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¿Qué es una CPU (unidad central de procesamiento)?
Una CPU (unidad central de procesamiento) es el procesador de un ordenador que orquesta el flujo de datos y coordina las instrucciones entre los distintos componentes del ordenador.
La CPU garantiza que todos los cálculos se realicen en la secuencia correcta y se asegura de que los resultados se guarden adecuadamente para poder reutilizarlos inmediatamente o acceder a ellos más tarde cuando sea necesario.
Una CPU también puede denominarse procesador porque, en el pasado, el trabajo de la CPU consistía únicamente en realizar cálculos. Hoy en día, la mayoría de las CPU son microprocesadores, que son chips que contienen todos los componentes necesarios para realizar tareas de procesamiento.
Aunque este tipo de CPU realiza algunos cálculos, su función principal es gestionar los demás componentes del ordenador, incluida la unidad de procesamiento gráfico (GPU), y coordinar la realización de las tareas.
Algunos microprocesadores contienen otros componentes, como controladores de memoria e interfaces de entrada/salida, además de los elementos centrales de la CPU.
Los microprocesadores pueden denominarse sistema en un chip (SoC). Los SoC se utilizan habitualmente en dispositivos móviles, sistemas integrados y otros entornos informáticos compactos en los que la integración de múltiples funciones en un solo chip mejora la eficiencia al tiempo que reduce el espacio y el consumo de energía.
Puntos clave
- En el pasado, la CPU solía ser el procesador principal de un ordenador.
- Hoy en día, la CPU sigue realizando algunos cálculos, pero su función principal es gestionar el flujo de datos y coordinar la realización de tareas.
- Las CPU también pueden denominarse procesadores, microprocesadores o SoC.
- Los componentes clave de una CPU incluyen una unidad aritmética lógica (ALU), una unidad de control (CU) y registros.
- Las CPU generan calor durante su funcionamiento, por lo que los ordenadores utilizan ventiladores y disipadores de calor para evitar el sobrecalentamiento.
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Historia de las CPU
En 1971, Intel presentó la primera CPU cuyas piezas estaban integradas en un único chip. A lo largo de las décadas de 1980 y 1990, el desarrollo de CPU avanzó rápidamente y, a mediados de la década de 2000, los procesadores multinúcleo se convirtieron en un estándar.
Las CPU multinúcleo integran varias CPU plenamente funcionales en un solo chip. Cada CPU (que en este contexto se denomina “núcleo”) puede funcionar de forma independiente, pero sin dejar de comunicarse con los demás núcleos y compartir datos.
Este cambio en la arquitectura de los chips, que permitió el procesamiento en paralelo, contribuyó a aumentar tanto la eficiencia energética como el rendimiento.
¿Cómo funcionan las unidades centrales de procesamiento?
Una CPU ejecuta las instrucciones de los programas informáticos mediante una serie de pasos conocidos como ciclo de instrucciones o ciclo de búsqueda-decodificación-ejecución.
Componentes del núcleo de la CPU
Los componentes básicos de una CPU son una unidad aritmética lógica (ALU), una unidad de control (CU) y los registros.
- Unidad aritmética lógica (ALU): Realiza operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación, división) y operaciones lógicas (comparaciones, operaciones bit a bit) sobre los datos.
- Unidad de control (UC): Obtiene las instrucciones de la memoria, las descodifica y envía señales a la ALU y a otros componentes para que ejecuten las instrucciones.
- Registros: Pequeñas ubicaciones de almacenamiento de alta velocidad dentro de la CPU que contienen los datos y las instrucciones que se están procesando en ese momento.
Características clave de la CPU
Además de los núcleos, las otras características clave de una CPU incluyen:
Comandos que una CPU puede entender y ejecutar. Las instrucciones X86 se utilizan habitualmente en los PC, y las de la máquina RISC avanzada (ARM), en los dispositivos móviles.
Indica la cantidad máxima de calor que generará una CPU para cargas de trabajo típicas.
Unidades de procesamiento gráfico integradas que facilitan las operaciones de inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (ML) de procesamiento intensivo.
Tipos de CPU
Las CPU pueden clasificarse por su arquitectura, uso previsto y capacidades de rendimiento de la CPU.
Unidades Centrales de Proceso en los Centros de Datos: Ventajas e inconvenientes
Las CPU realizan un trabajo importante, pero tienen ventajas y desventajas en cuanto a la energía que consumen y el calor que generan. Estos problemas se amplifican en los grandes centros de datos.
Por ejemplo, un centro de datos de un popular proveedor de alojamiento web puede tener millones de CPU, y el calor que generan requerirá múltiples tipos de sistemas de refrigeración, la mayoría de los cuales consumirán energía adicional.
Pros 
- Las CPU proporcionan la capacidad de procesamiento necesaria para manejar tareas complejas y grandes volúmenes de datos: son esenciales para ejecutar servicios en la nube, bases de datos y otras aplicaciones críticas
- Las CPU pueden manejar una amplia gama de cargas de trabajo, desde la informática de propósito general hasta tareas especializadas
- Los centros de datos pueden escalar sus recursos de CPU añadiendo más servidores para satisfacer la creciente demanda
Cons 
- Las CPU consumen cantidades significativas de energía, lo que puede dar lugar a elevados costes operativos
- Un gran número de CPU en un espacio cerrado generará un calor considerable y requerirá sofisticados sistemas de refrigeración que también consumen energía y aumentan la complejidad operativa
- La ampliación de los recursos de CPU requiere más infraestructura, y esto aumentará la huella física del centro de datos
Lo esencial
Aunque las definiciones de CPU han evolucionado a lo largo de los años para incluir nuevos tipos de CPU, las funciones básicas de una CPU siguen siendo las mismas: buscar, descodificar y ejecutar instrucciones.
Este ciclo de instrucciones es fundamental para el funcionamiento de todas las CPU, independientemente de los avances tecnológicos o de la introducción de nuevos tipos de CPU.
Preguntas frecuentes
¿Qué es una unidad central de procesamiento?
¿Qué es una CPU y cuál es su función?
¿Qué significa un uso elevado de la CPU?
¿De qué están hechas las CPU?
¿Cuáles son las diferentes partes de una CPU?
Referencias
