Tipos de procesadores o CPU

Existen varias marcas de procesadores, o CPUs, y modelos diferentes que confunden a los usuarios menos experimentados. Por eso, en este artículo podrás conocer un poco mejor todo el mundo de los procesadores para que sepas cuál elegir la próxima vez que hagas una configuración de PC o te compres algún equipo.

¿Qué es una CPU?

CPU pads posteriores

La CPU (Central Processing Unit) es un componente central, el cerebro del ordenador, y que funciona en conjunción con el resto del hardware. El chip de silicio se encuentra en un zócalo dedicado situado en una placa base. Está separado de la memoria RAM, donde se almacena temporalmente la información. También está separado de la tarjeta gráfica, o GPU, que produce el vídeo y los gráficos 3D que aparecen en la pantalla.

Las CPU se construyen creando miles de millones de transistores microscópicos en un solo chip. Estos transistores le permiten realizar los cálculos necesarios para ejecutar los programas almacenados en la memoria del sistema, es decir, para interpretar las instrucciones y aplicarlas a los datos que componen un programa. Dicho de otro modo, estos transistores conmutan dejando pasar o no la corriente, lo que genera el código binario como lo conocemos, con unos cuando la tensión está al nivel alto y cero cuando está a nivel bajo. De ese modo es como operan.

Cada vez se reduce el tamaño de los transistores integrados. Esto ha permitido mejorar la velocidad de las CPUs a lo largo de las décadas, lo que se conoce como la ley de Moore.

En cuanto al funcionamiento, la CPU toma las instrucciones de un programa o proceso que se carga en la memoria RAM y hace las operaciones indicadas en dicha instrucción sobre los datos. Cuando el programa termina de ejecutar todas sus instrucciones de forma secuencial, el programa habrá concluido su ejecución. Este proceso se divide en tres etapas básicas: buscar, decodificar y ejecutar. La CPU obtiene una instrucción de la memoria, decodifica lo que realmente es esa instrucción y, a continuación, la ejecuta utilizando las partes adecuadas de la CPU.

Las instrucciones ejecutadas, o cálculos, pueden implicar aritmética básica, comparación de números, realización de una función o movimiento de números en la memoria, etc. Como todo en el dispositivo informático está representado en números, se puede pensar en la CPU como una calculadora que funciona a una velocidad increíble. La carga de trabajo que resulta podría iniciar ventanas, mostrar vídeos de YouTube o calcular el interés compuesto en una hoja de cálculo, entre otras muchas cosas.

En los sistemas actuales, la CPU actúa como el maestro de ceremonias, alimentando con datos al hardware especializado cuando es necesario. Por ejemplo, la CPU tiene que decirle a la tarjeta gráfica que muestre las explosiones al disparar un bidón de combustible en un videojuego, o decirle a una unidad de estado sólido que mueva un documento a la RAM para cargarlo, etc.

Características de los procesadores

APU

Entre las características de un procesador más destacadas, y que son importantes a la hora de elegir, están:

Microarquitectura y generación

Esto es un factor muy a tener en cuenta. La microarquitectura o generación de la CPU es la implementación de la ISA de la CPU, es decir, la forma en la que realiza las operaciones para superar a sus antecesores. Con cada generación se consigue un mayor rendimiento y por ello debes buscar siempre una CPU de la generación más actual posible.

Nodo de fabricación o proceso

Se trata de la tecnología de fabricación que se ha empleado para la fabricación del chip. Se mide en nanómetros (nm) y mientras más pequeño sea el proceso de fotolitografía, más cantidad de transistores se podrá integrar por unidad de superficie y mayor velocidad de conmutación. Por tanto, afecta al rendimiento también.

Frecuencia de reloj (nominal o base)

La frecuencia de reloj de un procesador indica cuántas veces opera el procesador en un segundo. Por ejemplo, un procesador de 3,2 GHz realiza 3.200 millones de ciclos en un segundo. Cuanto mayor sea la velocidad del reloj, más operaciones podrá realizar el procesador y, por lo general, más rápido funcionará el ordenador. Es crucial recordar que la velocidad de reloj de un procesador de una generación o fabricante diferente no siempre es la mejor comparación. Por ejemplo, el procesador de cuatro núcleos Intel Core i5-7500 de 7ª generación a 3,4 GHz será superado por el Intel Core i5-10500 de 10ª generación a 3,1 GHz.

