¿Qué es el núcleo de un procesador?

 

Las mejoras producidas en las tecnologías de fabricación permiten a los fabricantes reducir el tamaño de los elementos que componen los procesadores. La meta final es que el micro se convierta en un SOC y todo el sistema, o al menos la placa base, este integrada en su interior.

¿Qué es por tanto un núcleo?

Un procesador funciona leyendo instrucciones y datos, los procesa y da lugar a resultados. Un núcleo, no es más que el bloque encargado de ejecutar las instrucciones.
La disminución en el tamaño de los transistores con los que se crea todo dentro de un micro permite a los ingenieros tener más espacio libre. Esto les permite poder duplicar o incluso triplicar estos bloques. De esta forma pasamos de poder ejecutar una sola tarea a trabajar con varias al mismo tiempo.
Esta tecnología no es del todo nueva. Antes de que se pudieran integrar dos o más núcleos en el interior del chip ya existían equipos multiprocesadores. En estos convivian más de un chip sobre la misma placa base. Como te puedes imaginar eran muy caros y necesitaban placas bases especiales para hacerlos funcionar. La idea en esencia es la misma pero mucho mas eficiente al estar todo incluido dentro del mismo chip.

¿Un procesador con dos núcleos es el doble de rápido que uno con un núcleo?

No todas las aplicaciones que utilizas son capaces de usar esos dos núcleos de manera simultánea y por lo tanto no consiguen sacar partido a un mayor número de ellos. Imagina un programa que va a sumar una serie muy grande de números. Para realizarla va acumulando la suma, luego necesita conocer el resultado anterior para poder continuar. Este seria un ejemplo de tarea que no se podría acelerar usando varios núcleos sin cambiar el código del programa.
Si al realizar esa misma suma se divide la serie de números inicial en varios bloques podrás acelerarla con el uso de más de un núcleo. Ahora sólo tendrás que sumar al final el total de cada bloque. Pero para realizarlo de esta forma es necesario volver a diseñar toda la aplicación.
En otras situaciones tener dos o más núcleos lleva a ganancias muy grandes de rendimiento. Sobre todo al evitar bloqueos. Estos ocurren, por ejemplo, casi de manera continua con los antivirus. Una utilidad de este tipo es capaz de consumir el 100% de un núcleo, parando la ejecución de otras aplicaciones hasta que termine su trabajo. En estos casos disponer de más núcleos mejora la respuesta de todo el sistema.
Los procesadores de doble núcleo son más ágiles en la respuesta a tus órdenes. El sistema operativo esta más desahogado. Pero no debes pensar que de manera general acaben su trabajo en la mitad de tiempo.

¿Sirve para algo tener más de dos núcleos?

Debes de estar pensando, si con dos núcleos somos capaces de quitar algunos bloqueos, ¿qué no podremos hacer con tres o más? En principio, si tienes más núcleos, el procesador puede trabajar con más tareas al mismo tiempo.
Los fabricantes y diseñadores de micros tienen clara esa ganancia de prestaciones y la tendencia pasa a que en un futuro tengamos más núcleos en cada procesador. Por desgracia, la mayoría de las utilidades y aplicaciones no pueden ejecutar sus propias instrucciones en paralelo. Pero si existen ciertas tareas que se benefician de manera clara del aumento de núcleos:
Retoque fotográfico. Sobre todo en la aplicación de filtros. En muchas ocasiones se pueden calcular al mismo tiempo sobre diferentes regiones de la misma imagen.
Trabajos de video. Es parecido a lo que ocurre en el caso anterior, la utilidad puede trabajar con más de un fotograma a la vez dentro de la misma película.
Juegos de estrategia. Existen muchos juegos en los cuales el próximo movimiento se basa en realizar cálculos sobre las posiciones futuras, el caso más claro es el ajedrez. También les viene muy bien un procesador con un mayor número de núcleos. Por desgracia no acelera de la misma manera todos los juegos.
Rendering. La creación de imágenes 3D también se aprovecha de este aumento. La razón es similar a la del retoque fotográfico ya que los programas pueden calcular distintas regiones de manera independiente. No confundas este tipo de imágenes con las que se utilizan en los juegos de PC que son creadas por la tarjeta gráfica.

