Introducción

- Funcionamiento

- Memoria caché

- Unidades funcionales

- Transistor

- Circuitos integrados

- Familias

- Procesamiento paralelo

- Canalización

Procesador

Introducción

El procesador es el cerebro del ordenador. Permite el procesamiento de información numérica es decir

información en formato binario, así como la ejecución de instrucciones almacenadas en la

memoria.

Funcionamiento

Es un circuito electrónico que funciona a la velocidad de un reloj interno, gracias a un cristal de cuarzo

que, sometido a una corriente eléctrica, enviá unos impulsos llamados picos, la velocidad del reloj

corresponde al numero de pulsos por segundo. De este modo, un ordenador de 200 MHz posee un

reloj que enviá 200.000.000 por segundo.

Memoria Caché Es una memoria rápida que permite reducir los

tiempos de espera de las distintas informaciones almacenadas en la RAM.

Memoria caché nivel 1: Se encuentra integrada directamente en el procesador.

-La primera parte es la cache de instrucción.

-La segunda parte es la cache de información.

Memoria caché nivel 2 : Se encuentra ubicada en la carcasa junto con el procesador.

Memoria caché nivel 3: se encuentra ubicada en la placa base.

Unidades funcionales

Los elementos principales del microprocesador son:

-La unidad de control: que vincula la información entrante para luego decodificarla y enviarla a la unidad de ejecución, la unidad de control se compone de los siguientes elementos:

-Secuenciador, contador ordinal, registro de instrucción

-La unidad de ejecución: cumple las tareas que le asigna la unidad de instrucción, se compone de los siguientes elementos:

-Unidad aritmética lógica, unidad de punto flotante, registro de estado, registro acumulador

-Unidad de administración del bus: Que administra el flujo de información entrante o saliente, y que se encuentra interconectado con el sistema RAM.

Transistor

Es un componente electronico semi-conductor que posee tres electrodos capaces de modificar la corriente que pasa atraves suyo utilizando uno de estos electrodos. Estos reciben el nombre de componentes activos en contraste a los componentes pasivos, tales como la resistencia o los capacitores que solo cuentan con 2 electrodos.

El transistor MOS

El transistor MOS (metal, oxido, silicona) es el mas utilizado en el diseño de circuitos integrados. Poseen dos areas con carga negativa, denominadas respectivamente fuente y drenaje separadas por una region con carga positiva, denominada sustrato. El sustrato posee un electrodo de control superpuesto, denominada puerta que permite apliacar la carga al sustrato.

El transistor MOS

Cuando la tensión no se aplica en el electrodo de control, el sustrato con carga positiva actúa como barrera y evita el

movimiento de electrones de la fuente al drenaje. Sin embargo, cuando se aplica la carga a la puerta,las cargas

positivas del sustrato son repelidas y se realiza la apertura de un canal de comunicación con carga negativa entre la

fuente y el drenaje.El transistor actúa entonces como conmutador programable,

gracias al electrodo de control, éste actúa como interruptor cerrado, y cuando no hay carga, actúa como interruptor

abierto.

Circuitos integrados

Circuitos integrados

Los transistores MOS se componen, entonces, de la minas de silicona, obtenidas de múltiples procesos. Dichas laminas

de silicona se cortan en elementos rectangulares para formar un circuito, los circuitos se colocan en carcasas con

conectores de entrada-salida y la suma de estas partes forman un circuito integrado. La minuciosidad del grabado

expresado en micrones, define el numero de transistores por unidad de superficie. Puede haber millones de

transistores en un solo procesador.Dado que la carcasa rectangular contiene clavijas de entrada-

salida que parecen patas, en Francia utilizan el termino “pulga electrónica” para referirse a los circuitos

integrados.

Familias de procesadores

80x86: la x representa la familia

ARM

IA-64

MIPS

Motorola 6800

PowerPC

SPARC

Esto explica porque un programa creado para un tipo especifico de procesador solo puede trabajar directamente en un sistema con otro tipo de procesador si se realiza lo que se denomina traducción de instrucciones, o emulación. El termino emulador se utiliza para referirse al programa que realiza dicha traducción.

Procesamiento paralelo

Consiste en la ejecución simultanea de instrucciones desde el mismo programa pero en diferentes procesadores. Implica la división del programa en multiples procesos manejados

en paralelo a fin de reducir el tiempo de ejecución.No obstante, este tipo de tecnología necesita sincronización y

comunicación entre los diversos procesos, se distribuye el trabajo en procesos discontinuos mas pequeños que son

manejados por diversos departamentos. El funcionamiento de una empresa puede verse afectado en gran medida si la

comunicación entre los distintos servicios internos no funciona de manera correcta.

Canalización

Se denomina canalización a la tecnología destinada a mejorar la velocidad de ejecución de instrucciones mediante la colocación de las diversas etapas en paralelo.

Las etapas de ejecución de una instrucción correspondientes a un procesador con canalización “clásica” de 5 pasos son las siguientes:

- Recuperación: recupera la instrucción de la cache

-Decodificación: decodifica la instrucción y busca operandos

-Ejecución: ejecuta la instrucción

-Memoria: accede a la memoria y escribe o recupera información desde allí

-Post escritura (retirar): registra el valor calculado en un registro

Canalización

Gracias a la canalización el procesamiento de instrucciónes no requiere mas que los 5 pasos anteriores: orden de los pasos

(recuperación, decodificación, ejecución, memoria, post escritura)

El objetivo de la canalización es ejecutar cada paso en paralelo con los pasos anteriores y los siguientes

El principio de la canalización puede compararse a una linea de ensamblaje automotriz, el auto se mueve de una estación de trabajo a la otra a lo largo de la linea de ensamblaje y para

cuando sale de la fabrica esta completamente terminado. A fin de comprender bien el principio, debe visualizarse la linea de

ensamblaje como un todo y no vehículo por vehículo. Se necesitan 3 horas para producir cada vehículo, pero en realidad

se produce uno por minuto.

FIN