría de los CPU están diseñados y operan en función de una señal de sincronización. Esta señal suele tomar la forma de una onda cuadrada periódica. Al calcular el tiempo máximo en que las señales eléctricas pueden moverse en las varias bifurcaciones de los muchos circuitos de una CPU, se puede seleccionar un período apropiado para la señal del reloj. Debe de ser más largo que la cantidad de tiempo que toma a una señal moverse o propagarse.
Cuando se fija el período del reloj a un valor bastante mayor sobre el retardo de la propagación del peor caso, es posible diseñar toda la CPU y en base a la subida y bajada de la señal del reloj. Así se puede simplificar la CPU significativamente, pero tiene la desventaja que toda la CPU debe de esperar a sus elementos más lentos, lo que es un cuello de botella.
Una señal de reloj está sujeta a los retardos de cualquier otra señal eléctrica: esto hace que las velocidades de reloj más altas en CPUs cada vez más complejas hagan más difícil de mantener la señal del reloj en fase sincronizada a través de toda la unidad. Debido a esto, las CPUs modernas requieren de que se les proporcionen múltiples señales de reloj idénticas para evitar retardar una sola señal lo suficiente como para que la CPU funcione de forma incorrecta.
Al elegir CPU, atento a la plataforma que necesita
Cuando escoges una nueva CPU, especialmente si hay varios pasos generacionales, debes de tener en cuenta que muy seguramente necesitarás una nueva placa base compatible. No vale cualquier placa base, y son de los elementos que menos pueden pasar entre configuraciones. La placa base es de lo que menos puedes reutilizar cuando aumentas la calidad de tu CPU.
Una placa base se hace para una serie de CPUs concreto
Existen placas bases que permiten el overclockeo, pero para hacerlo de forma segura, la propia CPU debe de ser compatible con herramientas de overclocking para evitar dañarse. Elegir una placa base a la hora de elegir una CPU es tan importante como la CPU misma. Va a ser la que delimite cuántos puertos PCie tenga, y de qué generación sea; o los modelos de RAM que usará, y cuántos puertos USB puedes conectar.
¿Qué es la caché de una CPU?
La caché de una CPU se divide en los siguientes niveles y categoría:
- Caché L1: Es única para cada núcleo
- L2: Compartida entre el mismo grupo de núcleos.
- Caché L3: Compartida por todos los núcleos de la CPU.
En motivos de velocidad, la caché L1 es la más rápida, dado que es la más cercana al propio núcleo que desarrolla una pequeña tarea. Cuanto mayor sea el nivel de la caché, más lenta será, porque tiene que estar disponible para más CPUs, pero a la vez, más grande es.
¿Para qué se necesita la pasta térmica?
Cuando compras una nueva CPU, muy seguramente has visto que viene con un dispensador de pasta térmica. La pones porque lo indican las instrucciones de montaje, pero, ¿para qué sirve exactamente y cuál es su función?
La pasta térmica hace de nexo de unión entre el disipador y la CPU para ofrecer la correcta disipación del calor. Debido a su estructura, junta tanto el disipador como la CPU a nivel microscópico para que haya un contacto total y el calor de la CPU pueda ir al disipador de manera uniforme y con ello no sobrecalentarse.
Es importante tener pasta térmica a mano si manejas la CPU a nivel físico, puesto que se desprende fácilmente.
A poco que desconectes el disipador, el contacto de la pasta térmica entre al CPU y el disipador va a ser elm,inado, y tras ello, que se vaya la pasta térmica es muy fácil. Por suerte, es un producto que se encuentra fácil en muchas tiendas de informática. Cuando la pongas, deberás asegurarte de que se cubre la mayor parte de la CPU, para evitar que haya huecos sin contacto y por ello no tengan una refrigeración correcta. El patrón más básico para dar la pasta térmica es el de una “X” cuyas líneas vayan de esquina a esquina de CPU. Dada su composición, se dispersa muy eficientemente, y al apretar el disipador no vas a dañar la CPU salvo que hagas mucha fuerza.
¿Qué es la arquitectura híbrida de Intel Alder Lake?
