Tras el éxito del desarrollo de los procesadores de 8 y 16 bits, la tecnología siguió mejorando.
Los ingenieros buscaban constantemente formas de hacer que los procesadores fueran más rápidos y potentes.
Al principio, la principal forma de aumentar el rendimiento era aumentar la frecuencia de reloj de los procesadores.
Cuanto mayor era la frecuencia, más operaciones podía realizar el procesador por segundo.
Sin embargo, a principios de la década de 2000, quedó claro que este enfoque tenía sus limitaciones.
En este artículo, examinaremos las siguientes etapas de la evolución de los procesadores, empezando por la era de los multinúcleo y terminando con una visión aproximada de su futuro. Problemas con los aumentos de velocidad Aumentar la velocidad de reloj permitía a los procesadores funcionar más rápido, pero también hacía que se calentaran considerablemente.
Cuanto más aumentaba la frecuencia, más calor generaba el procesador.
Esto planteó a los ingenieros un difícil problema: ¿cómo hacer que los procesadores fueran más potentes sin convertirlos en pequeños “hornos” que se sobrecalientan y requieren complejos sistemas de refrigeración?
Además, aumentar la frecuencia de los procesadores requería más potencia, lo que no era adecuado para dispositivos móviles como portátiles y smartphones, donde la duración de la batería es un factor crítico.
En consecuencia, los ingenieros tuvieron que buscar un nuevo enfoque para mejorar el rendimiento sin aumentar constantemente la frecuencia. La aparición de los procesadores multinúcleo La idea del multinúcleo fue la solución a este problema.
En lugar de hacer más rápido un único núcleo de procesador, los ingenieros decidieron añadir varios núcleos a un único chip.
Este método permitió distribuir las tareas entre los distintos núcleos para que las realizaran en paralelo.
Por ejemplo, imagina tener varios empleados que puedan hacer un trabajo al mismo tiempo, en lugar de una persona que intente hacerlo todo sola.
Así es más o menos como funcionan los procesadores multinúcleo.
Los primeros procesadores de doble núcleo aparecieron a mediados de la década de 2000.
Tenían dos núcleos que podían trabajar en diferentes tareas simultáneamente.
Esto supuso una mejora significativa, especialmente para las aplicaciones que podían dividir su trabajo en varios hilos.
Los sistemas operativos y las aplicaciones modernas, por ejemplo, ya eran capaces de aprovechar los núcleos múltiples para mejorar el rendimiento. Crecimiento del número de núcleos Con el tiempo, el número de núcleos empezó a crecer.
Aparecieron procesadores de cuatro, seis y ocho núcleos, y esta tendencia continúa hoy en día.
Incluso hay procesadores en el mercado con docenas de núcleos, diseñados para uso profesional o servidores que requieren la máxima potencia.
Los procesadores multinúcleo son especialmente útiles para tareas pesadas como el procesamiento de vídeo, el modelado 3D o los cálculos científicos.
Al mismo tiempo, también mejoran el rendimiento de las aplicaciones cotidianas al permitir que tu ordenador realice varias tareas a la vez sin sacrificar el rendimiento. Procesadores modernos Los procesadores actuales han alcanzado niveles increíbles de complejidad y rendimiento.
Con el desarrollo de la tecnología, los ingenieros han empezado a enfrentarse a nuevos retos.
¿Cómo hacer que los procesadores no sólo sean potentes, sino también eficientes energéticamente?
De hecho, esta pregunta se ha convertido en una prioridad en un mundo en el que los dispositivos móviles como los teléfonos inteligentes, las tabletas y los ordenadores portátiles desempeñan un papel fundamental en nuestra vida cotidiana.
La arquitectura de los procesadores actuales se ha vuelto mucho más sofisticada, y ahora son capaces de resolver tareas extremadamente complejas consumiendo un mínimo de energía.
Pero, ¿cómo se ha conseguido esto? Combinando distintos tipos de núcleos Un enfoque es la arquitectura híbrida.
Implica el uso de distintos tipos de núcleos en un mismo chip.
Algunos núcleos están diseñados para realizar tareas pesadas, como juegos, procesamiento de vídeo, ejecución de aplicaciones complejas, etc. Otros núcleos son menos potentes, pero más eficientes energéticamente, y se encargan de realizar tareas cotidianas, como consultar el correo electrónico, navegar por Internet o trabajar con documentos. En general, se trata esencialmente de un cambio automático entre núcleos en función de la tarea a la que se enfrenten. Si necesitas ejecutar un juego complejo, el procesador activa los núcleos potentes, proporcionando la máxima potencia.
