Unidad 3 - Micro-procesadores y Memoria

1. CPU y evolución histórica

La CPU (Unidad Central de Procesamiento) es el cerebro del ordenador. Se encarga de ejecutar instrucciones y procesar datos mediante el ciclo:

Fase	Función
Fetch	Obtiene la instrucción desde RAM
Decode	Interpreta la instrucción
Execute	Ejecuta la operación

Evolución histórica

1971 → Intel 4004.
1978 → Intel 8086 y arquitectura x86.
1993 → Intel Pentium.
2006 → Core 2 Duo y era multi-core.
2017 → AMD Ryzen revoluciona el mercado.
Actualidad → CPUs de 5nm e IA integrada.

La evolución de las CPUs ha seguido la famosa Ley de Moore: duplicar transistores aproximadamente cada 2 años.

Más GHz NO siempre significa mejor rendimiento. La arquitectura y caché también son fundamentales.

Mini-test

¿Qué hace la fase Decode?

2. Litografía y procesadores multi-core

La litografía mide el tamaño de fabricación de los transistores en nanómetros (nm).

Litografía menor	Ventajas
7nm → 5nm	Más eficiencia y menos calor
Más transistores	Mayor potencia
Menor voltaje	Menor consumo energético

Procesadores multi-core

Las CPUs modernas integran múltiples núcleos capaces de trabajar en paralelo.

Single-core → Un solo núcleo.
Dual-core → Dos núcleos.
Quad-core → Cuatro núcleos.
Multi-core → Muchos núcleos.

Los núcleos múltiples mejoran multitarea, edición de vídeo y virtualización.

No todos los programas aprovechan muchos núcleos.

Mini-test

¿Qué ventaja tiene una litografía más pequeña?

3. Intel vs AMD

Durante años Intel dominó el mercado, hasta la llegada de AMD Ryzen en 2017.

Intel	AMD Ryzen
Mayor dominio histórico	Más núcleos a menor precio
Gran rendimiento gaming	Excelente multitarea
x86 tradicional	Innovación agresiva

Impacto de Ryzen

Más competencia.
Bajada de precios.
Más núcleos en consumo.
Mejor rendimiento multi-core.

La competencia Intel vs AMD impulsó una enorme evolución del hardware.

Un procesador caro no siempre es la mejor opción para gaming.

Mini-test

¿Qué destacó especialmente en Ryzen?

4. Arquitectura interna CPU

Componentes internos

Componente	Función
UC	Coordina instrucciones
ALU	Realiza cálculos matemáticos y lógicos
Registros	Memoria ultrarrápida interna
Caché	Reduce acceso lento a RAM

ALU

La Unidad Aritmético-Lógica realiza operaciones matemáticas, comparaciones y lógica binaria.

Unidad de Control

Es el “director de orquesta” del procesador. Coordina el flujo de datos y señales.

Los registros son la memoria más rápida de todo el sistema.

La CPU no accede directamente al SSD para cálculos rápidos; primero usa caché y RAM.

Mini-test

¿Qué componente realiza cálculos matemáticos?

5. Memoria caché y jerarquía

La caché es una memoria extremadamente rápida integrada dentro del procesador.

Nivel	Características
L1	Muy rápida y pequeña
L2	Más grande, algo más lenta
L3	Compartida entre núcleos

Jerarquía de memoria

Registros CPU
Caché L1/L2/L3
RAM
SSD/HDD

Cuanto más rápida es la memoria, más cara y pequeña suele ser.

La caché L3 es especialmente importante en gaming.

Mini-test

¿Cuál es la caché más rápida?

6. Arquitecturas CISC y RISC

CISC	RISC
x86 Intel/AMD	ARM Apple y móviles
Instrucciones complejas	Instrucciones simples
Hardware más complejo	Mayor eficiencia energética

Apple Silicon

Apple demostró que ARM puede competir en ordenadores de alto rendimiento gracias a Apple Silicon.

Mayor eficiencia por vatio.
Menor consumo.
Excelente autonomía.
Arquitectura unificada.

ARM domina smartphones y ahora también está creciendo en PCs.

RISC NO significa automáticamente “más potente”.

Mini-test

¿Qué arquitectura usan la mayoría de smartphones?

7. Memoria RAM y generaciones DDR

La RAM es la memoria temporal de trabajo del sistema.

Tipo	Características
DDR3	Obsoleta actualmente
DDR4	Estándar actual más extendido
DDR5	Mayor velocidad y eficiencia
LPDDR	Bajo consumo para portátiles y móviles

Características importantes

RAM = memoria volátil.
Se borra al apagar el PC.
DDR4 y DDR5 son incompatibles físicamente.
LPDDR prioriza batería y eficiencia.

DDR5 duplica el ancho de banda respecto a DDR4.

Más RAM no siempre significa más velocidad.

Mini-test

¿Qué significa que la RAM sea volátil?

8. Dual Channel y perfiles XMP/EXPO

Dual Channel

Permite que la CPU acceda simultáneamente a dos módulos RAM, duplicando el ancho de banda.

Configuración correcta

Instalar módulos en A2 y B2.
Usar kits idénticos.
Evitar mezclar marcas y latencias.

XMP / EXPO

Tecnología	Fabricante
XMP	Intel
EXPO	AMD

Permiten activar automáticamente la velocidad anunciada de la RAM.

Activar XMP/EXPO puede aumentar mucho el rendimiento.

Sin XMP/EXPO, la RAM suele funcionar a velocidad reducida.

Mini-test

¿Qué hace Dual Channel?

9. Benchmarks y comparativas

Los benchmarks permiten medir objetivamente el rendimiento del hardware.

Benchmark	Uso
Cinebench	Rendimiento CPU
Geekbench	Comparativa multiplataforma
CPU-Z Bench	Pruebas rápidas CPU
AIDA64	RAM y caché

Tipos

Benchmarks sintéticos.
Benchmarks de mundo real.
FPS en videojuegos.
Renderizado y edición.

Cinebench diferencia rendimiento Single-Core y Multi-Core.

No compares puntuaciones entre programas distintos.

Mini-test

¿Qué benchmark es famoso para probar CPUs?

10. Mitos, errores y resumen final

Mitos importantes

Más núcleos ≠ siempre más rendimiento.
Más RAM ≠ PC más rápido automáticamente.
ARM ≠ siempre superior a x86.
Benchmarks ≠ experiencia real absoluta.

Errores típicos de examen

Error	Corrección
Confundir RAM con almacenamiento	RAM es memoria temporal
Confundir caché y RAM	La caché está dentro de la CPU
Comparar benchmarks distintos	Solo comparar mismo software

Resumen clave: CPU + caché + RAM + arquitectura trabajan conjuntamente.

El equilibrio del sistema es más importante que un único componente extremadamente potente.

Mini-test final

¿Qué memoria está integrada dentro de la CPU?