Con la 12ª Generación de Intel Core, a la que Intel le ha puesto el nombre de Alder Lake, se estrenaron sus arquitecturas híbridas que se componen de núcleos de rendimiento y núcleos de eficiencia. La intención tras esta arquitectura híbrida, es que los núcleos más potentes (los de rendimiento), no tengan que usarse para tareas de muy poco peso, con lo que esas tareas sería derivadas a los núcleos de eficiencia y los núcleos de rendimiento pueden dedicarse a hacer las tareas más complejas.
Con esto, consiguen que los núcleos más capaces estén disponibles en tareas más grandes. También reducen el consumo eléctrico destinando las tareas más livianas a los núcleos de eficiencia.
¿Qué es la caché laminada o 3D cache de AMD?
La caché laminada de AMD es una forma de montar la caché de una CPU, estrenada en el modelo AMD Ryzen 7 5800X3D. La intención tras esta caché laminada es ofrecer más memoria caché a la CPU al ofrecer más capas de caché L3, y que con ello la propia CPU pueda acceder a más memoria para las tareas sencillas y repetitivas.
Está pensado para su uso en juegos, principalmente reducir la latencia. Dado que las instrucciones que se envían al juego precisan de uso de CPU, más memoria de acceso rápido permitirá tener menor latencia y no tener que pasar a usar la memoria RAM.
¿Cómo saber la gama de la que es una CPU?
Para ello, tienes que acudir a su nombre comercial. Tanto AMD como Intel tienen unas reglas claras para referirse a las CPUs según su familia, gama, y prestaciones. En el propio nombre te pone todo lo que tienes que saber sobre qué modelo es tu CPU, su gama y sus prestaciones.
Saber gama de tu CPU de Intel
El formato de nomenclatura de productos de Intel, sigue siempre el mismo formato de “Marca Comercial” -> “Gama” -> “Indentificador de generación” -> “Modelo” y “Sufijo especial” si lo tiene.
Vamos a usar de ejemplo el Intel Core i9-12900K. vemos los iguiente: “Intel Core” es su marca comercial, “i9” indica que es de la gama más alta, el “12” nos indica que es de la 12ª generación Alder Lake, que tiene sus propias novedades de drivers y arquitectura, “900” nos indica que es tope de gama de la generación, y “K” nos indica que la CPU está pensada para el overclocking. Esto lo sabemos gracias a las siguientes normas que tiene Intel a la hora de nombrar sus CPUs.
- Marca: Nomenclatura que utiliza Intel para denominar a sus procesadores comerciales antes diferentes públicos. los “Intel Core” están destinados a las gamas media, alta y premium. Están los de las marcas “Intel Pentium” e “Intel Celeron”, que están destinados a la gama más baja y económica, generalmente ordenadores destinados a oficinas o productos de bajo nivel que están destinados a costar muy poco y tener poco margen de beneficio pero poder distribuirse en grandes cantidades.
- Gama: Es un indicador de qué potencia, pero solo se usa en los de la marca Intel Core. La regla es que cuanto mayor es el número que acompaña a la letra ‘i’, y siempre siendo números impares, mayor cantidad de núcleos. En este caso un “i3” sería una CPu de la gama más baja de la serie, un “i5” para la gama media, un “i7” para la gama alta, y un “i9″ de gama premium”.
- Identificación de Generación: Los números anteriores a los tres últimos números del modelo de la CPU nos indica a la generación de procesadores Intel Core pertenece. Así pues, si el modelo de tu CPU es de cuatro números,s olo el primero indica la generación, y si tiene cinco, los dos primeros son los que indican la generación: Saber la generación de tu CPU o la que quieres comprar es importante porque sabrás qué placa base necesitas, qué prestaciones como la generación de PCIe o el factor de forma de memoria RAM puede usar, y su antigüedad. Un Intel Core de 4ª generación tope de gama en su momento, no podrá aprovechar la memoria DDR4 o DDR5 ni más recientes generaciones de PCIe, entre otros.
- Número de SKU: Vendría a identificar el procesador dentro de la gama. generalmente, cuanto más alto sea el número, más potencia tiene. Es un indicador rápido para saber la potencia.
- Sufijo de producto: Identificación de ciertas características o mercado al que va destinado.
