Guia Completa sobre Processadors i Memòries: Característiques i Tipus

Un processador (CPU) és un circuit electrònic format per transistors i portes lògiques que executa instruccions d’un programa. Pot incloure una o més unitats amb registres, una unitat de control, una ALU (unitat aritmètico-lògica) i una FPU (unitat de càlcul en coma flotant).

Característiques: Nombre de nuclis i fils, velocitat de procés, memòria cau, tecnologia de fabricació, joc d’instruccions, amplada de bus (intern/extern), xipset, suport USB, línies d’interrupció i nombre i mida dels registres.

Parts Físics: Encapsulat, sòcol, xipset, memòria cau, bus de dades i ventilador i dissipador.

Parts Lògics: ALU, FPU, registres, control unit i cache.

Funcionament del Processador: Llegeix una instrucció, llegeix les dades associades, processa la informació i es passa a la següent instrucció.

SRAM i DRAM: Diferència (possible pregunta): La RAM estàtica és més ràpida, no necessita refresc, però és cara i ocupa més espai. La RAM dinàmica és més lenta, necessita refresc constant, però és més econòmica i compacta i empra un transistor i un capacitador.

Undervolting: Reduir el voltatge d’un component per millorar l’eficiència tèrmica i energètica.

Overclocking: Augmentar la velocitat d’un component per millorar el rendiment.

Refrigeració per aire:
Sistema amb dissipador i ventilador. Econòmic i fàcil d’instal·lar, però pot fer soroll i ocupar espai.

Refrigeració líquida: Utilitza aigua per extreure la calor. És eficient i silenciosa, però cara i requereix manteniment.

Refrigeració Peltier: Fa servir reaccions elèctriques per refredar una cara i escalfar l’altra. És potent però genera molta calor addicional.

Refrigeració per programari: Desactiva parts de la CPU quan no s’utilitzen. Redueix la temperatura sense maquinari, útil només amb poca càrrega.

CISC (Complex Instruction Set Computer): Processador amb instruccions complexes i compactes, que redueixen el nombre d'instruccions per tasca. Té una circuiteria complexa i és compatible amb l'arquitectura x86.

RISC (Reduced Instruction Set Computer): Processador amb instruccions simples i fixes, que permeten una execució ràpida (una instrucció per cicle). Té més registres i menys accés a memòria. Exemple: arquitectura ARM.

EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing): Arquitectura amb execució paral·lela d'instruccions, basada en predicció i especulació. Exemple: Intel Itanium.

VLIW (Very Long Instruction Word): Utilitza instruccions molt llargues (128-1024 bits) per simplificar el maquinari, però necessita compiladors potents. Exemple: sistemes embeguts com TVs i Blu-ray.

Arquitectura híbrida: Combina nuclis grans i petits per equilibrar eficiència i potència. Exemple: Intel Alder Lake-S.

Arquitectura VISC (Virtual Instruction Set Computing): Divideix instruccions en microinstruccions paral·leles i utilitza múltiples nuclis virtuals per millorar l'assignació de recursos.

Tecnologies de fabricació: Superconductors, ions atrapats, espins nuclears, àtoms neutres, fotònics i condensat de Bose-Einstein.

Quines són les operacions bàsiques: AND, OR, NOT, XOR.

L’àlgebra de Boole és un sistema matemàtic que s’utilitza per representar i manipular valors lògics mitjançant operacions lògiques com AND, OR i NOT.

Mononucli: Té un sol nucli de processament, capaç de gestionar una tasca a la vegada.

Multinucli: Té diversos nuclis de processament, permetent realitzar múltiples tasques al mateix temps, millorant el rendiment en aplicacions paral·leles.

Memòria Cau: És una memòria d’alta velocitat que emmagatzema dades freqüentment usades per accelerar l’accés del processador.

Qubit: bit quàntic. Pot estar en 0, 1 i en ambdós alhora (superposició). Qutrit: com un qubit però amb tres estats (0, 1, 2).

Qudit: versió general, pot tenir D estats diferents.

La memòria RAM és un tipus de memòria volàtil que emmagatzema temporalment dades i instruccions que el processador necessita per executar tasques. Serveix per millorar la velocitat de les operacions i permet que el sistema operatiu i les aplicacions funcionin de manera més ràpida.

Una memòria DIMM és un mòdul de memòria RAM que s'instal·la a la placa base d’un ordinador, amb dues línies de connexió per costat, millorant el rendiment i l'amplada de banda.

La latència és el temps que triga una dada a viatjar des d'una font fins a la seva destinació. Com més alta sigui la latència, més lent serà el rendiment, ja que es necessita més temps per accedir a la informació.

DDR significa Double Data Rate, transfereix dades dues vegades per cicle de rellotge.

DDR2: Millora la velocitat i eficiència energètica en comparació amb DDR, amb un major ample de banda.

DDR3: Ofereix una major velocitat i menor consum energètic que DDR2, permetent una major transferència de dades.

DDR4: Millora la velocitat, capacitat i eficiència energètica respecte a DDR3, utilitzant una menor tensió.

DDR5: La versió més nova, amb encara més velocitat, capacitat i eficiència energètica, dissenyada per a tasques més exigents.

Hyper-Threading: Permet a un nucli de processador executar dos fils alhora, millorant el rendiment.

La memòria no volàtil és un tipus de memòria que conserva la informació emmagatzemada fins i tot després d'haver apagat l'alimentació.

Un registre és una memòria ultraràpida dins del processador que emmagatzema dades temporals per a l’execució d’instruccions.

Els discs SAS ofereixen un rendiment superior i una major fiabilitat, ideals per a entorns empresarials i servidors. Els discs SATA són més econòmics i adequats per a aplicacions domèstiques o d'oficina.

RAM format físic:
SIMM: Mòdul antic amb contactes en un sol costat, usat en ordinadors anteriors als Pentium.
DIMM: Mòdul de memòria amb contactes a banda i banda, estàndard actual en PC i servidors.
RIMM: Mòdul de memòria Rambus, més ràpid però car, utilitzat en sistemes d'alt rendiment.

Memòries del Futur: DDR6, HBM, MRAM, ReRAM, UltraRAM i 3D X-DRAM i GCRAM.

La memòria de canvi de fase (PCM) és una memòria no volàtil que emmagatzema dades mitjançant la transició entre estats amorfs i cristal·lins de materials específics, combinant velocitat i retenció de dades sense necessitat d'alimentació elèctrica.

Les unitats d’emmagatzematge són dispositius que permeten guardar informació de manera temporal o permanent, tant interna com externa a l’ordinador. Es classifiquen en primàries (RAM i ROM) i secundàries (HDD, SSD, CD, etc.).

Característiques del disc dur: Temps d’accés, velocitat de rotació, mida del buffer, velocitat de transferència, capacitat i mida física.

Parts del disc dur magnètic: Plats, capsals de lectura/escriptura, braç actuador, motor espindle, controlador del disc, cilindre, pistes i sectors.

Unitats magnètiques segons interfície: IDE, SCSI, SATA, SAS, M.2 i NVMe.

Dispositius Magnètics:
Disc dur (HDD), cinta magnètica i disquet (floppy disk).
Unitats Flash:
SSD (Solid-State Drive), pendrives i targetes de memòria.
Dispositius Òptics:
CD-ROM, DVD i Blu-ray.
Dispositius Magneto-òptics:
Combinen tecnologia magnètica i làser per a gravació de dades, actualment obsolets.
Informació ultracongelada: Emmagatzematge amb molècules a temperatures extremadament baixes per augmentar la capacitat.