Las siglas CPU derivan de las palabras en inglés Central Processing Unit (Unidad de Procesamiento Central) y hace referencia a lo que se podría considerar el corazón de los ordenadores. Su función es interpretar las instrucciones de un programa informático, haciendo que los ordenadores funcionen.
La historia de la CPU
Aunque este término es usado desde los años 60, el CPU es un elemento que estuvo presente desde las primeras maquinarias que dieron lugar a la informática hasta la actualidad, cambiado drásticamente su implementación a lo largo del tiempo, pero dejando intacta su función e importancia. Con mejoras en su seguridad y eficacia, de la mano de otras modificaciones, mantuvo su papel relevante dentro de la industria microinformática.
Actualmente, la CPU es un microprocesador de un solo chip con un reducido tamaño y que es adaptable a cualquier tipo de ordenador. Esta CPU se encarga de interpretar las instrucciones de un programa informático mediante operaciones aritméticas, lógicas y de entrada y salida del sistema.
El inicio de la CPU
A pesar de que los CPU actuales no se parecen en nada a los primeros que se fabricaron, siguen manteniendo su esencia y su función fundamental dentro de los ordenadores. Se puede considerar que el inicio de la CPU se da con los ordenadores de programa almacenado, distinto a modelos como el ENIAC, que era un ordenador de programa fijo ya que debía ser recableado manualmente para que pudiera realizar distintas tareas.
Por lo tanto, es más adecuado relacionar la CPU, que permite la ejecución de un software, con el programa almacenado en los ordenadores cuyos inicios se remontan al año 1949. En esa época nace EDVAC, un ordenador que podía realizar una cierta cantidad de instrucciones sin tener que configurarlo cada vez mediante el cableado. Aunque la idea para EDVAC fue esbozada por el matemático John Von Neumann en el año 1945, se disputa el primer puesto del ordenador de programa almacenado con el prototipo de la Máquina Experimental de Pequeña Escala de Mánchester, de 1948, y el ordenador Manchester Mark I, también de 1949.
Con la instalación del programa almacenado nace entonces un nuevo concepto: el de CPU, acuñado recién una década más tarde. Con este nuevo avance, el programa que contenía el ordenador podía ser fácilmente cambiado, reemplazando el contenido de la memoria sin necesidad de volver a configurar el equipo. Este avance representó un gran ahorro de tiempo e hicieron que los ordenadores fueran más sencillos de manejar. En estos ordenadores, se utilizaba el mismo espacio de memoria para el almacenamiento y los programas de la CPU.
En sus inicios, se desarrollaba una CPU a medida para cada modelo de ordenador distinto, teniendo en cuenta las instrucciones que debía contener. Actualmente, se ha estandarizado la producción de CPUs que se adaptan a varios propósitos y sumado a la disminución en tamaño de este elemento, impulsado principalmente por el uso del circuito integrado, hoy puede aplicarse en muchísimos tipos de maquinarias, lo que hace que esté presente hoy en día en muchos de nuestros aparatos tecnológicos.
Los transistores y microprocesadores
Con los distintos avances informáticos, el diseño de la CPU fue mejorando, aumentando sus posibilidades y disminuyendo su tamaño. Con el transistor, se realizaron muchas mejoras dentro del diseño de la CPU, cada vez más pequeñas y potentes. A partir de los años 60, con este avance se pudieron construir CPUs más confiables y complejas mediante tarjetas de circuito impreso, en lugar de tubos de vacío y relés eléctricos que eran menos fiables y más frágiles.
En esta época era común fabricar muchos transistores en un espacio compacto, lo que derivó en la creación del circuito integrado (o IC, Integrated Circuit) que permitía la construcción de CPUs más pequeñas y que consumieran una menor cantidad de energía. Los circuitos integrados comienzan a ser más económicos y eficientes y son agregados a ordenadores, calculadoras y relojes eléctricos, entre otros aparatos.
