Frecuencia de reloj

La frecuencia de reloj indica la cantidad de bits emitidos por segundo. Cada ciclo se nutre de esa frecuencia que, adecuadamente organizada irán componiendo las unidades de información coherentes.

Generalidades

Es la velocidad base por la que un ordenador realiza sus operaciones más básicas, como sumar dos números o transferir el valor de un registro a otro. Se mide en ciclos por segundo (hercios).

Los diferentes circuitos integrados de un ordenador pueden estar sincronizados a diferentes frecuencias de reloj. Así, dentro de una misma placa, tenemos el bus de memoria, el bus gráfico, el bus de interfaz humana... hay diferentes subsistemas, cuyas frecuencias parciales nutren el sincronismo de la frecuencia principal. Cuando se usa el término frecuencia de reloj aplicado a un ordenador, suele sobreentenderse que se refiere la velocidad de funcionamiento del procesador principal que orquesta a todos los demás subsistemas.

En el contexto de la electrónica digital, más concretamente en la secuencial, es la frecuencia de la señal de reloj que, enviada a todos los dispositivos, sincroniza la operación de los mismos.

Inicio de un sistema digital de ordenación automática de la información

Según apretamos el botón de encendido, lo primero que entra en funcionamiento es el reloj, cuya primera ráfaga de ceros y unos completamente desorganizada y alterna: 01010101010101... van a parar por defecto al firmware instalado en eprom, flash o cualquier otro soporte sólido que contenga el disparador de inicio de secuencia de activación de hardware (de ahora en adelante lo llamaremos firmware).

En un ejemplo totalmente acontextual de la tecnología comercial, pero con un alto contenido didáctico, se puede decir que, las primeras ocho ráfagas de relog las interpreta el firmware de placa, en donde contiene las instucciones básicas de posicionamiento de cabezas de disco duro, detección de dispositivos instalados, direccionamiento de los primeros bloques de memoria ram y localización de las interrupciones (irqs), canales (dmas), y demás vias de comunicación entre la chipset, el microprocesador, la ram, el resto del hardware y los elementos de interfaz humana (teclado, ratón, puertos, etc).

Con cuanta más velocidad se generen los ceros y unos alternos, más velocidad por la via directa se consigue en la cpu. Los primeros modelos de ordenadores personales, basaban su velocidad en aumentar la frecuencia de relog, hasta que el aumento del proceso de bits por segundo introdujo lo que se denomina la fragmentación de la información. Esto hacía perder demasiados ciclos en reorganizar los huecos de bytes sin usar, por lo que el aumento de velocidad directa dejó de ser algo por lo cual innovar de forma competitiva, centrando el desarrollo en memorias cache, bufferes, tecnologías hipertreading, memorias pipeline, etc...

Solucionados los problemas de las tecnologías de 32 bits y creando un mercado estable en lo que se refiere a rendimiento de proceso de la información, se continuó con la innovación en lo referente al overclock, entrando en problemas físicos como es la barrera de la temperatura. Esta barrera obligó a usar materiales semiconductores con una tensión de disparo cada vez menor, y aun cuando esto supuso en si mismo una barrera (la del gigahercio y medio), se introdujeron tecnologias de disparo por corriente, aumentando la velocidad hasta los 3,5 gigahercios con un sistema de disipación razonable para una computadora de andar por casa.

Actualmente, de aumentar la frecuencia, se corre el riesgo de inducción de la señal en los canales internos de comunicación y un estres por fem-fcem que supondría una resonancia interna que elevaría las temperaturas a niveles no asumibles por los disipadores de aire, y aun usando disipación líquida, los rendimientos serian muy inferiores a lo esperado. Estas corrientes parásitas no son aislables dadas las microdistancias asumidas en una placa base. Se espera poder usar tecnología de semiconducción de carbono-silicio y poder empezar a hablar de super conducción a temperaturas de unos -30º celsius (lo que un congelador de altas prestaciones de un hogar puede llegar a rendir). Comenzariamos a hablar de refrigeración por gas. No obstante, los tiempos de desarrollo compiten con una computación hibrida entre la computación cuantica y binaria, pues al lograr un conductor con características de superconductor a -30º celsius, se comenzaría a formar los llamados pares de cooper, que de ser tratados como elementos de información abririan un nuevo paradigma a medio camino entre la informatica binaria y la cuantica.

Overclocking

En los primeros modelos en donde el diseño electrónico disponía el procesador principal como encargado de realizar todas las tareas, y el resto de los subsistemas como subordinados, se podía mejorar hasta cierto límite el rendimiento del sistema en general forzando la frecuencia de reloj y cambiando el hardware de disipación de temperatura (lo que se llamaba overclock). Esta práctica se abandonó en el momento que, si la frecuencia de reloj principal no era fraccionaria con las demás frecuencias en la unidad llamada 'click', y que establecía el múltiplo por el cual la frecuencia base podía ser multiplicada. Gradualmente, según las velocidades de reloj iban mejorando el rendimiento, overclockear un procesador podía suponer la inestabilidad de todo el sistema en el momento que el sofware trataba de ejecutarse, produciéndose una fragmentación en los datos y la consecuente pérdida de la integridad y corrupción de los datos. Ello ponía de manifiesto, en los sistemas operativos, bug's de funcionamiento. También supuso la necesidad de introducir memorias caché de diferentes niveles y aumentó el riesgo de que un mal diseño de placa hiciese fallar el sincronismo de datos; así como que en un inicio y a falta de un estandar, los fabricantes de periféricos no pudieran hacer funcionar sus dispositivos de forma universal, teniendo que acudir al fabricante a pedir las especificaciones de su hardware. Esta tendencia en la evolución de la electrónica de computación personal, introdujo la necesidad, en los entornos de alto rendimiento, de introducir equipos previamente testados y armonizados en su hardware y software, naciendo el concepto, para el caso de los PC's, de maquetación de la estación de trabajo.

Maquetación de sistemas (para entornos de alto rendimiento)

Los ajustes entre el software y el hardware, hacen de la maquetación un trabajo que da como resultado un paquete completo, un paquete ofimático base preparado para estar 8 horas funcionando a todo rendimiento sin que ello suponga una inestabilidad en el puesto de trabajo. La maquetación real, va más allá de la creación de una imagen ghost del disco duro y de la reinstalación del sistema en aquellas estaciones que fallan; es toda una labor de laboratorio de pruebas, donde se crean fórmulas maestras adaptadas al entorno real de trabajo con el menor de los costes posibles, tanto en hardware como en software, a pesar de que el 'laboratorio' en sí mismo supone un encarecimiento del producto final, se amortiza si se cumple el periodo de garantía, al promover una producción exenta de fallos en las 8 horas de trabajo por jornada.

Enlaces externos

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