Unidad Central De Proceso

Unidad central de proceso

La unidad central de procesamiento, UCP o CPU o simplemente el procesador o microprocesador, es el componente principal del computador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. 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 la memoria principal 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 remplazado 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, un dispositivo lógico 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.

Las primeras 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.

En la actualidad muchas personas llaman CPU al armazón del computador (torre), confundiendo de esta manera a los principiantes en el mundo de la computación.

Este esta formado por :

- La Unidad de Control (UC), que interpreta y ejecuta las instrucciones de la máquina almacenadas en la memoria principal o RAM (randomaccesmemory) y genera señales de control necesarias para ejecutar dichas instrucciones.

- La Unidad Aritmética Lógica (UAL o ALU) recibe los datos sobre los que efectua operaciones de calculo y comparaciones, toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es correcta o falsa mediante reglas del algebra de Boole) y devuelve luego el resultado, todo ello bajo supervisión de la unidad de control.

- Los registros de trabajo, se podría definir como el “lugar” donde se almacena información temporal, que constituyen el almacenamiento interno de la CPU. La UC, la UAL y los registros van a constituir el procesador del sistema, encargado del control y ejecución de todas la operaciones del sistema. Se puede hacer una similitud entre microprocesadores, por ejemplo de la gama Intel o AMD, con los componentes de la CPU, pero no debemos referirnos a microprocesador como la CPU.

A todo esto, para llevar a cabo todo esto, la CPU, debe comunicar a traves de un conunto de circuitos o conexionesfísicas llamadas bus. El bus conecta la CPU con los dispositivos de almacenamiento, por ejemplo y dispositivos de E/S o de salida etc… . Los buses son caminos a través de los cuales las instrucciones e información circulan las distintas unidades del ordenador.

Por ejemplo, a través de DB-9, conectamos nuestro monitor a la salida/puerto de la grafica, y esta información viaja a través del cable físico hasta nuestra GPU y de ahi hasta la CPU.

PARTES

* El Procesador (P). Que a su vez se compone de:
o La unidad de control (UC).
o La unidad aritmético – lógica (UAL).
* La Memoria Central (MC).
Disco duro

Tarjeta Madre o MainBoard

Unidad De CD o DVD

Unidad Floppy o de Diskette

Unida Lecto Escritura O Unidad Lectora de Tarjetas

Memoria RAM

Procesador
Fuente De Poder o Alimentación

CARACTERISTICAS

· Fiabilidad

· Duración

· Densidad

· Tipo de acceso

· Transportabilidad

 

La unidad central de procesamiento, UCP o CPU o simplemente el procesador o microprocesador, es el componente principal del computador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. 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 la memori principal 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, un dispositivo lógico 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.
Las primeras 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.

 La expresión"unidad central de proceso “es, en términos generales, una descripción deuna cierta clase de máquinas de lógica que pueden ejecutar complejos programasde computadora.

Esta amplia definición puede fácilmente ser aplicada a muchos de los primeroscomputadores que existieron mucho antes que el término "CPU" estuvieraen amplio uso.

Sin embargo, el término en sí mismo y su acrónimo han estado en uso en la industriade la informática por lo menos desde el principio de los años 1960.

La CPU también es la llamada unidad central de procesamiento (por el acrónimo eninglés de central processing unit), o simplemente el procesador omicroprocesador, es el componente del computador y otros dispositivosprogramables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas yprocesa los datos.

Los CPU proporcionan la característica fundamental de la computadora digital(la programabilidad) y son uno de los componentes necesarios encontrados en lascomputadoras de cualquier tiempo, junto con el almacenamiento primario y losdispositivos de entrada/salida.

Se conoce como microprocesador el CPU que es manufacturado con circuitosintegrados.

La forma, el diseño y la implementación de los CPU ha cambiado drásticamentedesde los primeros ejemplos, pero su operación fundamental ha permanecidobastante similar.

Los primeros CPU fueron diseñados a la medida comparte de una computadora másgrande, generalmente una computadora única en su especie.

Sin embargo, este costoso método de diseñar los CPU a la medida, para unaaplicación particular, ha desaparecido en gran parte y se ha sustituido pareldesarrollo de clases de procesadores baratos y estandarizados adaptados parauno o muchos propósitos.

Esta tendencia de estandarización comenzó generalmente en la era de lostransistores discretos, computadoras centrales, y microcomputadoras, y fueacelerada rápidamente con la popularización del circuito integrado (IC), ésteha permitido que sean diseñados y fabricados CPU más complejos en espaciospequeños (en la orden de milímetros).

Tanto la miniaturización como la estandarización de los CPU han aumentado lapresencia de estos dispositivos digitales en la vida moderna mucho más allá de lasaplicaciones limitadas de máquinas de computación dedicadas.

Esta tendencia de estandarización comenzó generalmente en la era de lostransistores discretos, computadoras centrales, y microcomputadoras, y fueacelerada rápidamente con la popularización del circuito integrado (IC), ésteha permitido que sean diseñados y fabricados CPU más complejos en espaciospequeños (en la orden de milímetros).

Tanto la miniaturización como la estandarización de los CPU han aumentado la presenciade estos dispositivos digitales en la vida moderna mucho más allá de lasaplicaciones limitadas de máquinas de computación dedicadas.

Los microprocesadores modernos aparecen en todo, desde automóviles,televisores, neveras, calculadoras, aviones, hasta teléfonos móviles ocelulares, juguetes, entre otros.