El sufijo del producto puede indicarnos bien las propiedades que hace de la CPU diferente a otros modelos con la misma marca, generación y SKU. No es lo mismo un Intel Core i9-12900 que un Intel Core i9-12900KS. Los sufijos que Intel usa en sus gamas comerciales son los siguientes:
- G1 a G7: Indica la potencia gráfica del propio procesador. Recientemente, los Intel Core llevan integrados los gráficos de la serie Intel iris Xe.
- F: no tiene gráficos integrados.
- H: Modelo pensado para tener alto rendimiento en portátiles.
- G: Incluye gráficos integrados discretos.
- H: Para portátiles y permite el overclocking.
- HQ: Alto rendimeinto para porttátiles de cuatro núcleos.
- K: Capacidad de overclocking.
- KS: Una versión especial y con capacidad de overclocking.
- T: Bajo consumo energético.
- U: Para portátiles de bajo consumo.
- Y: Para portátiles de baja potencia pero alta eficiencia.
Saber gama de tu CPU de AMD
AMD sigue más o menos las mismas reglas a la hora de nombrar las CPUs. “Marca Comercial” – “Gama“, “Indentificador de generación“, “Modelo” y “Sufijo especial” si lo tiene. Con el caso de una AMD Ryzen 3 3200G, sabemos que es un modelo de la marca AMD Ryzen, de gama 3, su SKU es 200 y por el sufijo G, tiene gráficos integrados. Ahora, ¿Cómo se sabe cómo es cada parte?
- Marca: Nomenclatura que utiliza Intel para denominar a sus procesadores comerciales ante diferentes públicos. Los “AMD Ryzen” están destinados a las gamas media, alta y premium. Están la “AMD Athlon”, que están destinados a la gama económica, que al igual que los Intel Pentium e Intel Celeron, destinados a ordenadores de oficina y productos de gamas bajas. AMD tiene su marca AMD Threadripper, que son CPUs de alta frecuencia de reloj y cantidad núcleos, más potentes que su gama premium. Están destinados a ordenadores de gama empresarial y grandes entusiastas. También tiene la marca AMD EPYC, que son CPUs destinadas a sistemas de centros de datos para servicios en la nube, virtualización o inteligencia artificial.
- Gama: Es un indicador de qué potencia, pero solo se usa en los de la marca AMD Ryzen. La regla es que cuanto mayor es el número y siempre siendo números impares, mayor cantidad de núcleos tiene. En este caso un “3” sería una CPU de la gama más baja de la serie, un “5” para la gama media, un “7” para la gama más alta.
- Identificación de Generación: Los números anteriores a los tres últimos números del modelo de la CPU nos indica a la generación de procesadores AMD Ryzen pertenece. Dado que AMD no tiene tantas familias de AMD Ryzen, por ahora solamente el primer número es importante para saber el número de generación. Como pasa con AMD, a mayor generación tiene, más prestaciones modernas como forma de DDR de la RAM o PCie puede soportar.
- Número de SKU: Vendría a identificar el procesador dentro de la gama. Generalmente, cuanto más alto sea el número, más potencia tiene. Es un indicador rápido para saber la potencia.
- Sufijo de producto: Identificación de ciertas características o mercado al que va destinado.
Al igual que con Intel, AMD tiene una serie de sufijos que pone a todos los productos comerciales de sus CPUs para indicar qué propiedades tienen. Los sufijos de productos de AMD son los siguientes:
- X: Tienen capacidad de overclocking, pero no tienen gráficos integrados. Si lo instalas en un PC, debes de acompañarlo con una tarjeta gráfica.
- G: Tiene gráficos integrados, con lo que si lo instalas en un PC de sobremesa, no tendrás por qué ponerle una tarjeta gráfica.
- GE: De muy bajo consumo para equipos de sobremesa.
- H: Para portátiles con TDP variables.
- HS: De menor frecuencia que los H, para portátiles con frecuencia base baja.
- U: Para portátiles con frecuencias base bajas y TDP muy bajo.
- XT: Versiones mejoradas de los X normales.
- Si no tiene sufijo, no tiene capacidad de autooverclocking, pero se le puede hacer overclocking.
