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

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.

Energía para el Siglo XXI

Cada año, la demanda de energía eléctrica es mayor. Incluso se ve incrementada en aquellos países, emergentes, donde este tipo de recursos no venía siendo habitual.

Canarias (Aquí puedes ver el consumo eléctrico por islas en tiempo real)

Las fuentes de energía fósiles supusieron para la Humanidad el impulso necesario para construir las sociedades modernas. No obstante el precio medio ambiental ha sido considerable. Actualmente sus reservas se inclinan más hacia su ocaso.

Las energías alternativas renovables, suponen una ayuda a la ingente demanda de energía actual. Pero no alcanzan aún a sustituir a las fuentes fósiles. Se ha avanzado mucho con ellas pero siguen siendo variables y, mayoritariamente, necesitan grandes superficies para obtener potencias energéticas importantes.

La energía nuclear de fisión, la que utilizan las centrales nucleares actuales, al margen de los graves y puntuales accidentes ocurridos en su corta historia, sigue no siendo renovable y, en el mismo nivel problemático, genera residuos radiactivos de considerable peligro para la vida y que perdurarán muchos cientos o miles de años.

¿Cómo es la energía que nos merecemos?. La de la reacción nuclear de fusión

El estudio es de tal nivel de complejidad y de tal magnitud que ha de realizarse en consorcio de muchos países (España incluida). La fundamentación científica está clara hace mucho tiempo. Lo complejo es la Tecnología para implementar todo ello: materiales, controladores, sensores… todo ello es el Proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor).

 

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?…

Alumnado de TIC: entrevista a Steve Wozniak

Pues estos días hemos analizado la creación y el desarrollo de la arquitectura de ordenadores personales y aquí tenemos a uno de los padres entrevistado sobre aspectos tecnológicos actuales centrados en las TIC:

Artículo El País

Wozniak

 

Lo que estas mentes visionarias aportan, matizan u observan siempre debe ser meditado.

Luego dicen que la tecnología espacial no sirve de nada…

Pues la notica deja claro que se ha alcanzado un récord en la transmisión de datos gracias a modificar la tecnología de la misma. Utilizar ondas de frecuencias ópticas en lugar de las frecuencias de radio.

Como todo esto se hace en el contexto espacial, siempre aparecen los detractores de estas inversiones. El caso es que la tecnología que se desarrolle, de un modo u otro, terminará por adaptarse a las transmisiones terrestres.

Internet, poco a poco se acerca a su límite tráfico de datos. Este récord revolucionaría y elevaría dicho límite.

Noticia El País

Realidad Aumentada

Parece que el mundo no es suficiente… La RA combina lo virtual y lo real para “enriquecer” la experiencia sensorial.

Desde luego que en determinados campos, sobre todo profesionales, el poseer más información que la de nuestros sentidos es una ventaja. Esperemos que no ocurra como en muchas aplicaciones informáticas donde la necesidad no existe y termina por “inventarse”.