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2. El Microprocesador (CPU)
"Es
en sí, un conjunto de transistores conectados
entre ellos por cables, y ordenados de manera que forman
puertas lógicas, y poder así, hacer operaciones
de toda clase"
2.1 Función
Se encarga del control y el
procesamiento de datos en todo el ordenador. Para esta
tarea es necesario que le ayuden otros elementos capaces
de realizar funciones específicas y así
liberar de trabajo costoso y difícil al microprocesador.
Unidad Aritmetico-Lógica
(ALU): Lleva a cabo las funciones de procesamiento
de datos.
Unidades Funcionales:
se encargan de operaciones matemáticas específicas,
y así sacan y facilitan el trabajo al microprocesador.
(sumas, multiplicaciones, dividir por números
enteros, etc.)
Registros: Almacenan
datos durante cierto tiempo, dentro la CPU.
etc.
Todos
estos elementos están conectados entre sí
por medio de un conjunto de circuitos o conexiones nombrado
bus. Todo su funcionamiento se basa en interpretar las
señales eléctricas como números
y de esta forma poder operar sobre ellas, para lo cual
hace servir métodos como la álgebra de
Boole.
El
nombre de microprocesador nos describe sólo el
conjunto de todos los componentes que forman la CPU
una vez encajados y listos para funcionar. Podemos dividir
cualquier procesador en dos grandes bloques: la Unidad
de Control (UC) y la Unidad de Proceso (UP), se comunican
constantemente entre ellas. La Unidad de Control es
la encargada de gestionar y controlar el correcto funcionamiento
de la Unidad de Proceso, que es la que realiza el trabajo.
Esta tarea de gestión y control de la UC, se
lleva a cabo mediante la activación/desactivación
de señales enviadas a la UP, indicadoras de qué
acciones he de tomar en cada momento.
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La
Unidad de Proceso está formada por más
componentes tales como : la ALU, Registros, y buses.
En
la imagen podemos ver el interior de la UP, ésta
en particular es muy simple, tiene unos cuántos
registros, tres buses y una ALU. Los buses A y B traen
los datos de los registros hasta la ALU para ser operados,
y el C se encarga de llevar los datos resueltos hacia
la memoria, o a los registros para ser sobreescritos
con un nueve valor.
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La
UC en cambio, es la encargada de controlar y dar órdenes
(qué órdenes pasan y por dónde,
quien va primero, como se ha de operar, etc.) sobre
todos los procesos que se lleven a término dentro
la UP. Estas órdenes son en el interior de la
instrucción a ejecutar, por lo tanto podemos
deducir que todas las instrucciones primero pasan por
la UC y de aquí hacia la UP.
La
instrucción, contiene en su interior los datos
a operar, y al principio de todo el tipo de operación
a realizar con aquellos datos.
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Hay diferentes tipos de operaciones:
·
De transferencia de datos : Es la más
típica, implica mover datos desde un sitio
a otro. Se ha de especificar la dirección de
entrada y la dirección de destino, y la longitud
a transferir.
·
Aritméticas : Cuando se usan las
operaciones básicas (suma, resto, multiplicación
y división). También hay de otros tipos
como coger el valor absoluto de un número,
negar (invertir) el operando. Se pueden llevar a cabo
sobre números enteros, pero también
es necesario sobre reales. Este tipo de operaciones
son llevadas a cabo por la ALU, la cual puede hacer
necesario una operación de transferencia de
datos.
·
Lógicas : Realizan operaciones bit
a bit, lo hace intermediando operaciones boleanas
NOT AND OR XOR.... Tienen múltiples utilidades,
sobre todo si se combinan con operaciones que muevan
bit a bit.
·
De conversión : Se cambia el formato
de los datos, puede ser necesario involucrar alguna
operación de: transferencia, aritméticas,
lógicas, etc. ...
·
De Entrada/Salida : Tienen que ver con
la gestión de los dispositivos de E/S, a menudo
utilizan interrupciones.
·
De control del sistema : Tienen ciertos
privilegios sobre los otros tipos de operaciones,
por lo general solamente pueden ser ejecutadas por
el Sistema Operativo.
·
De transferencia de control : Cambian el
orden secuencial normal de la ejecución de
un programa. la operación que indique estas
instrucciones es el cambio del contador del PC (memoria
interna de la CPU) a la siguiente dirección
a procesar. se usan para acortar la longitud de programas.
Tipos de Procesadores
Básicamente existen
dos tipos de estructura de procesador, que constituyen
hoy en día la diversidad de chips en el mercado
(el caso más claro y con más éxito
es el de AMD e Intel).
De
una parte tenemos microprocesadores RISC los cuales
se basan en instrucciones simples y por lo tanto la
complejidad total de la CPU es menor. Algunos ejemplos
son: Power PC, Motorola y SPARC, la mayoría son
utilizados en empresas por su rendimiento y fiabilidad.
Por
otro lado, los microprocesadores CISC (Complex-Instruction-Set-Computing)
contienen instrucciones complejas, ocupan más
tamaño, dedicando más tiempo por instrucción
con menos instrucciones. Algunos ejemplos son: Pentium,
Cyrix y AMD.
Comparación
Cuando se ejecuta un programa
difícil, o extenso, los CISC son más rápidos
y eficaces que los RISC. En cambio cuando tenemos en
ejecución un conjunto de instrucciones sencillas,
cortas y simples, tenemos que los RISC son más
rápidos.
Estas
desigualdades también se dan entre los diferentes
modelos y marcas de los dos tipos de procesadores.
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