¿Cuál sería el número ideal de núcleos?

Para aplicaciones que no sean las anteriores cuatro núcleos es más que suficiente ya que los programas, y el propio sistema operativo, son incapaces de sacar jugo de un micro con un mayor número de ellos.


 Por Angel Luis Sanchez Iglesias, Guía de About.com.

¿Qué significa SOC? System on a chip

 

SOC es el acrónimo de System on a chip. Como su propio nombre indica, este tipo de dispositivos, integra en un solo chip los diferentes componentes de un sistema. El objetivo es claro, poder usarlo para crear smartphone o laptops pequeños.
Cualquier aparato electrónico tiene un micro de estas características. El concepto es más una tendencia que una realidad. Con la mejora de los procesos de fabricación es cada vez más sencillo integrar más componentes en el mismo espacio.
Como podemos ver por la cantidad de tipos de computadoras que existen, los compradores demandan un PC con unas características concretas para cada necesidad. Los fabricantes están encantados con esto ya que pueden venderte más de un tipo de computadora. Lejos quedan los años en los cuales sólo existían los PC de escritorio. En este caso lo que se busca es un procesador que permita crear dispositivos lo más pequeños posibles, consumiendo lo mínimo para no gastar la batería.

¿Qué se integra?

Una computadora en su conjunto es un sistema muy complejo que esta compuesto por diferentes subsistemas cada uno con su funcionalidad. Junto al procesador podemos encontrar:

• Controlador de memoria. Cuando el procesador necesita acceder a la memoria RAM no lo hace de forma directa. Existe un conjunto de circuitos que se encarga de controlar estos accesos. Al incluirlo dentro del chip se puede reducir el tiempo que el micro tiene que esperar hasta que recibe los datos.
• Tarjeta gráfica. Los chipsets de las placas base ya incluían en muchos casos una integrada, que aunque no podías usar para esos juegos de última generación en 3D, te servían para ahorrarte, en otros casos, comprar una externa.
• Memoria. Un verdadero sistema en un chip debería de contener todos los elementos que tenemos sobre la placa base. Algunos de estos sistemas incluyen RAM para ejecutar los programas directamente en el micro.
• Buses. Los buses se encargan de transmitir la información entre los distintos elementos que componen una computadora. Al incluirlos en el chip podemos comunicarnos de manera más eficiente con los dispositivos.
• Interfaces externos. El micro ya incluye todo lo necesario para crear equipos con salidas USB. Por supuesto hay que añadir los conectores.
• Comunicación. Sobre todo soporte para Wifi y otro tipo de tecnologías inalámbricas.

Los primeros procesadores Intel que incluyeron algo más que el procesador fueron los Sandy Bridge, estos incluyen además el controlador de memoria, tarjeta gráfica, y el controlador del Bus PCI-Express. En el caso de AMD se empezaron a incluir en la tecnología Bulldozer.
Lo que vemos no es una moda pasajera del mercado. Las mejoras en las tecnologías de fabricación de los procesadores se producen de manera constante, por lo cual veremos dispositivos más pequeños que consumirán cada vez menos.

¿Cómo surgieron?

Con la salida al mercado de los primeros celulares ocurrió una pequeña revolución. Los montadores, por ejemplo Samsung, Nokia o Apple, necesitaban que los dispositivos fueran lo más pequeños posible. Debido a esto tenían que usar procesadores que incluyeran la máxima funcionalidad posible.
Los primeros micros que llevaban estos equipos no eran muy diferentes a los que usan otro tipo de aparatos electrónicos. Pero pronto quedo claro que se necesitaba que estos procesadores tuvieran unas prestaciones mayores. En este caso el mercado que se abre es tan grande y con tantos posibles beneficios que hace que todos los fabricantes quieran entrar en él.

¿Qué veremos en el futuro?

