¿Cuáles son los componentes o partes de un CPU?

Ángel Aller - Última actualización: 4 de junio de 2024

En esta ocasión, vamos a desmenuzar una CPU por dentro para entender qué hay dentro y qué componentes podemos encontrar. Dependiendo de Intel o AMD, veremos una configuración distinta debido a su arquitectura porque emplean enfoques distintos en el diseño.

¿Qué es una CPU?

Las siglas CPU hacen referencia a Central Processing Unit o Unidad Central de Procesamiento; de ahí que también se le llame procesador. La CPU es un componente encargado de realizar los cálculos aritméticos lógicos del software (S.O, programas, etc.). Por esto se dice que es el cerebro del PC, ya que recibe instrucciones del software las cuales indican qué datos procesar y cómo procesarlos. El procesamiento de esas instrucciones es posible gracias a la ALU (Arithmetic Logic Unit o Unidad Aritmética Lógica) y la unidad de control. Ambas combinadas permite a la CPU procesar programas complejos y no tener la misma funcionalidad operacional que una calculadora.

Desde su origen en la historia de la informática, hemos visto como los primeros procesadores eran chips que estaban soldados en placas base (Intel 4004, por ejemplo), pero ahora son chips que se pueden insertar o extraer del zócalo de las mismas (BGA, LGA y PGA, principalmente).

Físicamente hablando, la CPU es un circuito integrado compuesto por miles de millones de piezas eléctricas pequeñas que son colocadas en circuitos, finalizando con el empaquetado. A nivel básico, la CPU está compuesta por:

Unidad de Control.
Unidad lógica aritmética.
Memoria caché.
El reloj o frecuencia.

¿Por qué a nivel básico? Porque la tecnología ha avanzado muchísimo y la composición o diseño de los procesadores dependen mucho de su arquitectura. Como ejemplo rápido, Intel cambió su planteamiento con Alder Lake (12ª generación), construyendo núcleos más grandes (alto rendimiento) y más pequeños (eficientes).

Por otro lado, AMD emplea un enfoque chiplet con los famosos CCD de Ryzen, que no dejan de ser grandes complejos compuestos por núcleos (CCX), memoria caché e Infinity Fabric. Para AMD todos los núcleos son iguales, siendo vital el acceso íntegro de éstos a la memoria caché.

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Estructura de una CPU

Una CPU moderna se construye a base de capas, siendo esencialmente 4:

Substrato o PCB. Es la base de todo, y se trata de la placa verde con circuitos integrado.
Die o matriz. Es el famoso silicio, donde se encuentra la circuitería y los componentes internos del procesador (núcleos, memoria caché, absolutamente todo).
TIM o pasta térmica. En efecto, encontraréis pasta térmica en el interior de la CPU para transferir el calor del die al IHS. De ahí que exista una práctica denominada delidding, consistente en abrir la CPU para cambiar la pasta térmica genérica por una de alto rendimiento. Como resultado, tendremos un procesador más fresco al que se le puede hacer un overclock más potente.
IHS. Es la cubierta metálica donde está serigrafiada “Ryzen” con el modelo de CPU o Intel Core con lo mismo. Su labor es transmitir el calor del interior del componente hacia el exterior para refrigerarlo. Es la base sobre la que se instala un disipador o kit de refrigeración líquida para cumplir la misión.

¿Para qué sirve una CPU?

Respondiendo a la pregunta para qué sirve una CPU, tenemos que atender a sus funciones principales. Podríamos decir que son 4:

Recibir instruccionesy almacenarlas en la memoria. La CPU las almacena en una dirección, siendo su misión la de rastrear las instrucciones que debe ejecutar.
Decodificar instrucciones de ensamblaje. Los programas o software se traducen a estas instrucciones de ensamblaje, por lo que la CPU las decodifica en instrucciones binarias para poder comprenderlas.
Ejecutar instrucciones.
Almacenar los datos de salida en la memoria.

Todo este proceso puede ser más lento o más rápido dependiendo de la CPU que tengamos, de ahí que sea importante destacar los chips multinúcleo (más de 2 núcleos). Su ventaja principal es que es capaz de ejecutar muchas más instrucciones al mismo tiempo y evitar colas.

Cuando trabajamos con programas pesados o con varios a la vez, esto se nota bastante; de ahí que AMD pusiera tanto énfasis en traer CPUs con más núcleos en 2017 con Ryzen. Gracias a ello, vimos como Intel subía los núcleos e hilos de sus CPUs (los Intel Core i5 subieron a 6 núcleos y 12 hilos, los mismos que traían los Ryzen 5 1600).

Núcleos e hilos: conoce las diferencias

Si hablamos de procesadores, tenemos que hablar de los componentes más importantes: los núcleos. Empezando por los núcleos, son módulos físicos encargados de procesar instrucciones por cada ciclo, representándose los ciclos en Megahercios (MHz): conforme más MHz, más instrucciones por cada segundo podremos hacer.

