Fabricando microprocesadores

El microprocesador es un componente electrónico. Es el “cerebro” de los ordenadores: interpreta todas las instrucciones, toma “decisiones”, realiza todos los cálculos que necesite, atiende y controla todos los dispositivos del ordenador. Todo lo anterior lo hace en “su lenguaje” propio: el código binario. Nosotros tenemos el código castellano: 27 letras para formar palabras con las que formamos frases que poseen información. El código binario sólo tiene 2 “letras”: el “0” y el “1” y con ellas se construyen, combinándolas, todas las “palabras” y, finalmente, información que maneja el microprocesador.

Un microprocesador Intel i7 de cuatro núcleos con su encapsulado

El interior del anterior microprocesador con sus cuatro núcleos o “core” (cada uno un cerebro) y las memorias caché, independientes para cada núcleo, con las que intercambian velozmente la información: instrucciones y/o datos que provienen de la memoria RAM que está en la placa base.

Aquí una microfotografía del interior de otro microprocesador. Se distinguen las conexiones que llegan a los “pines” (dorado). También se ve la estructura interna donde hay un procesador y un co-procesador matemático así como caché interna y registros. (Puedes ampliar las fotos haciendo clic en ellas)

Como se explica en el siguiente vídeo, para su fabricación, se parte de un tipo concreto de arena con silicio. Sí, el componente más sofisticado de la tecnología, utilizado en ordenadores, portátiles, móviles, aviones, satélites, coches, algunos electrodomésticos… se hace con arena. Con tratamientos térmicos se transforma en la oblea (finos discos) de silicio puro, que es cortada finamente para construir sobre ella el microprocesador (realmente se construyen muchos a la vez).

Se denomina circuito integrado, debido al hecho de que aúna en su interior millones de componentes de tamaño reducidísimo (escala atómica) para desempeñar sus funciones (hay transistores y muchos componentes electrónicos más). El componente básico es el transistor. Mediante el proceso de fotolitografía se “construye”, a capas, estos componentes electrónicos (como un gran sandwich), minuto 6.0.

Gracias a la investigación científica y la innovación tecnológica, aproximadamente cada 18 meses, se duplica la velocidad de proceso de los microprocesadores (esto se conoce como Ley de Moore), por lo que los precios bajan mucho.

Por otro lado están los super ordenadores, que son otra dimensión de esta máquina automática a una escala difícil de imaginar.

En bachillerato, lo estudiamos más en profundidad en la materia Tecnología Industrial II

Redes inalámbricas más rápidas: Li-Fi

Las redes de ordenadores cableadas con cable coaxial dieron paso a las cableadas de cuatro pares trenzados. Estas, a su vez, están dando paso a las cableadas por fibra óptica. En todo caso, la imperiosa necesidad de mayor velocidad de transferencia de datos hace que las primeras tecnologías vayan desapareciendo.

En cuanto a las inalámbricas, la WiFi (Wireless Fidelity), está siendo amenazada por una nueva tecnología, aún en desarrollo: la LiFi (Light Fidelity). La LIFI, en teoría, será 100 veces más rápida que la WiFi.

(Computer Hoy)

Sabemos usar la tecnología II?

El consumismo se ha instaurado en la sociedad, aunque,  en Navidades es especialmente notable. El móvil o smartphone ha adquirido una enorme relevancia en la ciudadanía de edades desde los 10 a los 70 años, como objeto de consumo. Pero, ¿estamos haciendo un uso correcto de este dispositivo de comunicaciones tecnológico?

La dependencia hacia el móvil de modo no productivo ni útil, la mayoría del tiempo no haciendo nada provechoso pero requiriendo la constante atención al mismo, junto con la ruptura con nuestro entorno próximo (tanto humano como cosas), son las principales actividades que las personas dan al móvil. El móvil NO se creó para esta función. Hay que pensar más allá: ¿saben las personas gestionar su tiempo (tanto el tiempo libre como, en ocasiones, el de trabajo y estudio)?, parece que una parte importante de la población no sabe.

En estos cortos tenemos una precisa descripción de esta situación, ¿es la tuya?:

(“Way Out” de Yukai Du)

(“Are you lost in the world like me” de Steve Cutts)

Superordenadores

Este tipo de máquina está diseñada para el campo del cálculo numérico intensivo. Implementan sistemas matemáticos complejos que, normalmente, simulan o modelizan procesos (naturales o no) basados en leyes físicas, la mayor parte de las veces: los modelos climatológicos predictivos de procesos de largo plazo (efecto invernadero, agujero ozono, contaminación…), modelos aerodinámicos de vehículos en fluidos (aviones, barcos, coches), modelos astronómicos (planetarios, galácticos, de influencia gravitatoria de agujeros negros…), predicciones económicas (macro o microeconómicas), estudios genéticos, químicos, simulación de redes neuronales (inteligencia artificial), dinámica de altas energías (colisionadores de partículas)…

Evidentemente, sus usuarios están en las universidades e institutos de investigación, organismos militares, gubernamentales, empresariales/bancarios.

