Instructor: En esta
lección vamos a hablar de las arquitecturas de CPU.
Ahora bien, la CPU o unidad central de procesamiento, que
normalmente se denomina simplemente procesador, es el
dispositivo que va a ser el cerebro de tu ordenador y se
utiliza para ejecutar los diferentes códigos de
programa que existen dentro de tu software o firmware.
Esto le dice al ordenador exactamente cómo hacer su trabajo para
cualquier tipo de función que quieras hacer.
Esencialmente, la CPU va a realizar las operaciones básicas en todas
y cada una de las instrucciones.
La CPU primero va a buscar esa instrucción, tomar
la siguiente instrucción de la secuencia
de la memoria del sistema o la
caché dentro del procesador, que es esencialmente
un tipo de memoria de muy alta velocidad.
A continuación, la unidad de control o procesador
va a ser capaz de decodificar cada una de esas instrucciones
y luego ejecutarla o pasarla
a una unidad secundaria que va a ayudarle a
hacer ese proceso.
Por ejemplo, en muchos procesadores, hay cosas
como una unidad de coma flotante o una unidad aritmética
lógica, y éstas se pueden utilizar para hacer
diferentes instrucciones basadas en el tipo de
código y el tipo de instrucción
que se está ejecutando.
Entonces, una vez que el procesador
ha terminado de ejecutar esa instrucción,
va a enviar esa información de vuelta al registro, caché
o memoria, para que pueda ser almacenada y utilizada
más tarde por el sistema durante el programa o presentar
su salida al usuario para que pueda actuar sobre
ella.
Esta es la forma básica en que funcionan los procesadores
en la placa base y en el interior de su ordenador.
Ahora, si nos fijamos en el procesador en
sí, tiene su propia arquitectura.
Del mismo modo que la placa base
tiene un factor de forma que define lo que puede
hacer, la arquitectura del procesador
va a definir sus capacidades.
Hay tres arquitecturas principales
con las que te vas a encontrar
sobre el terreno como técnico.
El primero se conoce como X86.
Ahora bien, X86 también se denomina a veces conjunto de instrucciones
de 32 bits de la arquitectura IA-32 o Intel.
Esto se debe a que el X86 fue desarrollado originalmente
por Intel con algunos
de los primeros PC en las décadas de 1970 y 1980.
Con el tiempo, los ordenadores pasaron
de ser de 8 bits, a 16 bits, a 32 bits, y a lo largo del camino, Intel
creó esta compatibilidad hacia atrás y
todos esos sistemas se
conocieron como esta generación X86 de procesadores.
Y es que los primeros procesadores
utilizados en ordenadores
por Intel se llamaban serie 8086.
Y la siguiente pasó a ser la serie 286,
luego 386, luego 486, luego 586, y en ese momento
pasaron a utilizar
nombres de marca, cosas como
Celeron o Pentium, y cosas por el estilo.
En cualquier caso, todos estos
dispositivos eran originalmente procesadores
X86, y así siguieron hasta
llegar a los procesadores de 64 bits.
Una vez que pasamos a un procesador
de 64 bits, empezamos a llamarlo procesador
X64 o arquitectura X64.
Cuando veas X64 como conjunto de instrucciones,
significa que hemos ampliado el conjunto de instrucciones
X86 o de 32 bits para que admita
operaciones de 64 bits.
Esto es algo importante de entender
porque cuando se trata de procesadores de 32 bits, que
son procesadores X86, sólo pueden soportar
una cantidad máxima de memoria de cuatro
gigabytes de RAM.
Físicamente no pueden direccionar
nada superior a cuatro gigabytes porque
sólo hay 32 bits disponibles para el direccionamiento.
Y si llevamos 2 a la 32ª potencia, obtenemos
unos 4.000 millones de bits, lo que equivale
a unos cuatro gigabytes.
Así que ya ves por qué era importante
para nosotros ir más allá del procesador
X86, porque cuatro gigabytes de
RAM no es mucho en los sistemas modernos.
De hecho, hoy en día se
consideraría un sistema con muy poca memoria.