Sin embargo, en los procesadores encontramos varios núcleos, ¿qué cambia? Pues que podremos ejecutar más instrucciones de forma simultánea. Es decir, si tenemos un procesador de 6 núcleos, podremos ejecutar 6 instrucciones a la vez.

Por otro lado, están los hilos, threads o los subprocesos. Son virtuales y su misión es gestionar las tareas de una CPU y de sus núcleos para una mayor eficiencia. Las tareas de un programa se dividen en piezas para reducir los tiempos de espera por cada instrucción.

Así que, a cada hilo se le asigna un trozo de la tarea que debe realizar; dicho de otra manera, es la división de trabajo de Henry Ford, pero en la informática. Toda la cadena de procesamiento de tareas se acelera porque hay más “manos” (hilos).

Pongamos un ejemplo para hacerlo más visual:

Tenemos una CPU de 4 núcleos y 4 hilos (común en portátiles) y otra de 6 núcleos y 12 hilos.
Abrimos Google Chrome, lo que es un proceso y, por ende, envía instrucciones a la CPU.
Con el primer chip podremos dividir el proceso en 4 tareas, mientras que en el segundo dividirá el mismo en 12 tareas.
A priori, parece que el 1º tiene menos trabajo, pero es justo al revés: esas 4 tareas son más grandes que las otras 12, las cuales son más pequeñas y se despachan antes.

Componentes de una CPU y sus características

Hace muchos años, encontrábamos los mismos componentes en las distintas CPUs:

Unidad Aritmética Lógica, donde se hacen cálculos y se atienden 3 funciones: aritméticas, lógicas y auxiliares. Las primeras son cálculos; las segundas son el resultado de las primeras, tomando la decisión sobre la ejecución del programa; las últimas sirven de complemento de las dos anteriores.
Unidad de Control. Establece un control de las operaciones entre los registros de la CPU, se conecta al ALU mediante las instrucciones que se hallan en la memoria, interpretándolas y activando las unidades necesarias para ejecutarlas.
Unidad de memoria(registros y memoria caché).

No obstante, se ha avanzado mucho en el diseño de procesadores, algo que se ha hecho de notar en Intel y AMD. Llegan las arquitecturas, estableciendo grandes diferencias a través de enfoques de diseño.

Se ha avanzado tanto que la innovación va más allá: el die de la CPU. Ya hay planes en la mesa sobre fabricar chips con diseño MCM (Multi-Chip-Module) que es un enfoque mucho más complejo y prometedor que los die monolíticos (los vistos hasta ahora).

El enfoque de Intel de escritorio siempre ha ido en enfocarse en el single-thread o mono-hilo: priorizar el rendimiento aquí para dar más FPS en gaming (debido a cómo están diseñado los juegos). Con la llegada del concepto chiplet de AMD, Intel se ha tenido que reinventar: núcleos híbridos.

Con la arquitectura Alder Lake, Intel pegó un cambio brutal en el diseño de sus chips: núcleos grandes y potentes con núcleos pequeños y eficientes. El conteo total de los núcleos superaba a los de AMD, convirtiéndose en mejor opción para multitarea y ampliando los famosos hilos.

AMD era quien había liderado el aumento de núcleos totales (6 en Ryzen 5, 8 en Ryzen 7 y 12 o más en Ryzen 9), distinguiéndose en su preocupación por la memoria caché. Mejorando con el paso de los años, AMD consiguió que todos los núcleos accediesen a la totalidad de la memoria caché (Zen 3); no solo eso, ha aumentado la memoria caché a través de 3D V-Cache, que es memoria apilada.

En la práctica, vemos como Intel y AMD ofrecen un grandísimo rendimiento gaming en escritorio, habiendo pocas diferencias entre sí. No hay un enfoque ganador, sino que los núcleos híbridos y el enfoque chiplet tienen sus pros y contras.

Los procesadores AMD Ryzen han estado compuestos por 3 complejos:

2 CCD, que es donde se encuentran los complejos CCX compuestos por los núcleos y memoria caché.
cIOD, que es donde encontramos el controlador IO y de memoria.

Mientras tanto, Intel Alder Lake se ha caracterizado por una die compuesta por:

Controlador de memoria.
iGPU o gráficos integrados.
LLC o Last Level Cache.
GNA 3.0, un coprocesador de bajo consumo que está integrado.
PCIe
P-Cores (Golden Cove), los núcleos grandes y de alto rendimiento.
E-Cores (Gracemont), los núcleos pequeños y eficientes.

Por tanto, los componentes de la CPU van a variar según la arquitectura o generación de Intel o AMD. En PcComponentes os damos la libertad de elegir la plataforma de vuestro PC, dejándoos en bandeja el catálogo de procesadores Intel y AMD para que disfrutéis de la máxima potencia.

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Si todavía te gustaría profundizar más sobre el tempa de los procesadores y sus características, no te pierdas nuestra última review sobre el AMD Ryzen 7 5800X3D, un procesador gaming TOP:

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