Frecuencia de reloj máxima

Tanto AMD como Intel permiten que algunas de sus CPUs funcionen temporalmente por encima de sus frecuencias base para proporcionar un aumento del rendimiento puntual. Turbo Core y Turbo Boost son dos ejemplos de tecnologías que utilizan esta funcionalidad. Una CPU que tiene un rango de temperatura típico debe ser alimentada adecuadamente y mantener su rango de temperatura típico para el el modo turbo. El AMD Ryzen 5 3600, por ejemplo, tiene una velocidad de reloj por defecto de 3,6 GHz pero un rango de turbo de hasta 4,2 GHz, por ejemplo. Por supuesto, esto solo se hace en ciertas circunstancias, luego la CPU volverá automáticamente a su estado por defecto para evitar el sobrecalentamiento y los daños.

Desbloqueado

Los procesadores de Intel y AMD pueden estar desbloqueados o no. Cuando están desbloqueados podrás realizar overclocing con ellos. Mientras que cuando no lo están no se podrá realizar esta práctica para acelerar la velocidad de fábrica.

El overclocking consiste en aumentar la velocidad de reloj base del procesador aumentando el voltaje y el multiplicador de la frecuencia. Para ello, tendrás que asegurarte de que tanto tu CPU como tu placa base son compatibles con el overclocking. Todos los procesadores AMD Ryzen admiten overclocking, mientras que Intel suele reservar esta función para sus procesadores de gama alta. Los modelos de procesadores Intel Core que terminan con una «K» suelen poder someterse a overclocking, por ejemplo, el Intel Core i5-12600K.

Número de núcleos físicos

Muchos de los procesadores actuales tienen varios núcleos. Un núcleo es esencialmente un pequeño procesador dentro de la CPU. Sin multi-threading, un procesador sólo puede realizar un trabajo a la vez. Un procesador es tan rápido hoy en día que nosotros, como usuarios, no somos conscientes de su división del tiempo entre varias tareas mientras realizamos multitareas en nuestros ordenadores. Cuantos más núcleos tenga un procesador, más rápido podrá manejar múltiples trabajos, lo que hace que la multitarea o las cargas de trabajo pesadas sean más eficientes. Un procesador de doble núcleo puede ser suficiente para los usuarios básicos, pero los que son usuarios que necesitan más rendimiento, como los gamers, necesitarán un procesador de cuatro núcleos o superior. Eso sí, para gaming, una mayor velocidad de reloj es más importante que tener muchos núcleos. Los juegos actuales no están diseñados para aprovechar todos los núcleos, pero esto está cambiando lentamente.

Número de núcleos lógicos (SMT)

AMD usa el nombre genérico SMT (Simultaneous Multi-Threading), mientras que Intel ha patentado una marca llamada HT (HyperThreading). Sea como sea, ambos se refieren a lo mismo.

Por ejemplo, una CPU que tiene seis núcleos físicos y doce hilos, quiere decir que cada núcleo físico se divide en dos lógicos para poder llevar a cabo dos threads o hilos de ejecución de forma simultánea. Esto es otro nivel de paralelismo y aumenta el rendimiento cuando se necesitan hacer varias tareas a la vez.

Memoria caché

La mayoría de las CPUs tienen tres cachés (L) para almacenar los datos necesarios para terminar las tareas y acceder de una forma más rápida que si tuviera que ir a la RAM a buscarlos. Estas cachés se denominan L1, L2 y L3, y la cantidad de datos que almacenan aumenta con cada nivel. Si los datos que necesita el procesador no están en la caché L1, los buscará en la caché L2, y si no está allí la buscará en la L3, y de no estar lo hará en la RAM, cada uno de estos niveles con mayor latencia e impacto en los ciclos de reloj.

Al ser una memoria SRAM y estar integrada dentro del propio procesador, son muy rápidas, necesitando pocos ciclos para su acceso. A medida que aumenta la capacidad de la caché, se tarda más en localizar los datos que necesita un procesador, por lo que las cachés L son relativamente pequeñas en tamaño.. La memoria RAM es mucho más grande que la caché, sin embargo, penaliza más en sus accesos.

Soporte de memoria

DDR5 es la última variante de la memoria de acceso aleatorio, aunque aún es un poco cara con respecto a la DDR4 y no siempre merece la pena invertir más. Las CPUs modernas tienen soporte para la DDR4 y las últimas lanzadas por Intel y AMD también tienen soporte para DDR5. Por supuesto, esta memoria soportada tienen una velocidad que variará en función del modelo. Y también un valor denominado CAS O CL que es la latencia principal de la memoria, pero esto ya es un tema aparte.

TDP (Thermal Design Power)

La potencia de diseño térmico (TDP) en vatios se utiliza para determinar la cantidad de calor que producirá una CPU bajo carga. Aunque el TDP es similar al consumo de energía, sigue siendo útil a la hora de seleccionar la fuente de alimentación correcta, así como el sistema de refrigeración. El TDP de una CPU, así como de otros componentes, debe tenerse en cuenta a la hora de construir el PC. Una fuente de alimentación debe ser capaz de manejar el consumo de una CPU, así como otros componentes como una tarjeta gráfica.

