El hardware requiere energía eléctrica para funcionar y esta se ha de distribuir de manera correcta por la circuitería de los diferentes componentes. Una tarea que en principio nos parece trivial, pero que requiere del uso de circuitos integrados especializados en esta tarea, los PMIC. En este reportaje os explicaremos que son y por qué son esenciales en tu PC o consola.
Todos los circuitos integrados en una placa de hardware requieren ser alimentados y si miramos la configuración de pines de cada uno de ellos veremos que parte de ellos están pensados no para enviar o recibir datos, sino para alimentarlos eléctricamente y que funcionen. Además, en esa misma placa podemos encontrar una gran cantidad de conversores de reguladores del voltaje, condensadores y demás piezas de electrónica analógica que hacen que la gestión de la energía que se distribuirá por la placa.
A la hora de diseñar un hardware no solo se tienen en cuenta la posición de los elementos según la arquitectura, sino que esto también condicionará la forma en la que distribuyamos los raíles alrededor de la misma, no solo de cara a la distribución de la información, sino también de la electricidad que hace funcionar todo el sistema.
¿Qué es un PMIC?
Las siglas PMIC significan Power Management Integrated Circuit o en español Circuito Integrado de Gestión de Energía. Se utilizan para simplificar lo que es la distribución de la circuitería en el hardware de una manera muy sencilla de explicar. Cada uno de ellos recibe una sola fuente de energía y se encarga de dividirla y distribuirla para diferentes elementos.
A día de hoy los circuitos de cara a tener una mayor gestión de la energía tienen más de un raíl de alimentación eléctrica, por lo que van a tener varios pines para ello. Por ejemplo cuando una CPU o una GPU se colocan en modos de bajo consumo lo que se hace es cambiar el raíl de alimentación y para ello es importante el PMIC, ya que el procesador únicamente tiene que avisar al gestor de energía que deje de alimentar un pin para alimentar a otro, todo ello sin tener que apagar la unidad de proceso que hace la petición tenga que dejar de trabajar.
En general, cuando encendemos y apagamos un componente de hardware o simplemente aumentamos o reducimos su nivel de consumo se hace servir un PMIC. No solo a nivel de varios chips en un circuito, también incluso dentro de mismo circuito integrado como puede ser un procesador. No en vano, son esenciales para las funciones de overclock, velocidad de Boost y un largo etcétera.
¿Cómo es un PMIC?
Un PMIC incluye una serie de elementos para realizar sus funciones entre las que se incluyen:
Regulación del voltaje, ya que en la variación de la velocidad de reloj de los procesadores y la memoria el voltaje está directamente relacionado. El PMIC es el encargado de hacer que el procesador reciba el voltaje adecuado en cada momento y que no se produzca una sobrecarga.
En algunos PMIC se incluye la gestión de la energía con la que una batería alimenta el sistema. Esto es importante de cara a ordenadores portátiles, smartphones, tablets e incluso periféricos.
Nos podemos encontrar casos donde aparte de la gestión del voltaje el circuito integrado de gestión de energía también tenga la capacidad de variar la velocidad de reloj a la que funciona el procesador o memoria a la que están conectados.
Muchos utilizan un reloj a tiempo real, para una mayor comunicación de los tiempos exactos en los que ha de mantener los voltajes y las velocidades de reloj altas.
El último punto se explica de forma sencilla, los circuitos integrados cuentan el tiempo en pulso, donde cada pulso es un ciclo de reloj. No podemos olvidar que la frecuencia es la inversa del tiempo, pero en el mundo real y por estándar contamos los tiempos por el sistema internacional. El hecho de que exista un reloj a tiempo real en un PMIC es esencial de cara a la gestión de la energía.
¿Cuáles son sus otras funciones?
Los PMIC no solamente nos los encontramos dentro de chips o en la placa base de estos, sino que nos los podemos encontrar dentro de fuentes de alimentación donde su trabajo principal es proteger al hardware de subidas de tensión. Si tenéis la suerte de tener una fuente de alimentación con certificación 80 Plus Gold o superior con medidas de protección dadle las gracias a una de estas piezas de hardware de las que estamos hablando.
Y sin salirnos de las fuentes de alimentación, también nos permiten utilizar varias de ellas. Por ejemplo puede que estemos ante un portátil con un conector USB-C para carga rápida y uno normal. Gracias al PMIC podemos usar ambos sin problemas para cargar el PC y sin salirnos del USB también son clave para la alimentación de los periféricos que se encuentran conectados a nuestro ordenador, y no solo los que emplean el bus de serie universal, sino también los que van conectados a los puertos PCI Express y SATA.
Por lo que se encuentran en todas partes y son los responsables no solamente de gestionar la energía de las diferentes partes de tu PC, sino que este no acabe por una sobrecarga.
El microcontrolador dentro del PMIC
Cada PMIC tiene en su interior un microcontrolador y, por tanto, dispone de un procesador autocontenido con su memoria RAM y ROM programable que ejecuta un programa de manera recursiva. No obstante es posible actualizar dicho programa y el funcionamiento del PMIC haciendo uso de una interfaz I2C que estos suelen integrar para ello.
Se ha de tener en cuenta que el PMIC opera completamente aislado del sistema, por lo que no es un periférico o un componente del mismo que tenga relación directa con la CPU. Así pues su microcontrolador ejecutará un programa interno u otro dependiendo de cuál sea la información que le llegue del exterior. Si por ejemplo un termómetro interno detecta que un componente está demasiado caliente entonces el microcontrolador del PMIC actuará en consecuencia, bajando el voltaje para bajar así la velocidad de reloj sin que se lo pida el chip afectado.
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