PROCESADOR (CPU)

Unidad central de procesamiento. Conocido por el Acrónimo en inglés de central processing unit (CPU), o simplemente el procesador o microprocesador, es el componente en un ordenador, que interpreta las instrucciones y procesa los datos contenidos en los programas de la computadora.

Las 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.

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HISTORIA DEL MICROPROCESADOR

Desde la introducción del primer microprocesador, el Intel 4004, en 1970, y del primer microprocesador ampliamente usado, el Intel 8080, en 1974, esta clase de CPUs ha desplazado casi totalmente el resto de los métodos de implementación de la Unidad Central de Proceso. Los fabricantes de mainframes y minicomputadores de ese tiempo lanzaron programas de desarrollo de IC propietarios para actualizar sus más viejas arquitecturas de computador, 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 computadora personal, el término "CPU" es aplicado ahora casi exclusivamente a los microprocesadores.

Las generaciones previas de CPUs fueron implementadas como componentes discretos y numerosos circuitos integrados de pequeña escala de integración en una o más tarjetas de circuitos. Por otro lado, los microprocesadores son CPUs fabricados con un número muy pequeño de IC; usualmente solo uno. El tamaño más pequeño del CPU, como resultado de estar implementado en una simple pastilla, significa tiempos de conmutación más rápidos debido a factores físicos como el decrecimiento de la capacitancia parásita de las puertas. Esto ha permitido que los microprocesadores síncronos tengan tiempos de reloj con un rango de decenas de megahercios a varios gigahercios. Adicionalmente, como ha aumentado la capacidad de construir transistores excesivamente pequeños en un IC, la complejidad y el número de transistores en un simple CPU también se ha incrementado dramáticamente. Esta tendencia ampliamente observada es descrita por la Ley de Moore, que ha demostrado hasta la fecha, ser una predicción bastante exacta del crecimiento de la complejidad de los CPUs y otros IC.

Mientras que, en los pasados sesenta años han cambiado drásticamente, la complejidad, el tamaño, la construcción, y la forma general del CPU, es notable que el diseño y el funcionamiento básico no ha cambiado demasiado. Casi todos los CPU comunes de hoy se pueden describir con precisión como máquinas de programa almacenado de von Neumann.

A medida que la ya mencionada ley del Moore continúa manteniéndose verdadera, se han presentado preocupaciones sobre los límites de la tecnología de transistor del circuito integrado. La miniaturización extrema de puertas electrónicas está causando los efectos de fenómenos que se vuelven mucho más significativos, como la Electromigración, y el Subumbral de pérdida. Estas más nuevas preocupaciones están entre los muchos factores que hacen a investigadores estudiar nuevos métodos de computación como la computadora cuántica, así como ampliar el uso de paralelismo, y otros métodos que extienden la utilidad del modelo clásico de von Neumann.

COMPONENTES DEL MICROPROCESADOR

Unidad de control

Controla las operaciones de todas las partes del PC, pero no lleva a cabo ninguna operación de procesamiento de datos. Sus funciones son las siguientes:

Controlar las transferencias de datos y las instrucciones entre las otras unidades del PC.
Gestiona y coordina todas las unidades del ordenador.
Obtiene las instrucciones provenientes de la memoria, las interpreta y dirige las operaciones del PC.
Se comunica con los dispositivos input y output para la transferencias de datos o los resultados del almacenamiento.
No procesa, ni guarda datos.

ALU

Se compone de dos subapartados o subcategorías llamadas: sección aritmética y sección lógica.

La primera, realiza operaciones aritméticas, como son las sumas, restas, multiplicaciones y divisiones. Todas aquellas operaciones complejas se realizan utilizando, reiteradamente, las operaciones anteriores.

En cuanto a la sección lógica, realiza operaciones lógicas, como puede ser comparar, seleccionar, emparejar o fusionar datos.

Unidad de memoria

Se le puede denominar también como «Unidad de almacenamiento». Puede almacenar instrucciones, datos o resultados intermedios. Esta unidad nutre de información a otras unidades del PC que la necesitan. Su tamaño afecta a la potencia, capacidad y velocidad.

Encontramos la memoria principal y la secundaria, pero las funciones de la unidad de memoria son las siguientes:

Almacena toda la información y las instrucciones cuyo procesamiento es necesario.
Almacena los resultados intermedios de procesamiento.
Guarda los resultados finales de procesamiento antes de que éstos salgan a un dispositivo output.
Todos los inputs y outputs se comunican o transmiten a través de la memoria principal.

NUCLEOS O CORES

Podríamos decir que un núcleo es un bloque que está dentro del procesador y que ejecuta instrucciones. Definitivamente, la cantidad de núcleos indica cuántas tareas puede llevar a cabo nuestro PC de forma simultánea. Dicho esto ¿Significa que cuántos más núcleos tengamos, más instrucciones ejecutaremos? No tiene por qué.

Esa cantidad de instrucciones va a depender del programa que usemos. Existen programas que sólo utilizan un núcleo, como otros que utilizan hasta 8. Como es obvio, si utilizamos estos últimos, tener más cores nos va a suponer un salto de rendimiento enorme.

HILOS O THREADS

Los hilos son una versión virtual de un núcleo (sí, lo que hemos explicado antes). Su misión es ayudar a que el procesador administre mejor sus tareas, reduciendo los tiempos de espera. Cada núcleo realiza una tarea simultánea y los hilos convencen al usuario y al PC de que se pueden hacer más cosas al mismo tiempo.

FUNCIONAMIENTO Y FABRICACIÓN

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