AGC, el ordenador que llegó a la Luna

Encuentro via Menéame una página web en la que su autor explica y documenta exhaustivamente cómo ha construido una réplica del AGC, el ordenador de control de vuelo que montaban los módulos de control y LEM del proyecto Apolo

Es fascinante observar cómo el AGC está construído íntegramente mediante cableado de Circuitos Integrados discretos. Una verdadera maravilla de su época, a la que tendré que dedicar más entradas :)

Calor y overclocking. Cálculos teóricos

Este va a ser un post un poquito tangencial a la temática del blog ya que no trata sobre microcontroladores sino microprocesadores hechos y derechos, pero no me resisto a publicarlo porque la inspiración me vino ayer en el Metro. Por cierto: qué gran lugar para meditar ese cómodo y agradable medio de transporte...

En fin, al lío. Sin entrar en muchos detalles, el overclocking consiste en mejorar el rendimiento de nuestro microprocesador haciéndolo trabajar a frecuencias por encima de las especificadas por el fabricante. Las ventajas son evidentes: más rendimiento a coste cero. Pero también existen inconvenientes: perdemos la garantía del micro y lo podemos llegar a quemar, literalmente. Al aumentar la frecuencia de trabajo, el microprocesador disipa más potencia y por tanto genera más calor. Además, a veces no basta con aumentar la frecuencia sino que hay que subir la tensión de alimentación para que el micro funcione.

Pero, ¿cómo afectan estas dos variables (frecuencia y tensión del micro) al overclocking? Vamos a intentar analizarlo teóricamente, empleando conceptos básicos de electrotecnia.

El primero de ellos es el de la potencia eléctrica p:

p = u × i (1)

El segundo es la famosa ley de Ohm:

u = R × i (2)

Combinando astutamente (1) y (2) obtenemos que:

i = u/R ⇒ p = u × u/R ⇒ p = u²/R (3)

Esta fórmula (3) es válida siempre, para cualquier tipo de tensión que apliquemos a un circuito. Ahora bien, ¿qué sucede en el caso específico de un microprocesador? Lo primero que hay que tener en cuenta es que trabajamos con señales periódicas (por lo de la señal de CLK. Además, y esto os lo vais a tener que creer, un semiconductor se comporta a efectos eléctricos como si fuera un condensador. Cuando las magnitudes eléctricas son periódicas, la resistencia eléctrica queda englobada dentro de un concepto más genérico denominado impedancia (Z), en el que se incluyen los factores de resistencia al paso de la corriente debidos a la frecuencia. Es un concepto algo más complejo, pero para el tema que nos ocupa basta decir que la impedancia debida a un condensador se denomina reactancia capacitiva (X_c)

X_c = 1 / (2 × Π × f × C) (4)

Ahora solo falta sustituir (4) en (3) y finalmente obtenemos:

p = 2 × Π × f × C × u²

En general no conoceremos el valor de la capacidad equivalente del microprocesador ya que depende de características constructivas, proceso de fabricación, etc. Pero a efectos cualitativos nos da igual. Agrupamos todas las constantes en una bien gorda llamada K y nos queda la fórmula final:

p = K × f × u²

O lo que es lo mismo: la potencia disipada por un micro depende de la frecuencia a la que trabaje y del cuadrado de la tensión de alimentación (V_core). Así que ya sabeis, amiguitos: ojito con subir la tensión del micro alegremente ;-)

Nociones previas

Realmente el mundo de la electrónica en su estado actual daría no para un blog, sino como mínimo para una web de considerables dimensiones (como el de NASA mismamente) así que ni siquiera me voy a atrever a intentar abarcarlo. Tan sólo me voy a centrar en la electrónica digital y más concretamente en los dispositivos programables. Pero no adelantemos acontecimientos. De momento bastará con introducir unos cuantos conceptos:

Electrónica: rama de la electricidad centrada en el comportamiento de los materiales denominados semiconductores, así como sus aplicaciones.

En rigor, la electrónica abarcaría también el estudio del comportamiento de las válvulas de vacío (sí, esa especie de bombillitas que poblaban los televisores antiguos, y tardaban tanto en calentarse) pero puesto que en la actualidad ocupan un lugar tan marginal en el mercado, me quedaré con la definición que he propuesto.

Dentro de la electrónica podemos distinguir diversas áreas, entre las que destacan las siguientes:

• Electrónica analógica: centrada en el tratamiento de señales eléctricas situadas en un rango contínuo de valores.
• Electrónica digital: dedicada al tratamiento de señales eléctricas cuyo rango de valores es discreto, es decir, únicamente pueden tomar un número finito de valores (comunmente 2)
• Electrónica de potencia: encargada del tratamiento de magnitudes eléctricas cuyos valores se sitúan muy por encima de los de la electrónica analógica, es decir, el ámbito de la energía eléctrica (generación, transmisión y consumo)

Comparación entre señal analógica (izquierda) y digital (derecha)

Ya he comentado anteriormente que éste blog se centrará en la electrónica digital, cuyos conceptos previos iré desgranando en los siguientes posts. Sin embargo ocasionalmente también me ocuparé del resto de áreas puesto que todas ellas se hallan íntimamente relacionadas de forma que a veces resulta difícil determinar donde empieza una y termina la otra.

Y hasta aquí llego hoy con los conceptos previos. Los siguientes posts serán de este estilo ya que considero que es necesario sentar una buena base antes de entrar en materia (y en la diversión :P ). Espero que no se haga demasiado pesado

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¡Empezamos!
Echa un vistazo a tu alrededor. Si miras con atención, te darás cuenta de que ahora mismo en torno a tí hay una buena cantidad de cacharros electrónicos: el propio ordenador con el que estás accediendo aquí, el teléfono móvil, la televisión, etc. Y en el interior de la mayor parte de ellos hay unos pequeños cacharritos negros. Los hay de todos los tamaños, formas, marcas y funciones, y en la mayor parte de los casos no tenemos ni idea de lo que hacen.
Pues bien, el objetivo de este blog es acercarte al mundo de esos pequeños chips para que entiendas qué son, cómo funcionan, su evolución y su futuro. Evidentemente este objetivo es ambicioso, y no sé si llegaré a cumplirlo o me quedaré por el camino. Solo el tiempo lo dirá.

Espero que os guste. ¡Que la tecnología nos sea propicia!