MICROPROCESADOR

El microprocesador, o simplemente el micro, es el cerebro de la computadora. Es un chip, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que tenga encomendado el chip, suelen tener forma de cuadrado o rectángulo negro, y van o bien sobre un elemento llamado zócalo (socket en inglés) o soldados en el board, en el caso del Pentium II, metidos dentro de una especie de cartucho que se conecta al mother board (aunque el chip en sí está soldado en el interior de dicho cartucho).

A veces al micro se le denomina "la CPU" (Central Process Unit, Unidad Central de Proceso), aunque este término tiene cierta ambigüedad, pues también puede referirse a toda la caja que contiene al mother board, el micro, las tarjetas y el resto de los circuitos principales de la computadora.

La velocidad de un micro se mide en megahercios (MHz), aunque esto es sólo una medida de la fuerza bruta del micro; un micro simple y anticuado a 200 MHz puede ser mucho más lento que uno más complejo y moderno (con más transistores, mejor organizado...) que vaya a "sólo" 150 MHz. Es lo mismo que ocurre con los motores de coche: un motor americano de los años 60 puede tener 5.000 cm3, pero no tiene nada que hacer contra un multiválvula actual de "sólo" 2.000 cm3.

Debido a la extrema dificultad de fabricar componentes electrónicos que funcionen a las inmensas velocidades de MHz habituales hoy en día, todos los micros modernos tienen 2 velocidades:

Velocidad interna: la velocidad a la que funciona el micro internamente (200, 333, 450... MHz).Velocidad externa o de bus: o también "FSB"; la velocidad con la que se comunican el micro y el mother board, para poder economizar el precio de ésta. Típicamente, 33, 60, 66 ó 100 MHz.

La cifra por la que se multiplica la velocidad externa o del board para dar la interna o del micro es el multiplicador; por ejemplo, un Pentium III a 450 MHz utiliza una velocidad de bus de 100 MHz y un multiplicador 4,5x.

 Partes de un microprocesador

Tenemos que un Micro está compuesto de las siguientes partes y características:

Unidad de Control (UC), misma que está delegada a seguir cada una de las operaciones que realiza una instrucción. Unidad Aritmética y Lógica, que es la responsable de recibir todas las operaciones asignadas y convertirlas en datos. Estas operaciones son del tipo matemático y son respaldadas por un co-procesador matemático o como muchos lo conocen por FPU.

El Registro, el cual es de suma importancia ya que sirve para detallar las instrucciones efectivas y fallidas. Podemos mencionar un sub-grupo en el que se encuentra el Registro contador (mismo que indica cual es la instrucción que sigue en el proceso), el Registro de Instrucción (que indica la instrucción que se encuentra ejecutándose en ese instante) el Registro Acumulador (que es donde se guarda los resultados intermedios) y el Registro de estado (que guarda distintos tipos de avisos).

La Memoria Caché, viene a ser un espacio reservado dentro del procesador, lugar donde se guardas procesos que son de uso regular y que tiene por finalidad ocuparlos y cargarlos rápidamente desde la memoria para la aplicación. Se puede hacer una comparativa con las neuronas que tenemos en nuestro cerebro, es decir, mientras menos neurona tengamos, menor será nuestra capacidad de retención de información.

Así mismo actúa la memoria caché, que mientras más grande sea, mayor será su eficiencia en la información guardada.

La lógica detrás de un microprocesador

Para entender como funciona un microprocesador, es muy útil mirar en su interior y aprender de la lógica utilizada al crear uno. Para saber todo el proceso habría que incluso aprender lenguaje ensamblador - oficialmente el lenguaje de las máquinas y la lengua nativa de los microprocesadores, pero intentaremos simplificarlo un poco para un mayor entendimiento de su funcionamiento. Un microprocesador ejecuta una serie de instrucciones en el lenguaje anteriormente mencionado para decirle al procesador que es lo que tiene que hacer. Basándose en estas instrucciones, un microprocesador hace tres cosas básicas:

Usando su unidad lógico aritmética (ALU), un microprocesador puede realizar operaciones matemáticas como sumar, restar multiplicar y dividir. Los microprocesadores modernos contienen procesadores flotantes que puede hacer operaciones muy sofisticadas.

Un microprocesador puede mover datos de una localización de memoria a otra. Un microprocesador puede tomar decisiones y saltar a un nuevo grupo de

instrucciones basadas en esas decisiones.

Un microprocesador puede hacer cosas muy complejas, pero las anteriores funciones descritas, son las básicas a tener en cuenta. Internamente en un microprocesador, podemos encontrar los siguientes elementos:

Un bus de direccionamiento, que puede ser de 8, 16 o 32 bits, y que lleva este direccionamiento a la memoria.