Actualmente, el superordenador más potente del mundo es Chino. Con toda la tecnología desarrollada íntegramente en China (lo que es una novedad). Se trata del Sunway Taihulight. Posee 41000 procesadores con 260 núcleos y una RAM de 1.3 PetaBytes (Peta= 10EXP15 bytes -1 seguido de 15 ceros-), lo que le permiten una capacidad de proceso de 93 PetaFlops.

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sunway-taihulight

En España, el más potente está en Barcelona -el Mare Nostrum III-, con 6112 Procesadores de 8 núcleos, llegando a los 1.1 PetaFlops de capacidad de cálculo y 2 PetaBytes de almacenamiento.

marenostrum

En Canarias tenemos un superordenador. Está en el ITER, Granadilla. Se llama Teide-HPC (de Fujitsu). Posee 1100 Procesadores de 8 núcleos. Con capacidad de cálculo de 274 TeraFlops (Tera = 10EXP12  -1 seguido de 12 ceros-). Por ahora, es el segundo más potente de España.

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El FLOPS es una unidad de velocidad de proceso: FLoating Operations Point per Second, operaciones en coma flotante por segundo. Nuestros ordenadores personales no utilizan esta unidad tan específica de operación de cálculo. Utilizan ciclos de trabajo por segundo: Hertzios, Hz. Un PC actual estará en los 4 GHz. Esto “equivale” a unos pocos GFLOPS (Giga=1 seguido de 9 ceros, 1EXP9).

Es decir, un PC trabajaría aproximadamente:

4GHz ≈ 1 GigaFLOPS = 0.001 TeraFLOPS = 0.000001 PetaFLOPS

Como último detalle, todos utilizan como sistema operativo el LINUX.

Rosetta y Philae, Tecnología en busca de nuestro origen

Como otros muchos cometas, al cometa 67P (Churyumov-Gerasimenko), se le supone un origen tan antiguo como el del Sistema Solar: un trozo de hielo y polvo muy antiguo. De ahí el interés en saber si posee alguno de los componentes químicos básicos para el inicio de la vida.

Rosetta es una sonda espacial cuyo objetivo es acercarse al cometa utilizando “impulsos” gravitatorios (con la Tierra, Marte) y, en 2014 alcanzarlo para estudiarlo. Fue lanzada en 2004. Llevaba un pequeño módulo adosado: Philae.

Rosetta(Click imagen para ampliar)

 

Philae es un mini-módulo de aterrizaje equipado con diversos instrumentos para estudiar y determinar, “posado” en la superficie del cometa, todo aquello que científicamente sea de interés (allá por 2004 cuando se planeó la misión). Llegó en 2014. Comunicará los datos a Rosetta, que seguirá orbitando al cometa, y será la sonda la que envíe los datos a la Tierra.

(European Space Agency, ESA 2014)

Ciencia y Tecnología, como casi siempre, unidas para aumentar el conocimiento sobre nosotros mismos:

  • Sistemas eléctricos y electrónicos
  • Sistemas de comunicación
  • Sistemas electromecánicos
  • Sistemas informáticos
  • Sistemas automáticos y robóticos. Programación
  • Unidades de energía: captación, almacenamiento, suministro
  • Materiales, estructuras, construcción y diseño

¿Sabes por qué las llamaron Rosetta y Philae?…

Tecnologías de la Información y la Comunicación: TIC

EL MUNDO DE LA INFORMACIÓN

Saber encontrar, tratar, transformar, almacenar, publicar y difundir la INFORMACIÓN es hoy en día fundamental. La actual sociedad se mueve en el mundo de la INFORMACIÓN y las TIC otorgan al individuo la posibilidad y capacidad para desenvolverse eficazmente en la misma. Dominar la INFORMACIÓN permite a las personas el poder de tener ventaja, conocer, tener criterio, ser capaz de contrastar, anticiparse… pero no sólo eso, le permite nuevas formas de generar y compartir el conocimiento así como de organización de todo este proceso de modo colaborativo, virtual, sumativo y más versátil. Como consecuencia, ahorra tiempo.

Por supuesto, los medios físicos y tecnologías de las telecomunicaciones involucradas (ordenadores, redes, tabletas, smartphone, TPC/IP, HTML, CMS…), hay que conocerlos y saber manejarlos para extraer de ellos el máximo rendimiento posible.