Los Procesadores. Motores del mundo digital.
¿Por Qué Hay Diferentes Tipos de Procesador?
Aunque nos parezca que todos los procesadores solo se diferencian por la cantidad de núcleos,existe una amplia diversidad en arquitecturas que responde a necesidades específicas del dispositivo en cuestión.
Las necesidades de un Router doméstico, en cuanto a potencia y eficiencia, no son iguales a las de un móvil o un servidor de alto rendimiento. Desde el desarrollo inicial de la computación, multiples arquitecturas basadas en 2 tipos fundamentales, han aparecido para cubrir unos casos de uso especificos.
2 Tipos de arquitecturas
CISC (Conjunto Complejo de Instrucciones):
- Características principales: Ejecuta operaciones complejas con una sola instrucción.
- Ventajas: Mayor flexibilidad para tareas avanzadas.
- Desventajas: Tienen una complejidad interna varios órdenes de magnitud mayor que los procesadores RISC, lo que incrementa los costes de desarrollo y producción.
RISC (Reducido a Conjuntos de Instrucciones):
- Características principales: Descompone operaciones en pasos más simples y eficientes. La mayoría de instrucciones ocupan un único ciclo del procesador.
- Ventajas: Es mucho más eficiente que los procesadores CISC, al ser más sencillo internamente. También suelen tener un sistema de acceso a la memoria (RAM) simple en comparación con arquitecturas como x86.
- Desventajas: Dado que las instrucciones son más sencillas, el programa en ejecución necesita más instrucciones para poder completar la tarea.
Principales Arquitecturas Actuales
x86
Descripción: De tipo CISC, los procesadores x86 son los más comunes en PCs domésticos, Workstations, Portátiles y Servidores. Esta arquitectura, desarrollada por Intel en su versión de 16 y 32 bits (x86), y por AMD en su versión de 64 bits (x86-64/AMD64), se caracteriza por su potencia por núcleo, y diversidad de implementaciones, desde procesadores sencillos como el Intel Pentium, al AMD EPYC de 128 núcleos, usado en centros de datos.
Ejemplos:
- Todo tipo de PCs.
- NAS domésticos
- La mayoría de VMs de proveedores de nube (Azure,AWS)
- Servidores y centros de datos (Intel Xeon y AMD EPYC)
Peeker
El STS (Space Transport System) de la NASA, más conocido como el transbordador espacial, usaba procesadores Intel 486 en los sistemas computacionales de la cabina.
ARM
Descripción: Literalmente siglas de Advanced RISC Machine, la arquitectura ARM es la más usada en general, por todo tipo de dispositivos. Solo es superada por x86 en los PCs domésticos y servidores, mientras que en cualquier dispositivo integrado, desde móviles, a Routers, coches, aviones o robots, ARM suele ser la opción elegida.
Esta arquitectura es muchos más simple y asequible (por lo general) que x86, y la mayoría de implementaciones de este diseño se enfocan en la eficiencia. ARM Holdings licencia a otras compañias, como Qualcomm o Apple, crear sus propios diseños ARM, aumentando la oferta de este tipo de procesadores frente al bloque Intel/AMD en x86.
Ejemplos de dispositivos:
- Móviles y Tablets.
- Dispositivos Apple Silicon y Portátiles Microsoft Surface
- SBC (Single Board Computers) como Raspberry Pi.
- Sistemas híbridos CPU + GPU NVIDIA Blackwell.
- Microcontroladores, como Raspberry Pi Pico 2.
- Consolas como la Playstation 2 y 3 o la Nintendo Switch.
- ECUs de coches y motocicletas.
- Sensores, actuadores y todo tipo de sistemas integrados.
RISC-V
Descripción: Desarrollado a principios de la decada de 2010, RISC-V destaca en un conjunto de instrucciones fijas, incluso más reducido que ARM, y de mayor eficiencia. RISC-V no tiene restricciones al desarrollo, y cualquiera puede diseñar y producir procesadores de esta arquitectura. Hoy en día existen múltiples tipos de procesadores RISC-V desde microcontroladores, hasta servidores de 64 núcleos, aunque todavía se trata de una tecnología experiental.
Ejemplos de dispositivos:
- Núcleos ARM en Raspberry Pi Pico 2 (híbrido ARM/RISC-V).
- Procesadores de servidor experimentales.
PowerPC
Descripción: Arquitectura diseñada originalmente a finales de la decada de 1990 por IBM y Motorola para su uso por Apple, se sigue usando en dispositivos integrados y servidores de IBM.
Ejemplos de dispositivos:
- Serie original de Apple Mac modernos, como el primer iMac y Mac Pro
- Consolas como la Xbox 360, la Wii y Wii U
Conclusión
En este artículo exploramos las diferentes arquitecturas de procesadores modernas, demostrando que más allá del número de núcleos, cada diseño está optimizado para satisfacer necesidades específicas. Analizamos el CISC (que ejecuta operaciones complejas en una sola instrucción pero es más costoso) y el RISC (más eficiente y económico aunque requiere más pasos para tareas), además de arquitecturas concretas como x86 (dominante en PCs), ARM (prevalente en dispositivos móviles e integrados) y RISC-V (emergente pero experimental). Cada tipo destaca según su propósito, desde servidores hasta consolas de videojuegos, lo que nos permite comprender por qué diferentes tipos de procesadores se utilizan para distintas necesidades tecnológicas.