¿Qué es la velocidad de la CPU?

La velocidad de la CPU, o la velocidad de la unidad central de procesamiento en una computadora, es esencialmente la velocidad a la cual la computadora puede realizar los cálculos que se le envían a través de instrucciones del programa de software cargadas en la memoria volátil de acceso aleatorio (RAM). La velocidad del procesador está limitada por la cantidad de transistores integrados en un procesador, las conexiones paralelas a otros procesadores, la capacidad del bus para transmitir datos de un lado a otro de la CPU a la memoria y otras especificaciones de hardware. La mayoría de las CPU también tienen sus propios registros de memoria para realizar cálculos centrales localmente, sin tener que transmitirlos a través de un bus a otro componente de hardware y viceversa.

Los procesadores de computadora en los sistemas actuales son capaces de operar a un ritmo tan rápido que las limitaciones de rendimiento en la mayoría de las computadoras personales están mucho más ligadas al cuello de botella de la capacidad del bus. La cantidad de RAM disponible y el diseño del software que está accediendo al sistema también son más críticos que el rendimiento real de la CPU. La capacidad de subprocesamiento múltiple en el diseño de la CPU es otro factor clave de velocidad, que es la capacidad de la CPU para realizar múltiples tareas en un entorno de ejecución compartido en la CPU, por lo que debe almacenarse y recuperarse menos información de la memoria durante las operaciones del programa.

Los aficionados a menudo cambiarán lo que se conoce como la velocidad del reloj en una CPU, haciendo overclocking del dispositivo. Parte de lo que determina la velocidad de la CPU en una computadora es su velocidad de reloj, o velocidad de reloj, que es el número de ciclos de reloj, en función del reloj interno de la computadora, que la CPU necesita para realizar una instrucción. Las CPU idénticas pueden tener tasas de rendimiento muy diferentes si una está sincronizada, por ejemplo, para sumar dos números en 10 ciclos, donde la otra CPU realiza el mismo cálculo en ciclos de 2 relojes.

Si bien el overclocking de la CPU de una computadora lo sacará de la sincronización con la velocidad del bus, puede aumentar considerablemente el rendimiento de la CPU en sistemas más antiguos que se han mejorado con nuevas arquitecturas de bus. Sin embargo, los procesadores más nuevos no se beneficiarán de los cambios en la velocidad del reloj, ya que ya están operando a un nivel muy superior al que pueden manejar el bus y la memoria de la computadora. Con la velocidad de la CPU en el rango de varios gigahercios, se realizan miles de millones de cálculos por segundo. Por lo tanto, una CPU de 2,4 gigahercios puede ejecutar 2,4 mil millones de cálculos por segundo, mientras que un bus típico de interconexión de componentes periféricos (PCI) de 32 o 64 bits se ejecutará en el rango de 127 a 508 megabytes (millones de bytes) por segundo.

Otro factor limitante para la velocidad de la CPU, ya sea overclockeado o no, implica la capacidad de todo el sistema informático de disipar el calor del procesador, ya que el aumento del calor genera una barrera térmica para la transmisión de señales eléctricas en el transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal ( MOSFET) diseños de CPU. Los procesadores más rápidos requieren fuentes de alimentación de mayor potencia, lo que se traduce en una mayor generación de calor. Los disipadores de calor, que actúan como minirradiadores, se construyen sobre la superficie de los procesadores para disipar el calor por conducción, y los sistemas de ventiladores dentro de la carcasa de la computadora también lo llevan por convección.

Ejecutar múltiples procesadores en paralelo para compartir cálculos de datos en una computadora ahora es un enfoque común con la mayoría de las computadoras para aumentar la velocidad de la CPU. En sistemas avanzados, la refrigeración líquida también está involucrada para mantener la CPU a una temperatura estable. Las supercomputadoras muy avanzadas utilizan miles de procesadores que funcionan en paralelo y se enfrían con nitrógeno líquido o helio líquido a temperaturas de alrededor de -452 ° Fahrenheit (-269 ° Celsius), con velocidades de reloj que alcanzan más de 500 gigahercios, o 500 mil millones de cálculos por segundo.