Explorando la Arquitectura del PC: BIOS, Procesador y Rendimiento

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La BIOS es un programa integrado en un chip de la placa base, encargado de realizar funciones básicas de manejo y configuración del ordenador. Almacena parámetros en una memoria CMOS de bajo consumo, que se mantiene con una batería si el ordenador está apagado.

Procesador

Construido con múltiples capas de transistores, contiene millones de ellos (más de 27 millones en Intel y 54 millones en AMD). Sus componentes principales son:

  • ALU: Unidad Aritmético Lógica (operaciones sencillas).
  • FPU: Unidad de Punto Flotante (operaciones con números reales y complejos, utilizada en juegos 3D).
  • Caché L1: Memoria pequeña donde el procesador almacena datos e instrucciones de uso frecuente.
  • Caché L2: Almacena datos de uso más frecuente, con acceso muy rápido.

Velocidad y Rendimiento

La relación entre el reloj interno y el reloj del sistema determina el multiplicador. El FSB (Front Side Bus) se calcula como el reloj del sistema multiplicado por el tipo de bus (QDR4). El reloj del sistema conecta la CPU con el Northbridge.

  • Reloj interno: Velocidad a la que trabaja el procesador.
  • Reloj del sistema: Velocidad del bus que conecta el Northbridge con el procesador.

Dentro del procesador, los datos pasan por la ALU y la FPU a través de una pipeline (similar a una cinta transportadora). Existen dos arquitecturas principales:

  • Velocidad: Pipeline con unidades sencillas y rápidas, adaptables a altas frecuencias (Intel).
  • Rendimiento: Pipeline con pocas unidades capaces de realizar tareas complejas (AMD).

Intel busca aumentar las frecuencias, mientras que AMD opera a frecuencias menores con mayor rendimiento. Por ejemplo, un Athlon XP a 2100 MHz puede ofrecer un rendimiento similar a un Pentium 4 a 3 GHz. AMD introdujo el concepto de Performance Rating, como el Athlon XP 3000+.

Optimización del Rendimiento

La CPU divide el procesamiento de instrucciones en etapas secuenciales. Cada etapa se ejecuta en orden fijo, y una vez completada la última etapa, la instrucción se considera ejecutada. Cuando la primera etapa queda libre, se introduce una nueva instrucción.

Comparación de Velocidad

La velocidad real de un procesador se mide en MIPS (Millones de Instrucciones por Segundo). Por ejemplo, 3 etapas equivalen a 3 MHz y 6 etapas a 6 MHz.

Otros Componentes y Tecnologías

  • Socket: Tipo de conexión del procesador a la placa base.
  • Tecnología de desarrollo: Se mide por la anchura de las pistas. A menor anchura, más transistores se pueden incluir.
Primeros Procesadores
  • CISC: Conjunto de chips con operaciones complejas y poco numerosas.
  • RISC: Instrucciones reducidas de formato fijo (usado por Macintosh).
  • AMD K5: Rendimiento similar, excepto en cálculos de coma flotante.
  • Pentium Pro: Incluye cachés L1 y L2.
  • Pentium 2: Incorpora caché L2.
Procesadores de Bajo Precio
  • Intel Celeron: Respuesta de Intel a CPUs de bajo precio, con menos o sin memoria L2.
  • AMD Duron: Competencia directa al Intel Celeron.
Ordenadores de 64 Bits

Los procesadores de 64 bits amplían el juego de instrucciones, permitiendo el cómputo simultáneo de 32 y 64 bits.

Tecnología Hyper-Threading

Un procesador simula tener dos procesadores lógicos. Windows XP, Linux y otras aplicaciones preparadas para esta tecnología se ejecutan más rápido. Sin embargo, un sistema con dos CPUs físicas es más rápido. Permite ejecutar aplicaciones en paralelo, aumentando el rendimiento en un 20%.

Procesadores de Uso Múltiple

El primer procesador de este tipo fue el de Doble Núcleo (Dual Core). En el caso de Intel, al combinarse con Hyper-Threading, el procesador puede procesar 4 procesos lógicos simultáneamente.

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