- La CPU (unidad central de procesamiento) es el cerebro del ordenador y procesa las instrucciones de los programas y componentes.
- Las CPU modernas utilizan miles de millones de transistores microscópicos para interpretar señales binarias, lo que permite realizar tareas complejas a gran velocidad.
- La CPU se conecta con otros componentes del PC a través de zócalos y buses.
La parte más importante de su ordenador, si tuviera que elegir sólo una, sería la unidad central de procesamiento (CPU). Es el núcleo principal (o «cerebro»), y procesa las instrucciones que provienen de los programas, el sistema operativo u otros componentes de tu PC.
1 y 0: Qué hace una CPU
Gracias a CPU más potentes, hemos pasado de apenas poder mostrar una imagen en la pantalla de un ordenador a Netflix, el videochat, el streaming y videojuegos cada vez más realistas.
La CPU es una maravilla de la ingeniería, pero, en el fondo, sigue basándose en el concepto básico de interpretar señales binarias (1 y 0). La diferencia ahora es que, en lugar de leer tarjetas perforadas o procesar instrucciones con juegos de tubos de vacío, las CPU modernas utilizan diminutos transistores para crear vídeos TikTok o rellenar números en una hoja de cálculo.
Los fundamentos de la CPU
La fabricación de CPU es complicada. Lo importante es que cada CPU tiene silicio (de una pieza o de varias) que aloja miles de millones de transistores microscópicos.
Como aludíamos antes, estos transistores utilizan una serie de señales eléctricas (corriente «on» y corriente «off») para representar el código binario de la máquina , formado por 1’s y 0’s. Al haber tantos transistores, las CPU pueden realizar tareas cada vez más complejas a mayor velocidad que antes.
El número de transistores no significa necesariamente que una CPU sea más rápida. Sin embargo, sigue siendo una razón fundamental por la que el teléfono que llevas en el bolsillo tiene mucha más potencia de cálculo que, quizás, todo el planeta cuando EEUU fue por primera vez a la luna.
Antes de seguir avanzando en la escalera conceptual de las CPU, hablemos de cómo una CPU ejecuta instrucciones basadas en código máquina, lo que se denomina «conjunto de instrucciones». Las CPU de distintas empresas pueden tener conjuntos de instrucciones diferentes, pero no siempre.
La mayoría de los PC con Windows, por ejemplo, utilizan el conjunto de instrucciones x86-64, independientemente de si se trata de una CPU Intel o AMD. Los Mac del año 2020 y posteriores, sin embargo, tienen CPU basadas en ARM llamadas Apple Silicon, que utilizan un conjunto de instrucciones diferente. También hay un pequeño pero creciente número de PCs Windows que utilizan procesadores ARM, como el Lenovo Yoga Slim 7x.
Una mirada al interior: Núcleos, caché y gráficos
Veamos ahora el silicio en sí. El diagrama anterior procede de un libro blanco de Intel publicado en 2014 sobre la arquitectura de CPU de la empresa para el Core i7-4770S. Este es solo un ejemplo del aspecto de un procesador; otros procesadores tienen distribuciones diferentes.
Podemos ver que se trata de un procesador de cuatro núcleos. Hubo un tiempo en que una CPU sólo tenía un núcleo. Ahora que tenemos varios núcleos, procesan las instrucciones mucho más rápido. Los núcleos también pueden tener algo llamado hyper-threading o multihilo simultáneo (SMT), que hace que un núcleo parezca dos para el PC. Esto, como puedes imaginar, ayuda a acelerar aún más los tiempos de procesamiento.
Los núcleos de este diagrama comparten algo llamado caché L3. Se trata de una forma de memoria integrada en la CPU. Las CPU también tienen cachés L1 y L2 en cada núcleo, así como registros, que son una forma de memoria de bajo nivel. Si quieres entender las diferencias entre registros, cachés y RAM del sistema, consulta esta respuesta en StackExchange.
La CPU mostrada arriba también contiene el agente del sistema, el controlador de memoria y otras partes del silicio que gestionan la información que entra y sale de la CPU.
Por último, están los gráficos integrados en el procesador, que generan todos esos maravillosos elementos visuales que ves en tu pantalla. No todas las CPU tienen sus propias capacidades gráficas. Las CPU de sobremesa AMD Zen, por ejemplo, necesitan una tarjeta gráfica independiente para mostrar algo en pantalla. Algunas CPU Intel Core de sobremesa tampoco incluyen gráficos integrados.
La CPU en la placa base
Ahora que ya hemos visto lo que ocurre bajo el capó de una CPU, veamos cómo se integra con el resto del PC. La CPU se coloca en un zócalo de la placa base del PC.
Una vez asentada en el zócalo, otras partes del ordenador pueden conectarse a la CPU a través de algo llamado «buses». La RAM, por ejemplo, se conecta a la CPU a través de su propio bus, mientras que muchos componentes del PC utilizan un tipo específico de bus, llamado «PCIe».
Cada CPU tiene un conjunto de «carriles PCIe» que puede utilizar. Las CPU Zen 5 de AMD, por ejemplo, tienen 28 carriles que se conectan directamente a la CPU. Los fabricantes de placas base se encargan de repartir estos carriles con la ayuda de AMD.
Por ejemplo, se suelen utilizar 16 carriles para una ranura de tarjeta gráfica x16. Luego, hay ocho carriles para almacenamiento, como un dispositivo de almacenamiento rápido, como un SSD M.2. Como alternativa, estos ocho carriles también se pueden dividir. Se podrían utilizar dos carriles para la SSD M.2 y dos para una unidad SATA más lenta, como un disco duro o una SSD de 2,5 pulgadas, y así sucesivamente.
Son 24 carriles, con los otros 4 reservados para el chipset, que es el centro de comunicaciones y el controlador de tráfico de la placa base. El chipset tiene su propio conjunto de conexiones de bus, lo que permite añadir aún más componentes a un PC. Como era de esperar, los componentes de mayor rendimiento tienen una conexión más directa con la CPU.
Como puedes ver, la CPU se encarga de la mayor parte del procesamiento de instrucciones y, a veces, incluso de los gráficos (si está diseñada para ello). Sin embargo, la CPU no es la única forma de procesar las instrucciones. Otros componentes, como la tarjeta gráfica, tienen sus propias capacidades de procesamiento a bordo. La GPU también utiliza sus propias capacidades de procesamiento para trabajar con la CPU y ejecutar juegos o realizar otras tareas que requieran un uso intensivo de gráficos.
La gran diferencia es que los procesadores de los componentes se construyen con tareas específicas en mente. La CPU, sin embargo, es un dispositivo de propósito general capaz de realizar cualquier tarea informática que se le pida. Por eso la CPU reina en el PC y el resto del sistema depende de ella para funcionar.
Cómo elegir la CPU adecuada
Si vas a montar un PC, sobre todo para jugar, debes asegurarte de elegir un procesador rápido y preparado para el futuro. Consulta nuestra guía de las mejores CPU del mercado para empezar. Eso sí, asegúrate de comprobar las medidas antes de pedir cualquier otra pieza.