La mayoría de los ordenadores van a tener 8, 16, 32 o
incluso 64 gigabytes de RAM como memoria
principal del sistema.
Y para poder abordar todo eso,
hay que pasar a un conjunto de instrucciones
de 64 bits utilizando un procesador X64.
A menudo, oirás referirte
a ellos en función de su marca, ya sea AMD64 o Intel 64, dependiendo
del modelo de cada fabricante.
Pero ambas se consideran arquitecturas basadas en X64 para
ese procesador en particular.
Ahora bien, otra cosa importante
que hay que recordar cuando se trata de 64 bits frente a 32
bits es el hecho de que los sistemas de 32
bits sólo pueden ejecutar programas de 32 bits, pero
los procesadores de 64 bits pueden ejecutar programas de 64 bits y programas de 32
bits porque son totalmente compatibles
con versiones anteriores.
Por esta razón, la
mayoría de los sistemas con los que te vas
a encontrar en estos días van a ser procesadores basados
en X64, ya que es muy utilizado en el mercado de PC y apoyado
ampliamente por Windows y todas sus variantes.
Ahora bien, el tercer tipo de procesador con el que te
puedes encontrar es lo que se conoce como procesador ARM.
ARM son las siglas de las máquinas RISC avanzadas y RISC
es en realidad un acrónimo en sí mismo,
que se deletrea R-I-S-C, que es el ordenador
de conjunto de instrucciones reducido.
Durante mucho tiempo, ARM se utilizó para
dispositivos de baja potencia,
como tabletas, teléfonos móviles y similares.
Pero a principios de la década de 2020,
Apple decidió lanzar una nueva serie de procesadores
para sus ordenadores de sobremesa
y portátiles que también utilizaban
chips ARM y que se conocen como la serie
M1, el M1 Pro, el M1 Max, y ahora los más
nuevos están saliendo con
la serie M2 y más allá.
Todos ellos se están trasladando
ahora a este conjunto de instrucciones
ARM porque ARM permite hacer algunas cosas muy especiales
que no se pueden hacer en un procesador basado en X86 o X64.
La más importante es
la mayor duración de la batería.
En realidad, ARM produce mucho
menos calor para poder realizar los
mismos cálculos que un procesador basado en X64 o X86,
lo que ahorra mucha batería y refrigeración.
Así que es muy popular en configuraciones de sistema en un chip, cosas como
televisores inteligentes, altavoces inteligentes
y otros dispositivos, así como portátiles más recientes.
Y así, cuando se utiliza
algo que no está basado en Windows,
como un dispositivo Apple, un Chromebook,
o incluso un teléfono o tableta Android,
estos tienden a utilizar procesadores basados
en ARM en lugar de X64 o X86 debido a su mayor duración
de la batería y menor consumo
de energía que crea menos calor dentro
del dispositivo.
Si comparamos un procesador basado en RISC o ARM con un procesador
basado en X64 o X86, nos encontramos con un conjunto de instrucciones
reducido en lugar de un conjunto de instrucciones
complejo completo.
Puede que pienses que esto te da menos capacidad,
pero no es así.
Cuando utilizas un sistema basado en RISC,
estos sistemas utilizan un menor número de instrucciones para
poder realizar todas las mismas tareas,
pero dependen más del código para poder hacerlo.
Esto permite que cada pieza de código dentro de ese
RISC haga más cosas con menos código y esto provoca
un menor consumo de energía y una mayor
duración de la batería.
A medida que los ordenadores sigan evolucionando,
los procesadores basados en RISC y ARM serán cada vez más
populares en una amplia variedad de sistemas,
incluidos ordenadores de sobremesa
y portátiles.
Y esto ya está empezando a llegar
al entorno Windows, ya que
ahora están empezando a ofrecer versiones de Windows
11 que soportarán un procesador basado en ARM.
Una vez que salga de la fase beta y pase a la producción general, veremos
una mayor cantidad de ordenadores de sobremesa y portátiles
que utilizan ARM más allá de su uso exclusivo para los sistemas de Apple.