¿En qué influye una generación de una CPU?
Tanto AMD como Intel ofrecen nuevas generaciones de CPUs con una cadencia casi anual. Intel lanza una nueva generación cada año con una cadencia aproximada de diez meses. Intel no hace el lanzamiento de toda su línea a la vez, sino que va ofreciendo productos de la generación en cuestión a lo largo del año para diferentes mercados, sean ordenadores de sobremesa o portátiles. Los principales modelos son los de su línea Intel Core, pensados para jugadores de videojuegos y profesionales. Con un perfil más bajo, siguen lanzando Intel Pentium e Intel Celeron para fabricantes OEM que montan equipos para oficinas, para centros educativos o dispositivos de bajo coste.
En el caso de AMD, lanzan sus generaciones de CPUs intercalando una generación dedicada a las CPUs de sobremesa con una generación de APUs de portátiles. Entre medias tienen su serie Threadripper, las CPUs pensadas para equipamientos de gama premium; y la serie EPYC para servidores de centros de datos.
Una nueva generación de CPUs implica la adopción generalizada de nuevas características que hacen de la CPU más avanzada
En un paso de generación de CPUs, puede ser que opten por una litografía de menos nanómetros y con ello sean más eficientes a nivel energético. Puede ser que incluyan a nivel de hardware compatibilidad con nuevos códecs de vídeo, o protocolos de hardware como nuevas generaciones de PCIe o memoria RAM.
La familia Intel Core Alder Lake, que es la 12ª generación de Intel Core, introdujo una arquitectura que mezcla CPUs de gran potencia, con CPUs más pequeñas para dividir los procesos según su carga de trabajo. También introdujeron compatibilidad con la recientemente lanzada memoria DDR5 mientras mantiene compatibilidad con DDR4 aunque su compatibilidad física depende de la placa base.
Cabe decir que muchas funcionalidades de una nueva generación de CPu siempre son tecnología puntera y por ello, nada más lanzarlo aún mucho hardware y software aún no lo aprovecha. Apènas hay dispositivos PCIe 4 cuando PCie 5 ya está en placas base de Intel, y la memoria DDR5 es cara y difícil de encontrar. Lugo está que sea el propio software el que aproveche dichos formatos y protocolos. Una nueva CPU con funcionalidades así es una compra a más largo plazo de que, en un futuro, juegos y programas van a aprovechar PCie 5 y memoria DDR5.
¿Qué es y para qué sirve el overclocking de una CPU?
El overclocking es cómo se llama a forzar una CPU por encima de sus valores de fábrica para aumentar su frecuencia y velocidad. A nivel básico, es posible overclockear una CPU con una placa base dedicada y el software de la BIOS para quitar los propios limitadores para así alcanzar mayores velocidades de reloj y una mayor eficiencia en momentos clave.
Operaciones de overclocking más avanzadas incluyen disipadores mucho más grandes y eficientes. El caso más extremo es el de crear un compartimento adaptado al zócalo y superficie de la CPU y usar nitrógeno líquido, uno de los materiales con mayor factor de refrigeración. Este último caso se usa mayormente para superar récords de benchmarks, dado que su uso regular en cualquier situación doméstica o empresarial es impráctico y no reporta tantos beneficios para el coste y riesgo que supone.
Un ejemplo de uso de overclocking sería para grandes cargas de trabajo. Un ejemplo sería un renderizado de vídeo a nivel empresarial usando la suite de AutoCAD para que pueda renderizarse y manejarse más rápido en un ambiente que requiere de la mayor velocidad posible para ser eficiente y ahorrar horas de trabajo.
Cabe decir que el overclocking de la CPU tiene sus riesgos. Existen CPUs y placas bases hechas para esto, pero en cualquier caso, los componentes se exponen a ser deterioradas por el hecho de haber superado sus propios límites de fábrica para un correcto funcionamiento.
El overclocking de una CPU es motivo de anulación de la garantía por parte del fabricante.
La propia CPU tiene sus propios limitadores de temperatura de forma que si se alcanza, deja de funcionar. Pero es posible que los indicadores funcionen mal o los limitadores no se activen, con lo que el overclocking de una CPU sigue entrañando sus riesgos.