Los fabricantes nos ofrecerán dispositivos que consuman menos y cada vez más pequeños. Integrar componentes también significa aumentos de prestaciones. Al estar los distintos elementos que componen el sistema más cercanos se disminuyen los tiempos que tienen que esperar para comunicarse unos con otros.
Como puedes ver el futuro pasa por la integración. El escollo más importante que hay que sortear es conseguir mejorar las tecnologías de fabricación de tal forma que cada vez se puedan meter, más y más transistores en el mismo chip.

 Por Angel Luis Sanchez Iglesias, Guía de About.com.

¿Cómo funcionan los transistores dentro de un procesador?

 

Un procesador esta compuesto de miles de millones de diminutos transistores. Estos actúan como unidades muy básicas de procesamiento, capaces de llevar a cabo todas las operaciones que realiza un PC moderno.
La arquitectura de un micro, no es más que la organización de la conexión de estos pequeños dispositivos. Las interconexiones harán que sean capaces de llevar a cabo un tipo de tareas u otras.
Es muy importante entender que aunque la arquitectura puede hacer que dos procesadores sean complemente diferentes las unidades básicas que los componen, los transistores, funcionan en ambos de manera idéntica.

¿Todos los transistores son iguales?

No todos son iguales, ni siquiera de tamaño. Por ejemplo, dentro de un microchip los transistores necesitan tener una alimentación. Esta, esta controlada por unos transistores de carga. Estos deben de ser capaces de llevar por su interior toda la corriente que alimenta los distintos bloques. Por lo tanto estos deben de ser de un tamaño mayor que los transistores normales.

¿Cómo funciona un transistor?

Un transistor es un dispositivo que tiene 3 conexiones. La corriente pasa a través de dos ellas siempre y cuando la tercera tenga un voltaje aplicado.
En definitiva, un transistor no es más que un interruptor. Esta sencilla funcionalidad le permite ser capaz de llevar a cabo cualquier tipo de operación lógica o matemática.
Al ser capaz de controlar una corriente usando un voltaje el transistor es capaz de jugar con estas dos magnitudes. De aquí surge su nombre, ya que transistor viene de juntar las palabras transfer resistor es decir es capaz de transferir una determinada resistencia. Puede en un momento bloquear una corriente, funcionando entonces como una resistencia muy grande, o dejarla correr pasando a tener una pequeña resistencia.
La conexión entre los transistores puede ser entre cualquiera de sus tres terminales. Dependiendo de cómo se conecten serán capaces de realizar una u otra función.
Si te es complicado llegar a ver como un dispositivo con tres terminales es capaz de hacer tanto, piensa que un microprocesador puede tener sin problemas mil millones de transistores, con lo cual lo que en esencia es un sencillo elemento se complica más y más con la arquitectura.

¿Qué partes lo componen?

Las tres conexiones son el drenador, el surtidor o fuente y la puerta. El voltaje sobre la puerta es el que controla la corriente entre el surtidor y el drenador.
Para un dispositivo digital, como es un procesador, lo que importa es la activación o desactivación de esas señales. Sin embargo para uno analógico, como por ejemplo un amplificador, si importa la amplitud de esos voltajes y corrientes.
Por esta razón los dispositivos analógicos suelen tener una mayor variedad de elementos como bobinas, condensadores, resistencias.

¿Cambian los transistores con las mejoras tecnologías?

Los transistores han cambiado muchísimo a lo largo de los años. Por poner un ejemplo, en los procesadores Ivy Bridge de Intel tenemos los transistores de triple puerta. En estos en vez de tener una sola puerta, tenemos tres puertas de tal forma que se mejoran aspectos como la corriente y voltaje necesarios para funcionar.
Esto lleva a que puedan funcionar con menos potencia que sus antecesores.

¿Existen otras funciones que pueda hacer un transistor?

Los transistores son elementos que puedes encontrar en todos los aparatos electrónicos. Por ejemplo en las pantallas TFTs o en cualquier tipo de amplificador u oscilador.
En definitiva el transistor en cierta manera es ese descubrimiento que esta en casi cualquier aparato que nosotros mismos relacionamos con la vida moderna.

 Por Angel Luis Sanchez Iglesias, Guía de About.com