Y si sólo estás leyendo un artículo o escuchando música, se utilizan núcleos de bajo consumo, lo que a su vez consume menos batería. Procesadores móviles En los aparatos móviles, el equilibrio entre potencia y eficiencia no es menos importante. Por ejemplo, en los smartphones modernos, los procesadores suelen tener 6, 8 o incluso 12 núcleos – estos núcleos se dividen de forma similar en dos grupos: productivos y de bajo consumo. El principio de funcionamiento aquí también es similar: conseguir un alto rendimiento en tareas pesadas, como juegos 3D, y al mismo tiempo preservar la energía de la batería durante operaciones más sencillas. Y, por supuesto, las tecnologías de inteligencia artificial también desempeñan un papel importante. Muchos chips tienen núcleos especiales que se encargan de procesar tareas relacionadas con el aprendizaje automático y las redes neuronales. Por eso los smartphones son capaces de reconocer caras, mejorar la calidad de las fotos, traducir textos en tiempo real sin necesidad de conexión a Internet, etc.
Sistemas de refrigeración y ahorro de energía Incluso con una eficiencia energética mejorada, los procesadores siguen generando calor durante su funcionamiento, especialmente bajo carga.
Por eso los ingenieros están desarrollando sistemas de refrigeración cada vez más sofisticados para ayudar a mantener temperaturas de funcionamiento óptimas y evitar el sobrecalentamiento.
En ordenadores y portátiles, puede tratarse de ventiladores o incluso de refrigeración líquida.
En smartphones y tabletas, donde el espacio de refrigeración es limitado, se utilizan métodos pasivos, como tubos de calor o materiales especiales para disipar el calor. Una mirada al futuro.
¿Qué nos depara el futuro? Aunque los procesadores modernos ya son impresionantes en cuanto a sus capacidades, los desarrolladores no se detienen ahí y siguen buscando nuevas formas de aumentar su potencia. Procesadores cuánticos La informática cuántica es un área de desarrollo interesante.
Es decir, se supone que los procesadores cuánticos, que actualmente están en fase de desarrollo, resolverán problemas que no pueden resolverse con los procesadores tradicionales.
Pueden convertirse en una solución revolucionaria en sectores que requieren un rendimiento ultraelevado, como la modelización molecular, el desarrollo de fármacos, la encriptación de datos, etc.
Utilizan los principios de la mecánica cuántica para procesar datos, pero estos procesadores aún no están listos para su uso masivo, y es difícil sobrestimar su potencial. Procesadores neuromórficos Probablemente nunca hayas oído hablar de ellos.
En términos sencillos, se trata de un procesador que no funciona como un chip informático tradicional, sino como un cerebro humano.
Están diseñados para imitar el trabajo de las células nerviosas o neuronas de nuestro cerebro.
Los procesadores convencionales son buenos para realizar tareas secuenciales como cálculos y procesamiento de textos.
Pero cuando se trata de tareas complejas, como el reconocimiento de caras y sonidos, pierden eficacia.
Los neuromórficos, en cambio, son capaces de procesar una enorme cantidad de información a la vez con extrema rapidez, igual que nuestro cerebro.
Utilizan circuitos especiales que imitan las conexiones entre neuronas, y gracias a ello pueden resolver tareas de inteligencia artificial con mucha más eficacia.
Los procesadores neuromórficos aún están en fase de desarrollo, pero su potencial es enorme.
Sin duda son la base de nuevas tecnologías, como los coches autónomos y los robots que pueden aprender y adaptarse igual que los humanos. El desarrollo de la arquitectura 3D Los procesadores tradicionales que ya conocemos están construidos en un plano bidimensional, pero las nuevas investigaciones en arquitectura 3D prometen cambiar esta situación.
En el futuro, podrían constar de varias capas, lo que permitiría colocar más transistores en un espacio más reducido.
Esto ayudará a superar las limitaciones de tamaño y abrirá mayores oportunidades para aumentar su potencia sin aumentar su tamaño físico. Los retos del futuro Mantener la eficiencia energética, la refrigeración y la seguridad de los datos son sólo algunas de las cuestiones que los ingenieros tendrán que abordar en el futuro.
Sin embargo, basándonos en los logros de las últimas décadas, podemos afirmar que los procesadores seguirán evolucionando, haciéndose aún más potentes, eficientes y capaces de más de lo que hoy podemos imaginar.
Así que esto es sólo el principio de un apasionante viaje al mundo de la tecnología que dará forma a nuestro futuro.