Una CPU con un TDP más alto creará más calor, lo que requiere soluciones de refrigeración más sofisticadas. Por ejemplo, el AMD Ryzen 7-3800X y el Intel Core i7-10700K tienen TDP de 95 y 105w, respectivamente. Por tanto, el Intel se va a calentar más y va a necesitar más energía para funcionar.

Socket

Un zócalo de CPU, o socket, es una interfaz física en una placa base a través de la cual un procesador Intel o AMD se conecta. Debes asegurarte de que tu placa base y tu procesador coinciden para utilizar el tipo de zócalo adecuado. El número de pines y su configuración vienen determinados por el tipo de zócalo. Si más adelante actualizas tu CPU, te resultará beneficioso contar con un zócalo compatible con las versiones de nueva generación. Por ejemplo, AMD ha lanzado ahora su AM5, que es compatible con Zen 4 y probablemente con futuros lanzamientos. Intel tiene su LGA1700 compatible con las últimas generaciones.

Chipset soportado

El chipset de una placa base gestiona los datos entre los componentes y el procesador. Es decir, se encarga de actuar como puente entre la memoria RAM y la CPU, la GPU y la CPU, entre las demás interfaces y la CPU. Siempre deberás elegir uno que sea compatible con tu CPU, al igual que ocurre con el socket, ya que ambos son los que determinan la compatibilidad.

iGPU o GPU integrada

Muchas CPUs incorporan gráficos integrados en el chip, por lo que no es necesario disponer de una tarjeta gráfica dedicada. Las soluciones gráficas integradas son excelentes para los usuarios más básicos, pero algunos usuarios necesitarán una dGPU para mejorar el rendimiento gráfico. AMD integra sus Radeon e Intel hace lo propio con sus UHD Graphics.

Nomenclatura y tipos de CPU

nomenclatura

Para comprender mejor cómo elegir el procesador correcto, tienes que conocer cómo se marcan los procesadores y cómo los puedes diferenciar. Es decir, cómo es la nomenclatura:

Marca (brand)

Es el diseñador o fabricante de la CPU, por ejemplo, pueden ser Intel o AMD.

Tier o nivel

Existen varios tipos que deberías conocer para saber cómo diferenciar lo que te conviene según tus necesidades. Antes de nada, decir que este nivel se compone por un lado de la marca registrada como Intel y AMD llaman a sus productos, como Core y Ryzen respectivamente, y también por un modificador, que no es más que un número para identificar a quién va dirigido este procesador.