Un bus de datos, que puede ser de los mismos bits anteriormente mencionados, que puede enviar datos a la memoria y recibir datos de la memoria.

Una línea de lectura (RD) y otra de escritura (WR) para decirle a la memoria si quiere configurar o localizar el direccionamiento.

Una línea para el reloj que envía pulsos en secuencia al procesador. Una línea para resetear el contador del programa a cero y reiniciar la ejecución.

Memoria en los microprocesadores

Hasta ahora se ha hablado sobre el direccionamiento de las instrucciones y los buses de datos, y las líneas de escritura y lectura. Estos buses y líneas deben ir conectados a memorias ROM y RAM, generalmente a ambos.

Memoria ROM – Es una memoria de solo lectura (Read Only Memory). Un chip ROM es configurado por una serie de bytes predefinidos. El bus le dice al chip ROM que byte coger y

emplazar en el bus de datos. Cuando la línea lectura cambia su estado, este chip presenta el byte seleccionado en el bus de datos antes mencionado. Memoria RAM – Es una memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory). Contiene bytes de información, y el microprocesador puede leer o escribir en esos bytes dependiendo de si las líneas de lectura y escritura son señalizadas. Este tipo de memoria olvida toda la información que contiene una vez que la energía se apaga. Por esto el ordenador necesita la memoria ROM.

Disipación de calor

Con el aumento la cantidad de transistores integrados en un procesador, el consumo de energía se ha elevado a niveles en los cuales la disipación calórica natural del mismo no es suficiente para mantener temperaturas aceptables y que no se dañe el material semiconductor, de manera que se hizo necesario el uso de mecanismos de enfriamiento forzado, esto es, la utilización de disipadores de calor. Entre ellos se encuentran los sistemas sencillos, tales como disipadores metálicos, que aumentan el área de radiación, permitiendo que la energía salga rápidamente del sistema. También los hay con refrigeración líquida, por medio de circuitos cerrados.

En los procesadores más modernos se aplica en la parte superior del procesador, una lámina metálica denominada IHS que va a ser la superficie de contacto del disipador para mejorar la refrigeración uniforme del die y proteger las resistencias internas de posibles tomas de contacto al aplicar pasta térmica. Varios modelos de procesadores, en especial, los Athlon XP, han sufrido cortocircuitos debido a una incorrecta aplicación de la pasta térmica.

Para las prácticas de overclock extremo, se llegan a utilizar elementos químicos tales como hielo seco, y en casos más extremos, nitrógeno líquido, capaces de rondar temperaturas por debajo de los -190 grados Celsius y el helio líquido capaz de rondar temperaturas muy próximas al cero absoluto. De esta manera se puede prácticamente hasta triplicar la frecuencia de reloj de referencia de un procesador de silicio. El límite físico del silicio es de 10 GHz, mientras que el de otros materiales como el grafeno puede llegar a 1 THz4

TIPOS DE DISIPACION

Disipación Stock o de Fabrica

Esta es la disipación que trae de fabrica cualquier Procesador actual (salvo las versiones OEM, que no traen nada, solo el puro Micro) es la mas sencilla de instalar ya que no necesita ninguna preparación o conocimiento de nada en especifico, solo basta con ver el manual de instalación del procesador para instalarlo y ya. Sus temperaturas pues no son muy buenas que digamos, ya que solo cumplen con lo recomendado por el mismo fabricante. Así que no son nada del otro mundo.

Tipico Disipador de Intel en Socket 775

Disipación Media Avanzada.

En esta categoría entran los disipadores de mejor rendimiento, su instalación ya necesita un poco mas de conocimiento, desde tipo de socket y montaje hasta la forma de poner los abanicos (en caso de que lleve) para lograr un mejor flujo de aire. En este apartado encontramos los disipadores por aire en dos tipos. FanLess y Activos. Los Fanless son aquellos disipadores de calor que al no llevar abanicos logran una disminución de ruido significativamente. Este tipo de disipador es recomendable para aquellos que son amantes del silencio y de dejar su PC prendida toda la noche en su habitación.

