1.2.1 CPU

La unidad central de procesamiento, UCP o CPU (por el acrónimo en inglés de central processing unit), o simplemente el procesador o microprocesador, es el componente del computador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Los CPU proporcionan la característica fundamental de la computadora digital (la programabilidad) y son uno de los componentes necesarios encontrados en las computadoras de cualquier tiempo, junto con el almacenamiento primario y los dispositivos de entrada/salida. Se conoce como microprocesador el CPU que es manufacturado con circuitos integrados. Desde mediados de los años 1970, los microprocesadores de un solo chip han reemplazado casi totalmente todos los tipos de CPU, y hoy en día, el término "CPU" es aplicado usualmente a todos los microprocesadores.

La expresión "unidad central de proceso" es, en términos generales, una descripción de una cierta clase de máquinas de lógica que pueden ejecutar complejos programas de computadora. Esta amplia definición puede fácilmente ser aplicada a muchos de los primeros computadores que existieron mucho antes que el término "CPU" estuviera en amplio uso. Sin embargo, el término en sí mismo y su acrónimo han estado en uso en la industria de la informática por lo menos desde el principio de los años 1960. La forma, el diseño y la implementación de los CPU ha cambiado drásticamente desde los primeros ejemplos, pero su operación fundamental ha permanecido bastante similar.

Los primeros CPU fueron diseñados a la medida como parte de una computadora más grande, generalmente una computadora única en su especie. Sin embargo, este costoso método de diseñar los CPU a la medida, para una aplicación particular, ha desaparecido en gran parte y se ha sustituido por el desarrollo de clases de procesadores baratos y estandarizados adaptados para uno o muchos propósitos. Esta tendencia de estandarización comenzó generalmente en la era de los transistores discretos, computadoras centrales, y microcomputadoras, y fue acelerada rápidamente con la popularización del circuito integrado (IC), éste ha permitido que sean diseñados y fabricados CPU más complejos en espacios pequeños (en la orden de milímetros). Tanto la miniaturización como la estandarización de los CPU han aumentado la presencia de estos dispositivos digitales en la vida moderna mucho más allá de las aplicaciones limitadas de máquinas de computación dedicadas. Los microprocesadores modernos aparecen en todo, desde automóviles, televisores, neveras, calculadoras, aviones, hasta teléfonos móviles o celulares, juguetes, entre otros. 

1.2.1.2 Tipos

Los CPUs modernos pueden clasificarse de acuerdo a varias características, tales como: el tamaño del ALU o del Bus de conexión al exterior (8, 16, 32, 64 bits), si tienen cauce pipeline, si son tipo CISC o RISC, Von Newmann o Harvard y si solo tienen instrucciones enteras o implementan también instrucciones de punto flotante.

Clasificación de Procesadores Intel

• ¿Qué procesador necesito?

• No hace mucho tiempo, el procesador era algo totalmente desconocido por los usuarios de PCs. Esto fue cambiando con el tiempo y en la actualidad cualquier persona al comprar un equipo se pregunta acerca de los atributos elementales de este dispositivo.

• Es que el procesador es una parte esencial de la computadora, por eso generalmente se la conoce como su “cerebro”.

Procesadores Intel® Para Portátiles

• Lo primero a definir es qué necesidades se tienen.

• Si la movilidad o la falta de espacio son elementos claves a considerar se optará por una computadora portátil, o laptop.

• Intel ofrece para estos dispositivos diferentes familias de procesadores según los requerimientos de cada usuario.

• Los procesadores para portátiles calificados con 5 estrellas satisfacen la máxima exigencia móvil.

• Si eres un gamer y necesitas que tu portátil sea extremadamente potente, deberás optar por el procesador Intel® Core™ 2 Quad Serie Q9000, los procesadores que permiten ejecutar varias aplicaciones simultáneamente, con la posibilidad de vivir los juegos con mucho realismo y excelente performance gráfica.

1.2.1.4 Funcionamiento (ALU, Unidad de Control, Registros y Buses Internos)

Todos los CPU tienen como función principal la ejecución de un programa acorde a la aplicación del mismo.

• Un programa es un conjunto de instrucciones almacenadas de acuerdo al orden en que deben ejecutarse.

• Por lo tanto, toda computadora debe ser capaz de procesar las instrucciones de su programa en un ciclo de instrucción, consistente en un número de etapas que varía con cada CPU, pero que tradicionalmente han sido tres (trabajando en un cpu ideal):

  1. Búsqueda del Código de Instrucción:

     • Esta consiste en leer de la memoria cual será la siguiente instrucción a ejecutar, la cual esta almacenada en forma de un código numérico que indica cual de todas las operaciones que puede realizar el CPU será la siguiente y con que operandos se ejecutará.

  2. Decodificación:

     • Consiste en tomar el código numérico e identificar a cuál de las operaciones que puede realizar el CPU corresponde dicho código.

     • Esta etapa usualmente se realiza con un decodificador binario.

  3. Ejecución:

     • En esta etapa se lleva a cabo la operación sobre los datos que se vayan a procesar.

     • En general, la unidad de control (UC) genera las señales de control necesarias para llevar los datos a las entradas de la Unidad Aritmética Lógica, la cual efectuará las operaciones aritméticas y lógicas.

     • Posteriormente, la unidad de control generará las señales de control necesarias para transferir la salida de la Unidad Aritmética Lógica al registro donde serán almacenados los resultados para su uso posterior.