  • Entry-level: destinados a los usuarios menos exigentes que quieren un equipo para navegar, hacer tareas ofimáticas, ejecutar apps o juegos que no demanden demasiados recursos, reproducir multimedia, etc. Son los más baratos:
    • Intel:
      • Atom: destinados para bajo consumo y dispositivos móviles.
      • Celeron: muy baratos, y capados en funciones, cache, y rendimiento. Ideal para los usuarios menos exigentes.
      • Pentium: tienen dos núcleos a diferencia de los Celeron, pero igualmente muy capados.
      • Core i3: tiene más núcleos y un rendimiento y capacidades superior a los anteriores.
    • AMD:
      • V-Series: sería el equivalente al Atom, destinado a equipos de bajo consumo y de bajo rendimiento.
      • Athlon: suelen ser los más sencillos, con 2 núcleos y 4 threads. Baratos, pero con sus limitaciones de rendimiento.
      • APUs A-Series: pueden ser una buena opción para los que buscan un equipo con un rendimiento aceptable con gráficos integrados.
      • Ryzen 3: poseen un rendimiento superior a los anteriores, así como más núcleos y threads.
  • Mainstream: es el segmento destinado para la mayoría de usuarios medios. Con ellos puedes hacer un poco de todo, como jugar a juegos no demasiado exigentes, navegar, ofimática, multimedia, etc. Dentro de ella tienes:
    • Intel:
      • Intel Core i5
    • AMD:
      • AMD Ryzen 5
  • Performance: para los que buscan más rendimiento, ya sea para trabajar o para jugar, puede optar por estas gamas:
    • Intel:
      • Intel Core i7: están destinados para usuarios domésticos más exigentes, y que quieren hacer tareas algo más pesadas como ejecutar videojuegos de última generación, etc.
      • Intel Core i9: se trata de otro procesador de mayor cantidad de núcleos y más rendimiento que el i7, pero también más caro.
    • AMD:
      • AMD Ryzen 7: son el equivalente al Core i7 de Intel, con un rendimiento muy bueno para los usuarios que buscan algo más que un Ryzen 5. Con ellos podrás hacer multitud de tareas con rapidez, desde jugar a videojuegos, codificar archivos multimedia, etc.
      • AMD Ryzen 9: es el equivalente al Core i9, y hay que diferenciarlo con respecto al Threadripper, ya que el Ryzen 9 se basa en la misma serie de sus hermanos menores y no se trata de un chip especial más parecido al EPYC como es el caso del Threadripper.
  • HEDT (High-End DeskTop): son los de mayor rendimiento de todos, dirigidos a profesionales o empresas que buscan un rendimiento extremo para las tareas que desempeñan, como simulación, apps científicas, virtualización de pesadas máquinas virtuales en paralelo, compilación de software, renderizar, etc. Su precio es muy elevado y hacen que no merezca la pena para usuarios domésticos, incluso si son entusiastas:
    • AMD:
      • Threadripper: son los de mayor rendimiento de esta gama, auténticas bestias pardas del procesamiento de datos. Tienen una sorprendente cantidad de núcleos y threads que pueden procesar en paralelo. De hecho, es una versión modificada del HPC de AMD, pero para PC.
  • HPC (High Performance Computing): tanto uno como otro tienen chips dirigidos a centros de datos o supercomputación donde se necesita un rendimiento extremo. Estos microprocesadores no son necesarios a no ser que quieras comprar un servidor para tu empresa o un supercomputador. Además, han sido optimizados para trabajar en configuraciones MP, es decir, con más de un microprocesador instalado, y para tener una capacidad E/S superior. Por tanto, quizás tengan un rendimiento inferior en ciertas apps que usan los usuarios normales en casa u oficina con respecto a los Ryzen 9/Threadripper y Core i9.
    • Intel:
      • Xeon
    • AMD:
      • EPYC

SKU

En cuanto a la nomenclatura del SKU (Stock Keeping Unit). Es como una referencia del producto y que incluye información implícita sobre el producto:

  • Generación: se trata de la generación o microarquitectura en la que está basado. No puedes comparar Intel con AMD, puesto que las generaciones van desfasadas en uno y otro. Pero sí que puedes comparar dentro de una misma marca si se trata de una generación superior o no. Por ejemplo, el AMD Ryzen 7-7700x y el Intel Core i7-13700k son mejores que el AMD Ryzen 7-5700x y el Intel Core i7-12700k. Esta generación se puede identificar en el primer número del SKU o los dos primeros en caso de Intel, ya que ha comenzado con las dos cifras.
  • Modelo: se trata de un modificador de la generación que muestra del tipo de procesador que se trata. Mientras más elevado sea el número más rendimiento. Por ejemplo, el AMD Ryzen 9 7900x tiene un modelo 900, que sería inferior al AMD Ryzen 9 7950x, que es el modelo 950. Los mismo ocurre con los de Intel.
  • Sufijos: se trata de una letra o valor que fa al final del SKU y que identifica también al tipo de procesador del que se trata.
    • AMD:
      • Sin nada: estándar para escritorio.
      • X: el tope de rendimiento.
      • G: de escritorio pero con GPU integrada.
      • T: bajo consumo para el escritorio.
      • S: igual a T pero con GPU integrada.
      • H: alto rendimiento para portátiles.
      • U: el estándar para portátiles.
      • M: de muy bajo consumo.
      • X3D: se trata de un modelo X con memoria 3D V-Cache.
      • *A veces puede haber una segunda letra, como GE, HX, XT, etc., pero en este caso, la más importante es la primera, la segunda es un modificador de la primera.
    • Intel:
      • G1 a G7: son CPUs con iGPU, identificando con el número la tecnología de los gráficos integrados.
      • E: para embebidos o empotrados.
      • F: requiere gráficos discretos.
      • G: incluye iGPU.
      • H: de alto rendimiento para portátiles.
      • HK: igual al anterior pero desbloqueado.
      • K: desbloqueado.
      • S: una edición especial.
      • T: con optimización de consumo.
      • U: para portátiles.
      • Y: de muy bajo consumo.
      • X y XE: de alto rendimiento y desbloqueado.
      • B: chips BGA, soldados.

Con esta guía tendrás mucho más claro qué es un procesador, qué modelos existen, y cómo elegir el adecuado según tus necesidades y para lo que lo vayas a utilizar.

Jaime Herrera

Jaime Herrera

Técnico electrónico y experto en el sector de los semiconductores y el hardware. Apasionado de la tecnología y la computación.

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