En el año 1964, IBM desarrolló la arquitectura de ordenador System/360, que permitía la adaptación a distintos modelos variando en velocidad y desempeño, abriendo las puertas a la compatibilidad entre ordenadores. Esta arquitectura se volvió entonces muy popular, dominando el mercado durante décadas y sentando una base para los ordenadores actuales. Los ordenadores basados en transistores presentaban grandes ventajas para la CPU, ya que permitía que ésta operara a gran velocidad por tener el circuito integrado híbrido (HIC) que creó IBM.
Las necesidades de la industria de incorporar cada vez piezas más pequeñas y potentes dió lugar a que en los años 70 se inventaran los primeros microprocesadores comerciales dentro de la empresa Intel. En el año 1971 se lanza Intel 4004 de 4 bits y 16 pines que operaba a una frecuencia de 740 KHz. Para esa época todos los ordenadores contaban con un circuito integrado y la competencia recaía en la disminución del tamaño de sus transistores, cada vez más pequeños y fuertes.
Para que os hagais una idea de la potencia del primer CPU 1000Khz son 1 Mhz y 1000Mhz son 1Ghz las CPU's modernas funcionan a 4Ghz.
Además de Intel, otra empresa tomó ventaja del nuevo mercado de los microprocesadores y esta es la conocida AMD o Advanced Micro Devices, que primero fueron aliados hasta los años 90, pero luego se convirtieron en competidores y continúan siéndolo hasta el dia de hoy.
Ya con los microprocesadores dentro del juego y la cantidad de empresas fabricantes de ordenadores que surgían, el mercado de la microinformática dio un salto abismal, llegando al terreno de los ordenadores personales y poniendo al alcance del público general esta máquina, que crece en importancia cada día dentro de nuestra vida cotidiana.
Multiprocesamiento y nuevas aplicaciones
Aunque antes un ordenador contenía sólo una CPU, con los avances tecnológicos y las mejoras en su construcción se empezaron a comercializar ordenadores con más de una CPU, llamado multiprocesamiento. Este refiere a la utilización de dos o más CPUs para la ejecución de programas, lo que amplía las posibilidades de los ordenadores.
Además, podemos encontrar hoy los procesadores multinúcleo, combinando dos microprocesadores independientes que funcionan dentro del mismo circuito cerrado y permite crear este multiprocesamiento del que hablábamos anteriormente.
Actualmente, las empresas pioneras dentro del campo de los microprocesadores siguen siendo las líderes en la comercialización de CPUs. Muchas cosas han cambiado para Intel y AMD en las últimas décadas, pero su producción e innovación continúan intactas. Como muchos avances tecnológicos, la CPU tuvo un inicio pequeño y limitado, pero que dio paso a un gran cambio que revolucionó la industria de la informática, posibilitando la creación de ordenadores cada vez más pequeños, eficientes y económicos.
Pese a la modernización de las CPU el silicio sigue siendo el material mas usado y esta limitado en frecuencias, podemos observar que pese al paso de los años las frecuencias a penas se han movido. En el año 2004 podíamos ver frecuencias cercanas a los 4Ghz en los Pentium 4. La mayoría de CPU domesticas en 2019 no superan los 4Ghz.
El siguiente paso para avanzar en la potencia de procesamiento se considera en el paso a ordenadores cuánticos que substituirán los bits por qubits. Como siempre los gigantes de la informática que ya revolucionaron el mundo de la informática en su día, compiten en una lucha contrarreloj por quien será el primero en presentar un ordenador cuántico funcional.
A día de hoy hay varias empresas como IBM y Wave Systems que ya tiene sus ordenadores cuánticos pero de momento no dan con el algoritmo para exprimir el potencial absoluto.
Los ordenadores cuánticos son muy costosos de fabricar y las condiciones que se tiene que dar son muy especiales, para que os hagáis una idea trabaja a una temperatura de -273ºC fresquito no?
Como ya vimos en el pasado, 60 años mas tarde volvemos a los ordenadores enormes y la lucha entre empresas por conseguir ser pioneros en su campo.
Como fanáticos de la tecnología en YeaBit informática estamos ansioso por ver como evoluciona el mundo cuántico que nos abrirá las puertas a la inteligencia artificial de forma impensable.
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