La disipación Activa es aquella que usa abanicos para disipar el calor generado por el procesador, casi siempre nos encontramos con HeatPipes (tubos de cobre/níquel que pasan por los fins o laminillas del disipador) los cuales ayudan a remover el calor de la base del micro hacia las aletas del disipador. El rendimiento de este tipo de disipador es a veces demasiado bueno comparándose en algunos casos (TuniqTower y Ultra120) con sistemas de enfriamiento por agua. Los “Pros” de estos disipadores es su magnifica capacidad para disipar calor, logrando con ellos a veces overclocks altos para ser un sistema de enfriamiento por aíre. Los contras en algunos casos son que al usar abanicos a veces hacen demasiado ruido, siendo en algunos casos muy molestos.

Disipación Avanzada.

En este apartado entraría el sistema de enfriamiento por agua, este método ya requiere un conocimiento mas avanzado, y es el mas usado por los Overclockers (DarkClockeros) más avanzados y con ganas de llevar mas allá de lo que un disipador de aire lograría para mantener buenos OCs a 24/7(24/7 significa todo el día todos los días. O sea 24 horas 7 días a la semana)(de aquí en adelantes pondré OCs en ves de Overclocks, ya que aquí ya se entiende el termino), pero por lógica necesitas un poco mas de conocimiento de sus partes para lograr resultados muy buenos y en algunos casos fantasticos, el conocimiento que ocupas es específicamente en las partes del mismo, desde el tipo de bomba. Tipo o grosor de mangueras, racores, tipo de bloque, radiador, reserva, etc. este es un tema mas amplio que necesitaría un articulo completo para explicar las ventajas y las desventajas del WaterCooling (nombre original para el enfriamiento por agua), y que mas adelante en otro articulo explicare un poco de lo que se. (ya que no soy Sensei en esto) Los Pros que hayamos son la excelente disipación que se pueden lograr con estos kits, que balanceado con unos fanes regulados pueden ser la mezcla perfecta entre disipación excelente y ruido moderado, los Contras o mejor dicho el único contra que le hallaría, seria el estar al pendiente de las fugas de agua en el sistema y su de mes en cuando mantenimiento o cambio de agua en el sistema

Disipación Extrema.

Aquí estaríamos hablando de métodos casi siempre para BenchMarks o mejor dicho, para realizar OCs extremos y rompimiento de records o tiempos. Aquí hayamos desde las células Peltiers. Pasando por el Drice y el Ln2.

Célula Peltier.-Es básicamente una pequeña placa de semiconductores que al ser atravesados por corriente, transmiten el calor de una parte del semiconductor a la otra. La ventaja es que su desempeño es extraordinario, pero por otro lado no solo debes disipar el calor generado por el mismo procesador, sino también el generado por la célula peltier. En la mayoría de los casos, al lograr temperaturas abajo de la temperatura ambiente, nos encontramos con condensación, la cual evitamos usando grasa dieléctrica. La instalación de una célula peltier casi siempre va acompañada de un buen Watercooling para lograr así temperaturas fantásticas. Los Pros que encontramos son pues básicamente ese; una temperatura a veces hasta de -5 grados en algunos casos, Los contras son su modo de instalación, quedando solo en manos de gente conocedora del tema, y que sabrá liarse con la condensación y la insulación de los componentes.

Celula Peltier

Drice.- O mejor conocido como Hielo seco. Es básicamente Dióxido de Carbono en estado sólido, el cual es usado para enfriar. Con este método se pueden lograr temperaturas de hasta -70 grados; siendo su uso muy extendido en el mundo del overclock. Su uso y preparación requieren ya de materiales y conocimientos muy avanzados, dado que también aquí encontramos en mayor medida el problema de la condensación en los componentes, así como su manejo requiere de sumo cuidado puesto que al contacto con la piel puede producir quemaduras. Los Pros es que siendo mas barato que el LN2 y de mas fácil acceso, lo convierte en al herramienta ideal para un Overclocker, para lograr OCs a veces bestiales. Los Contras es el conocimiento que se debe de tener para lograr un buen resultado.

Hielo Seco en Accion

LN2.- Aquí hayamos el rey de reyes en métodos extremos, siendo este el más efectivo. Trabajar con Ln2 ya es de Expertos, puesto que aquí nos metemos con un componente químico capas de lograr temperaturas de hasta -180 grados. Así como también encontraremos mas puntos a tomar en cuenta, como el coldboot que prácticamente es el problema del procesador de no prender a temperaturas tan bajas, teniendo que subir el nivel de la temperatura para que logre prender nuestro procesador. y otros mas problemas que tendríamos que tomar en cuenta si algún día queremos usar LN2 en un proyecto de Overclock Extremo.Los Pros Son como bien se aprecia, las temperaturas bajo cero logradas con el. Y los

contras serian. Lo caro o difícil de conseguirlo, los aditamentos para su manejo y mas aun la preparación de los componentes para usarse con LN2