Componentes del Ordenador: La Unidad Central de Proceso

� La CPU / UCP

� Funcionalidad

� Coordina y supervisa el funcionamiento de todo el sistema

� Procesa los datos en función de las instrucciones recibidas

� Tipos de operaciones que realiza

� Aritméticas

� Lógicas

� Acceso a datos

� Secuencia de trabajo

� Extrae de la memoria una instrucción

� Analiza e interpreta la instrucción

� Ejecuta la instrucción realizando las operaciones oportunas

CPU

EXTRAE

ANALIZA

EJECUTA

CPU

� La CPU / UCP

� Elemento físico

� Conglomerado de circuitos electrónicos integrados en un chip

denominado microprocesador.

Mark Sze - Flickr (CCBYNCND)Mark Blickpixel - Pixabay (CC0)

El microprocesador

CPU

� Microprocesador

� Forma actual de diseñar una CPU

� Microprocesador = Microchip + Procesador

� Dispositivo digital

� Circuito integrado, con un circuito impreso que alberga o contiene

todos los componente electrónicos que forman la Unidad Central de

Proceso o CPU

� Capaz de alberga en la actualidad más de 1000 millones de

transistores.

Intel 4004

Carlo Nardone - Flirck(CCBYNCSA)

Mark Sze - Flickr (CCBYNCND)

Mark Sze - Flickr (CCBYNCND)

CPU

� Microprocesador

� Intel 4004 (1971)

� La primera UCP en un chip

� Primer microprocesador comercial

Intel 4004 – JR/ Flickr (CCBY)

CPU

� Microprocesador

� Unidades

� Unidad de Control (UC / CU)

� Recoge, interpreta y gobierna la ejecución de las instrucciones.

� Unidad Aritmético – Lógica (UAL / ALU)

� Realiza los cálculos aritméticos y lógicos que precise la UC.

� Unidad de Coma Flotante o Coprocesador matemático (UCF / FPU)

� Realiza cálculos con números con coma flotante.

Uberpenguin / English language Wikipedia (CCBYSA)

CPU

� Microprocesador

� Otros componentes dentro del microprocesador

� Registros

� Memoria volátil y temporal de poca capacidad para datos e instrucciones

� Memoria caché (L1, L2, L3)

� Memoria volátil muy rápida que almacena los datos más frecuentes

� Bus de E/S

Características Principales

CPU

� Características principales de la CPU

� Formato, dimensiones, número de contactos, nivel de miniaturización...

� Tipo de conexión a la placa base: soldado, slot, socket

� Velocidad

� Número de operaciones básicas que se realizan por segundo

� Unidades: Hz, kHz, MHz, GHz ...

� 1 Hz = 1 ciclo por segundo = 1 operación básica por segundo

� Longitud de palabra

� Palabra de trabajo

� Cantidad de información que es capaz de manejar o procesar la CPU

por cada ciclo.

� Longitudes actuales: 32 bits, 64 bits

CPU

� Características principales de la CPU

� Repertorio de instrucciones

� RISC (Reduced Instruction Set Computer)

� Trabaja con conjuntos de instrucciones sencillas

� CISC (Complex Instruction Set Computer)

� Trabaja con conjuntos de instrucciones complejas

� Número de núcleos

� Indica la cantidad de núcleos de proceso por microprocesador

� Monocore

� 1 núcleo en 1 microprocesador

� Multicore

� Varios núcleos en 1 microprocesador

Intel Core 2 Quad Q6600Jeky Smith/Wikipedia (CCBY)

La UC

CPU

� Unidad de Control (UC / CU)

� Función

� Analiza e interpreta las instrucciones del programa que se esté

ejecutando

� Dirige al resto de las unidades mediante señales de control (órdenes)

� Sincroniza todas las operaciones

mediante el reloj

Uberpenguin / English language Wikipedia (CCBYSA)

CPU

� Unidad de Control (UC / CU)� Elementos principales

� Registro de Instrucciones (RI)� Contiene la instrucción que se está ejecutando: la instrucción en curso.

� Registro Contador de Programa o de Instrucción(CP, CI)� Almacena la dirección de memoria en la que se encuentra la siguiente

instrucción a ejecutar

� Dirección actual + 1

� Decodificador (D)� Analiza la instrucción.

� Envía las señales necesarias al resto del ordenador mediante el secuenciador.

� Secuenciador (S)� Genera y envía microórdenes para lograr la ejecución de la instrucción en

curso

� Reloj (R)� Sincroniza mediante pulsos o ciclos de reloj al ordenador.

La UAL

CPU

� Unidad Aritmético-Lógica (UAL / ALU)� Función

� Realiza las operaciones de tipo aritmético y de tipo lógico.

� La ALU se comunica con el sistema mediante el bus de datos.

� Elementos de la UAL

� Registro de entrada 1 y 2 (RENA, RENB)� Registros de operandos.

� Almacenan los datos u operandos usados por el COP

� Permiten almacenar resultados intermedios

� Registro Acumulador� Almacena los resultados finales.

� Registro de Estado� Almacena información sobre condiciones y estados de la última operación.

� Con el bus de datos puede enviar el resultado a la memoria principal o a la UC

� Circuito Operacional (COP)� Circuitos digitales que realizan los cálculos.

� El bus de control le indica la operación a realizar.