Unidad central de procesamiento. El microprocesador.

1. Introducción

La Unidad Central de Proceso (CPU) es la encargada de la ejecución de las instrucciones ordenadas a la computadora mediante programas.

El procesador es la parte  fundamental del ordenador; se encarga de controlar todas las tareas y procesos que se realizan dentro del él. Está formado por la unidad de control (UC), la unidad aritmético-lógica (ALU) y su propia memoria interna, integrada en él. El procesado es la parte que gobierna el ordenador

Para que el procesador pueda trabajar necesita utilizar la memoria principal o central del ordenador.

En la mayoría de los casos también será necesario la intervención de la unidad de entrada-salida  y los periféricos de entrada-salida.

El procesador gestiona lo que recibe y envía la memoria desde y hacia los periféricos mediante la unidad de entrada y salida, los buses y los controladores del sistema.

Para ello la arquitectura de von Neumann propone que la misma cuente con los siguientes elementos básicos:

-                     Unidad Aritmética-Lógica (ALU): circuito lógico que implementa operaciones de aritmética binaria (típicamente la operaciones básicas para representaciones "binario" y "complemento a 2" y lógicas (típicamente AND, OR, EXOR y NOT bit a bit). También es habitual que implemente operaciones de desplazamiento y/o rotación de bits.

-                     Unidad de Control: circuito secuencial que implementa el denominado "ciclo de instrucción", permitiendo acceder a la siguiente instrucción de un programa, leer sus operandos, efectuar la operación indicada en la ALU y guardar el resultado de la misma.

Banco (Set / Conjunto) de Registros: una serie de posiciones especiales de  memoria, ubicadas físicamente dentro de la propia CPU, que permiten un acceso a operandos y lugares de almacenamiento de resultados mucho más veloz que si estuvieran en el sistema de memoria normal. Algunos de estos registros son de uso interno de la propia CPU (más precisamente de su Unidad de Control) y otros son accesibles y utilizables por el programador.

Notemos que el Banco (Set / Conjunto) de Registros no es un elemento esencial de la arquitectura. Es un elemento de carácter tecnológico que tiene que ver con dos aspectos:

-                     por razones vinculadas a la electrónica, la velocidad de transferencia de información entre dos circuitos está limitada por la distancia geográfica entre los mismos

-                     la memoria rápida (usada en los pocos registros de la CPU) es más cara que la memoria más lenta (usada en las mucho más abundantes posiciones del sistema de memoria principal). De allí que se utilice poca memoria rápida (por el costo) y que se ubique en las cercanías de donde se va a utilizar (dentro de la CPU) para minimizar su tiempo de acceso.

                                                                                                    

Para mejor comprensión de los concpetos, los invito a reproducir y explorar el siguiente video de la Universidad Politécnica de Valencia:

Actividad

1) Elaborar un mapa conceptual con los componentes, circuito de la información y elementos de una CPU.

Plazo de entrega:  7 de agosto