INDICE

DEFINICIÓN

FUNCIONAMIENTO

INSTRUCCIONES

REGISTROS

MEMORIA CACHÉ Y SEÑALES DE CONTROL

UNIDADES FUNCIONALES

TRANSISTOR

CIRCUITOS INTEGRADOS

FAMILIAS

CONJUNTO DE INSTRUCCIONES

ARQUITECTURA CISC

ARQUITECTURA RISC

MEJORAS TECNOLÓGICAS

CANALIZACIÓN

SUPERSCALING Y HYPERTHREADING

microprocesador

DEFICINIÓN

DEFINICIÓN

El procesador (CPU, por Central Processing Unit o Unidad Central de Procesamiento), es por decirlo de alguna manera, el cerebro del ordenador. Permite el procesamiento de información numérica, es decir, información ingresada en formato binario, así como la ejecución de instrucciones almacenadas en la memoria.

Desde la introducción del primer microprocesador, el Intel 4004, en 1971 y del primer microprocesador ampliamente usado, el Intel 8080, en 1974, esta clase de CPU ha desplazado casi totalmente el resto de los métodos de implementación de la Unidad Central de Proceso. Los fabricantes de mainframes y miniordenadores de ese tiempo lanzaron programas de desarrollo de IC propietarios para actualizar sus más viejas arquitecturas de ordenador y eventualmente produjeron microprocesadores con conjuntos de instrucciones que eran compatibles hacia atrás con sus más viejos hardwares y softwares. Combinado con el advenimiento y el eventual vasto éxito del ahora ubicuo ordenador personal, el término "CPU" es aplicado ahora casi exclusivamente a los microprocesadores.

<== REGRESAR

FUNCIONAMIENTO

El procesador de la computadora actúa como el principal componente de coordinación del equipo. La CPU tendrá acceso a los programas, datos u otras funciones de ordenador de la memoria RAM (Random Access Memory) cuando es llamado por el sistema operativo del ordenador. El procesador entonces interpretar las instrucciones de equipo que están relacionados con la tarea pedido antes de enviarlo de vuelta a la memoria RAM del ordenador para su ejecución a través del bus de sistema de un ordenador en el orden correcto de ejecución.
Informática Lógica del procesador

En el núcleo del procesador de la computadora es la capacidad para qué proceso de código de lenguaje de máquina. Hay tres instrucciones básicas en lenguaje de máquina que la CPU puede ejecutar:

- Traslado de datos desde una única ubicación en la memoria del ordenador a otro
- Saltar a la instrucción de nuevos conjuntos sobre la base de operaciones lógicas o elecciones
- Realizar operaciones matemáticas utilizando la Unidad aritmética lógica (ALU)
Para llevar a cabo estas operaciones el procesador hace uso de un bus de direcciones que utiliza para enviar las direcciones de la memoria del ordenador, así como un bus de datos que se utiliza para recuperar o enviar información a la memoria del ordenador. También tiene una línea de control independiente que se notificará a la memoria de la computadora cuando no tiene suficiente o enviar / establecer una posición de memoria dada. Para llevar a cabo todas sus operaciones diseñadas, la CPU también tiene un reloj que sirve de base para la sincronización de las acciones del procesador con el resto del equipo.

<== REGRESAR

INSTRUCCIONES

Una instrucción es una operación elemental que el procesador puede cumplir.. Las instrucciones se almacenan en la memoria principal, esperando ser tratadas por el procesador. Las instrucciones poseen dos campos: 

1. Código de operación, que representa la acción que el procesador debe ejecutar.
2. Código operando, que define los parámetros de la acción. El código operando depende a su vez de la operación.

El número de bits en una instrucción varía de acuerdo al tipo de información (entre 1 y 4 bytes de 8 bits).

Las instrucciones pueden agruparse en distintas categorías. A continuación presentamos algunas de las más importantes:

• Acceso a Memoria: acceso a la memoria o transferencia de información entre registros.
• Operaciones Aritméticas: operaciones tales como suma, resta, división o multiplicación.
• Operaciones Lógicas: operaciones tales como Y, O, NO, NO EXCLUSIVO, etc.
• Control: controles de secuencia, conexiones condicionales, etc.

<== REGRESAR

REGISTROS

Cuando el procesador ejecuta instrucciones, la información almacena en forma temporal en pequeñas ubicaciones de memoria local de 8, 16, 32 o 64 bits, denominadas registros. Dependiendo del tipo de procesador, el número total de registros puede variar de 10 a varios cientos.

Los registros más importantes son:

• Registro acumulador (ACC), que almacena los resultados de las operaciones aritméticas y lógicas;
• Registro de estado (PSW, Processor Estado: Word o Palabra de Estado del Procesador), que contiene los indicadores de estado del sistema (lleva dígitos, desbordamientos, etc.);
• Registro de instrucción (RI), que contiene la instrucción que está siendo procesada actualmente;
• Contador ordinal (OC o PC por Program Counter, Contador de Programa), que contiene la dirección de la siguiente instrucción a procesar;
• Registro del búfer, que almacena información en forma temporal desde la memoria.

<== REGRESAR

MEMORIA CACHE Y SEÑALES DE CONTROL

MEMORIA CACHÉ

La memoria caché (también memoria buffer) es una memoria rápida que permite reducir los tiempos de espera de las distintas informaciones almacenada en la RAM (Random Access Memory o Memoria de Acceso Aleatorio). En efecto, la memoria principal del ordenador es más lenta que la del procesador. Existen, sin embargo, tipos de memoria que son mucho más rápidos, pero que tienen un costo más elevado. La solución consiste entonces, en incluir este tipo de memoria local próxima al procesador y en almacenar en forma temporal la información principal que se procesará en él. Los últimos modelos de ordenadores poseen muchos niveles distintos de memoria caché:

·         La Memoria caché nivel 1 (denominada L1 Cache, por Level 1 Cache) se encuentra integrada directamente al procesador. Se subdivide en dos partes:

La primera parte es la caché de instrucción, que contiene instrucciones de la RAM que fueron decodificadas durante su paso por las canalizaciones.

La segunda parte es la caché de información, que contiene información de la RAM, así como información utilizada recientemente durante el funcionamiento del procesador.

El tiempo de espera para acceder a las memorias caché nivel 1 es muy breve; es similar al de los registros internos del procesador.

·         La memoria caché nivel 2 (denominada L2 Cache, por Level 2 Cache) se encuentra ubicada en la carcasa junto con el procesador (en el chip). La caché nivel 2 es un intermediario entre el procesador con su caché interna y la RAM. Se puede acceder más rápidamente que a la RAM, pero no tanto como a la caché nivel 1.

·         La memoria caché nivel 3 (denominada L3 Cache, por Level 3 Cache) se encuentra ubicada en la placa madre.

Todos estos niveles de caché reducen el tiempo de latencia de diversos tipos de memoria al procesar o transferir información. Mientras el procesador está en funcionamiento, el controlador de la caché nivel 1 puede interconectarse con el controlador de la caché nivel 2, con el fin de transferir información sin entorpecer el funcionamiento del procesador. También, la caché nivel 2 puede interconectarse con la RAM (caché nivel 3) para permitir la transferencia sin entorpecer el funcionamiento normal del procesador.

SEÑALES DE CONTROL 

Las señales de control son señales electrónicas que orquestan las diversas unidades del procesador que participan en la ejecución de una instrucción. Dichas señales se envían utilizando un elemento denominado secuenciador. Por ejemplo, la señal Leer/Escribir permite que la memoria se entere de que el procesador desea leer o escribir información.

<== REGRESAR