Funcionamiento y Componentes Clave del Procesador y la Memoria RAM

El Procesador

Es el componente principal del ordenador. Dirige y controla todos los componentes, se encarga de llevar a cabo las operaciones matemáticas y lógicas en un corto periodo de tiempo y, además, decodifica y ejecuta las instrucciones de los programas cargados en la memoria RAM.

Arquitectura Interna

A medida que evoluciona la electrónica, también lo hacen los microprocesadores y se van integrando dentro del micro más componentes que hacen que sean cada vez más potentes y rápidos. Los últimos micros sobrepasan la barrera del GHz.

Arquitecturas de 32 y 64 bits

Cuando se habla de arquitecturas de 32, 64 o 128 bits, se hace referencia al ancho de los registros con los que trabaja la Unidad Aritmético-Lógica (UAL), o al ancho de los buses de datos o de direcciones.

A. Diferencias entre 32 y 64 bits

Las arquitecturas de 32 bits estaban enfocadas a ejecutar aplicaciones de carga pequeña o media, tareas típicas en una pequeña o mediana empresa, con lo que tienen una serie de limitaciones:

Números en rango 2³². Este límite implica que toda operación realizada se encuentra limitada a números en un rango de 2³² (puede representar números desde 0 hasta 4 294 967 295); en caso de que una operación dé como resultado un número superior o inferior a este rango, ocurre lo que es conocido como un overflow o underflow, respectivamente.

Al utilizar un procesador de 64 bits, este rango dinámico se hace 2⁶⁴ (puede representar números desde 0 hasta 18 446 744 073 709 551 615), lo cual se incrementa notablemente comparado con un procesador de 32 bits. Para aplicaciones matemáticas y científicas que requieren de gran precisión, el uso de esta tecnología puede ser imprescindible.

Límite memoria 4 GB. La arquitectura de 32 bits se encuentra en la incapacidad de mapear/controlar la asignación sobre más de 4 GB de memoria RAM.

Actualmente, los procesadores de 64 bits se imponen; sin embargo, no todo el software (sea sistema operativo o aplicación) está diseñado para explotar los recursos ofrecidos por un procesador de 64 bits; su ejecución en eficiencia y velocidad será idéntica a la de utilizar un procesador de 32 bits.

La Memoria RAM

En general, la memoria del sistema se encarga de almacenar los datos, de forma que esta esté accesible para la CPU. El sistema de memoria de los ordenadores modernos consta de varias secciones con diferentes tareas:

• La memoria de trabajo o RAM (Random Access Memory) es la memoria principal del ordenador que se puede leer y escribir con rapidez. Es volátil, es decir, pierde sus datos al apagar el ordenador. El tamaño de la memoria RAM en los ordenadores actuales se mide en megabytes o gigabytes.
• La memoria caché. Es más rápida que la memoria RAM y se usa para acelerar la transferencia de datos. En ella se almacenan datos de la memoria principal a los que accederá el microprocesador próximamente. Justo antes de necesitar esos datos, se seleccionan y se colocan en dicha memoria. En el apartado anterior ya se vieron los tipos de caché L1, L2 y L3.
• La memoria CMOS, que almacena datos de configuración física del equipo. Al ejecutar el programa Setup se pueden cambiar los datos almacenados allí.
• La ROM o memoria de solo lectura (Read Only Memory). Aunque es solo de lectura, sí se puede modificar una o más veces, dependiendo del tipo de ROM. La BIOS de los ordenadores actuales está grabada en una ROM (EEPROM), más conocida como Flash-ROM, que nos permitirá actualizarla.
• La memoria gráfica o de vídeo. Dedicada a satisfacer las necesidades de la tarjeta gráfica. Muchas tarjetas gráficas la llevan integrada, pero otras de gama baja emplean parte de la memoria RAM para aplicaciones tales como los juegos 3D.

Algunos parámetros que hay que tener en cuenta en la memoria son:

• La velocidad. Se mide en megahercios (MHz). Por ejemplo, si la velocidad de una memoria es de 800 MHz, significa que con ella se pueden realizar 800 millones de operaciones (lecturas y escrituras) en un segundo.
• El ancho de banda o tasa de transferencia de datos. Es la máxima cantidad de memoria que se puede transferir por segundo, se expresa en megabytes por segundo (MB/s) o en gigabytes por segundo (GB/s).
• Dual/triple channel. Permite a la CPU trabajar con dos/tres canales independientes y simultáneos para acceder a los datos. De esta manera se multiplica el ancho de banda. Para ello, es imprescindible rellenar los bancos de memoria con dos o tres módulos de idénticas características.
• Tiempo de acceso. Es el tiempo que tarda la CPU en acceder a la memoria. Se mide en nanosegundos (un nanosegundo = 10^-9 segundos).
• Latencia. Es el retardo producido al acceder a los distintos componentes de la memoria RAM.