La capacidad de cómputo

En los pocos años años que han transcurrido en lo que va del siglo XXI, la tecnología ha dado un avance tal que por cada hombre, mujer y niño existe un dispositivo móvil (un "smartphone") y muchos incluso han llegado a desarrollar cierta dependencia a ellos. Dichos smartphones no son más que ordenadores portátiles con capacidad telefónica, y si tomamos en cuenta que hace unos pocos años los usuarios de ordenadores no eran tan comunes como ahora, los teléfonos eran bastante "tontos" y que hace algunas décadas esa clase de tecnología portátil sólo existía en la ciencia ficción, nos daremos cuenta del gran salto que se ha llevado a cabo, y que al menos por ahora a desembocado en un Sistema Operativo Linux como el más usado sobre la faz de la tierra (me refiero a Android), desbancando al gigante Windows y a la arquitectura ARM igualmente como la más usada por todos, de alguna manera haciéndole competencia a las arquitecturas compatibles con x86, aunque en realidad las prestaciones entre ambas comparadas sean lo suficientemente distintas como para no considerarlo una competencia importante, al menos no desde el punto de vista de la arquitectura de CPU.

Entonces, siendo que existen miles de millones de dispositivos con capacidad computacional en el mundo, todos y cada uno capaces de realizar tareas que para cualquier ser humano serían extremadamente difíciles, y siendo que dichos procesadores no son más que máquinas compuestas por una inmensa cantidad de cables microscópicos, transistores, resistencia y demás, ¿esa capacidad computacional realmente tan impresionante de donde proviene?

La respuesta a la pregunta anteriormente formulada es simple: La capacidad computacional la otorgan esos mismos cables microscópicos, transistores, resistencias y demás, pues a una escala ligeramente mayor conforman "puertas lógicas", que son mecanismos capaces de realizar operaciones lógicas simples y que dependiendo de su interconexión, son capaces de realizar operaciones matemáticas, almacenar información, codificar y decodificar información y un sin fin de cosas.

Sin profundizar mucho en el tema y de manera simple, el diseño de un CPU podría compararse con el diseño de carreteras, con semáforos y demás, donde lo importante es el tráfico de un móvil, direccionando su transcurso segúin convenga; en el caso de un CPU, dicho móvil son bits, que en la era de la computación digital son representados con pulsos eléctricos que parten de algún punto y van a parar en otro, activando y/o desactivando mecanismos según convengan con tal de generar algún resultado.

Configurados de cierta manera, un conjunto de puertas lógicas pueden conformar un circuito de suma de números enteros, conformados de otra manera, un circuito de multiplicación del mismo tipo de números, y si juntamos varios circuitos de la misma naturaleza (operaciones lógicas y aritméticas) obtendríamos un más complejo definido como ALU, además de dicha ALU, un CPU necesita memoria para registrar información de manera temporal, y resulta ser que las puertas lógicas, configuradas de cierta manera, pueden conformar flip-flops ("biestables") y ser capaces de almacenar datos (en bits, obviamente), obteniendo así registros, dichos registros almacenarían información que podrían ser números (representados de manera binaria debido a la naturaleza del mecanismo que los almacenaría) y que podría transmitirse a la ALU para hace algo con ellos, luego, la salida de la ALU podría estar conectada a los registros nuevamente y de alguna manera estar conectada a una memoria externa en caso tal que se requiera, como una memoria RAM (que básicamente funciona igual que los registros, es decir, es un conjunto de flip-flops, sólo que operando a una velocidad inferior), además, de dicha memoria RAM podría cargarse información a los registros internos del CPU y llevar a cabo alguna otra operación en la ALU o en alguna otra unidad operativa presente en el sistema, todo guiado por un programa guardado en alguna otra memoria o en la misma RAM, al final, la información que termine siendo almacenada en la RAM podría resultar siendo música que leída por algún mecanismo capaz, podría ser reproducida; como también podría ser información de video y siendo leída por un mecanismo capaz, podría ser dibujada en alguna pantalla.

Eso, de manera simple, es lo que le da la capacidad de cómputo a un ordenador.
En la actualidad, dicha capacidad se mide en FLOPS, es decir, la capacidad de Operaciones con números de punto flotante (números reales "con coma") por segundo, aunque también existen otros factores a tomar en cuenta como la capacidad de Entrada y Salida.