La unidad central de proceso UCP es el verdadero cerebro de la computadora; su misión consiste en coordinar y controlar o realizar todas Las operaciones del sistema. Se compone de elementos cuya naturaleza es exclusivamente electrónica (circuitos).

La unidad central de proceso UCP es el verdadero cerebro de la computadora; su misión consiste en coordinar y controlar o realizar todas Las operaciones del sistema. Se compone de elementos cuya naturaleza es exclusivamente electrónica (circuitos).
Sus partes principales son Las siguientes:

· El Procesador (P). Que a su vez se compone de:

oLa unidad de control (UC).

oLa unidad aritmético – lógica (UAL).

· La Memoria Central (MC).

La unidad central de proceso también incorpora un cierto número de registros rápidos (pequeñas unidades de memoria) de propósito especial, que son utilizados internamente por la misma.
Una aproximación a diseño interno de un microprocesador es el siguiente

 

 

Todo programa tiene como objetivo realizar diferentes funciones o aplicaciones, solo limitadas por la capacidad e imaginación del programador.
Para que un programa sea ejecutado el mismo se debe hallar en determinadas posiciones de memoria y escrito en un lenguaje que la UCP pueda entender. La UCP lo único que comprende es lenguaje binario.
La UCP lee en forma ordenada la lista de instrucciones, luego las interpreta, y posteriormente controla su ejecución de cada una de ellas. Las ejecuciones se realizan en forma consecutiva una tras otra.
Para ejecutar cada instrucción la UCP realiza la siguiente serie de pasos:

· Lee de la memoria la instrucción que hay que ejecutar y la guarda en un registro interior de la UCP.

· Identifica la instrucción que acaba de leer

· Comprueba si la instrucción necesita utilizar nuevos de memoria, si fuera así, determina donde debe ir a buscarlos.

· Busca los datos en la memoria y los trae en UCP.

· Ejecuta la instrucción propiamente dicha.

· El resultado de la misma puede ser que se almacene o invoque la necesidad de tener que comunicarse con la memoria o con otro elemento externo a la propia UCP.

· Vuelve al primer paso para empezar una nueva instrucción.

La anterior es una lista simplificada de los pasos que ejecuta el microprocesador.
La ejecución de cada instrucción implica el movimiento de datos, como estos pasos deben ser  se deben realizar en forma secuencial y ordenada, para lo cual la UCP siguen las señales dadas por un reloj. El reloj es un elemento simple pero de gran importancia como se verá luego. Para una mejor compresión del funcionamiento de la UCP, la misma se puede dividir en dos unidades la unidad de control y la unidad aritmético-lógica.

Unidad de control (UC)

La unidad de control (UC) es el centro nervioso de la computadora; desde ella se controla y gobiernan todas las operaciones (búsqueda, decodificación, y ejecución de la instrucción). Para realizar su función, consta de los siguientes elementos:

· Registro de contador de programas (CP)

· Registro de Instrucciones (RI)

· Decodificador (D)

· Reloj (R)

· Generador de Señales o Secuenciador (S)

Registro de contador de programas (CP).También denominado registro de control de Secuencia (RCS), contiene permanentemente la dirección de memoria de la próxima instrucción a ejecutar. Si la instrucción que se está ejecutando en un instante determinado es de salto o de ruptura de secuencia, el RCS tomará la dirección de la instrucción que se tenga que ejecutar a continuación; esta dirección la extraerá de la propia instrucción en curso.
Como ya se dijo el primer paso para la ejecución de una instrucción, consiste en ir a buscarla en memoria, el CP indica cual es la dirección de memoria donde se halla esa instrucción. Una vez obtenida y antes de continuar con los siguientes pasos una señal de control incrementa el CP en una unidad, por lo cual los programas deben estar escritos (cargados) en posiciones consecutivas de memoria.  El CP pasa la dirección al Registro de Direcciones
Registro de Direcciones (RD). Contiene la dirección de memoria donde se encuentra la  próxima instrucción y esta comunicado con el Bus de Direcciones. El tamaño de este registro determina el tamaño de la memoria que puede direccionar.( Si es de 32 bits  se puede direccionar 232=4.294.967296 (4 GB posiciones de memoria). Con la dirección de memoria, se transfiere a través el Bus de Datos desde la memoria central al Registro de Datos en la UC la instrucción correspondiente. Esta transferencia se realiza mediante señales de control. Una vez que la instrucción se encuentra en la UCP,  el código de la instrucción pasa al registro de instrucciones.
Registro de Instrucciones (RI).Contiene la instrucción que se está ejecutando en cada momento. Esta instrucción llevará consigo el código de operación (CO), acción de que se trata, y en su caso los operandos o las direcciones de memoria de los mismos. Pasa el CO al decodificador.
Decodificador (D). Se encarga de extraer y analizar el código de operación de la instrucción en curso (que está en el RI) y dar las señales necesarias al resto de los elementos para su ejecución por medio del Generador de Señales.
Generador de Señales(GS). En este dispositivo se generan órdenes muy elementales (microórdenes) que, sincronizadas por los impulsos del reloj, hacen que se vaya ejecutando poco a poco la instrucción que está cargada en el RI.
Reloj (R). Proporcionar una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes (frecuencia constante), que marcan los instantes en que han de comenzar los distintos pasos de que consta cada instrucción.