Las CPU actuales siguen utilizando un modo de arranque de 16 bits heredado de 1978 antes de pasar al modo de 64 bits.

Los procesadores de PC han ido avanzando con el paso de los años y décadas desde que Intel lanzó el primer chip comercial para ordenadores y desde entonces todo ha ido escalando. Cada año vemos una nueva generación de Intel y cada dos aproximadamente, una de AMD. Ambas han sido rivales en el mundo de las CPU x86 desde hace muchos años y aunque los procesadores actuales son muchísimo más rápidos que los de antaño, hay cosas que no cambian. De hecho, las CPU modernas siguen usando el modo de arranque heredado de 16 bits que se estrenó en 1978.

Si comparamos un procesador tope de gama actual como un Ryzen 9 9950X3D o un Intel Core Ultra 9 285K contra los que existieron hace décadas, hay diferencias de rendimiento enormes, de más de 100x o incluso 1000x. Esto demuestra los grandes avances realizados con el paso del tiempo a medida de que se descubrían nodos de menor tamaño, mejoras a nivel de arquitectura, mayor densidad, número de núcleos y frecuencia.

Las CPU modernas usan un modo de arranque de 16 bits de hace casi 50 años

Los procesadores modernos de arquitectura x86-64, incluidos los modelos más avanzados de Intel y AMD, siguen utilizando un procedimiento de arranque que conserva mecanismos de hace casi 50 años. Aunque actualmente trabajan con sistemas operativos de 64 bits, cuando se encienden comienzan ejecutando instrucciones en el modo real de 16 bits, heredado del Intel 8086 de 1978, antes de pasar por distintas etapas hasta alcanzar el funcionamiento moderno. Esta peculiaridad demuestra hasta qué punto la arquitectura x86 ha priorizado la retrocompatibilidad a lo largo de su historia.

Durante los primeros momentos del arranque, el procesador utiliza un entorno extremadamente limitado, capaz de direccionar aproximadamente 1 MB de memoria mediante los mecanismos originales del modo real, independientemente de que el ordenador tenga instalados 32, 64 o incluso 128 GB de RAM. Posteriormente, el firmware prepara la transición al modo protegido, introducido inicialmente con el Intel 80286 en 1982 y ampliado significativamente con el Intel 80386 en 1985, que incorporó registros de 32 bits, paginación de memoria y la posibilidad de gestionar espacios de direcciones de hasta 4 GB. Estas tecnologías permitieron desarrollar sistemas operativos máscomplejos, con protección de memoria, multitarea y mayor aislamiento entre aplicaciones.

Esta característica se utiliza para garantizar la compatibilidad entre distintas generaciones de hardware y software

La siguiente gran transformación llegó en 2003, cuando AMD presentó la arquitectura AMD64 con sus procesadores Opteron y Athlon 64. Esta evolución introdujo el denominado modo largo, que permite ejecutar instrucciones de 64 bits y acceder a cantidades de memoria muy superiores, manteniendo al mismo tiempo compatibilidad con numerosas aplicaciones de 32 bits. Intel adoptó posteriormente una extensión compatible, dando lugar a la arquitectura x86-64 que utilizan actualmente la mayoría de los ordenadores de sobremesa y muchos portátiles.

Esta conservación de mecanismos antiguos ha sido fundamental para mantener la compatibilidad entre distintas generaciones de hardware y software, aunque también añade complejidad a la arquitectura. De hecho, Intel ya ha planteado propuestas como x86S para simplificar el funcionamiento de los futuros procesadores de 64 bits eliminando parte de estos mecanismos heredados, aunque no constituye un estándar implantado en los procesadores actuales.

En los equipos modernos, el firmware UEFI se encarga de gestionar estas transiciones durante el arranque, de manera que el sistema operativo recibe el control cuando el procesador ya está preparado para funcionar en el entorno correspondiente. Todo este proceso sucede tan rápidamente que el usuario normalmente no percibe los cambios internos, que se completan antes de que aparezca la pantalla de inicio de sesión de Windows.