UNIVERSIDAD TECNICA DE MACHALAFACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS DE LA SALUD

ESCUELA DE ENFERMERÌA

Informática 1..

Docente:Ing. Karina García G.

Integrantes:

Aguilar Viviana.Castillo Heidy.Murillo Denisse.

Curso:Primer Semestre de Enfermería “A”.

2014.LA CPU.

Historia.

La primera CPU fue la ENIAC y se desarrolló en la década de 1940. Fue terminada y

presentada al público general en la Universidad de Pensilvania el 14 de febrero de 1946. La

ENIAC se usó por más de nueve años y fue el punto de partida para el desarrollo de más

unidades de procesamiento central.

¿Qué es la CPU?.

La Unidad Central de Procesamiento (del inglés: Central Processing Unit,CPU)

o procesador, es el componente principal del ordenador y otros dispositivos programables, que

interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Las CPU

proporcionan la característica fundamental del ordenador digital (la programabilidad) y son uno

de los componentes necesarios encontrados en los ordenadores de cualquier tiempo, junto con

la memoria principal y los dispositivos de entrada/salida. 

Función.

Las CPU están diseñadas para ejecutar las instrucciones de un programa. Los programas se

almacenan como secuencias numéricas dentro de la memoria de la computadora. Cuando se

accede a un programa, la CPU procesa sus instrucciones. Las CPU llevan a cabo instrucciones

de programación en el mismo formato original de la computadora con programas almacenados

que desarrolló John Von Newmann. Las instrucciones se ejecutan en cuatro pasos: búsqueda,

decodificación, ejecución y reescritura.

Las CPU buscan las instrucciones del programa y las decodifican. A medida que la CPU va

decodificando las instrucciones, ordena y prioriza la información del programa para preparar la

ejecución.

La ejecución es donde la CPU completa las instrucciones del programa. Una vez que se

completa la ejecución de un programa, la CPU vuelve a escribir los resultados de la ejecución

de manera que se almacenen en su registro interno o memoria informática.

Cuando se vuelve a acceder al programa, la CPU puede acceder a la información de

contestación del programa.

Importancia.

Desde la primera CPU hasta las actuales, fueron diseñadas para llevar simplicidad a tareas

arduas y repetitivas, y para acelerar procesos de cálculos con el fin de incrementar la

productividad. Al principio, sólo realizaban cálculos computarizados, lo que fue un gran avance

si se tiene en cuenta la cantidad de errores que solían cometer los humanos en ese tipo de

cálculos. Los CPU realizan una gran cantidad de funciones que van más allá de los cálculos

matemáticos. La funcionalidad de las CPU ha mejorado hasta llegar a niveles más complejos y

avanzados, y el software diseñado para operar en las CPU está disponible en todos los campos,

profesiones e intereses. Las CPU mejoran continuamente para ofrecer una mayor funcionalidad

y capacidad de diseño. Su rendimiento es cada vez mayor y progresivamente requieren menos

energía para funcionar; además sus precios se han vuelto más asequibles. 

Dispositivos de entrada y salida.

En computación, la entrada y salida o E/S (en inglés input/output o I/O), es la comunicación

entre un sistema de procesamiento de información, tal como un ordenador, y el mundo exterior,

posiblemente un humano u otro sistema de procesamiento de información. Los dispositivos de

E/S son utilizados por una persona (u otro sistema) para comunicarse con un ordenador. Por

ejemplo, un teclado o un ratón puede ser un dispositivo de entrada para un ordenador, mientras

que los monitores e impresoras se consideran los dispositivos de salida para un ordenador.

Dispositivos para la comunicación entre computadoras, tales como módems y tarjetas de red,

por lo general sirven para entrada y salida.

Las vías de comunicación de la CPU: los buses.

El bus es simplemente una vía de comunicación entre los elementos del ordenador por la que

circula la información.  A través de los buses, la CPU se comunica con la memoria y con los

elementos periféricos del ordenador.

Los buses más comúnmente conocidos son:

- Bus de datos.

- Bus de direcciones.

- Bus de control.

Operación de la CPU.

La operación fundamental de la mayoría de las CPU es ejecutar una secuencia de instrucciones

almacenadas llamadas "programa". El programa es representado por una serie de números que

se mantienen en una cierta clase de memoria de ordenador. Hay cuatro pasos que casi todos las

CPU de arquitectura de von Neumann usan en su operación: fetch,decode, execute,

y writeback, (leer, decodificar, ejecutar y escribir).

Diagrama mostrando como es decodificada una instrucción del MIPS32. (MIPS Technologies

2005)

El primer paso, leer (fetch), implica el recuperar una instrucción, (que es representada por un

número o una secuencia de números), de la memoria de programa. La localización en la

memoria del programa es determinada por un contador de programa (PC), que almacena un

número que identifica la posición actual en el programa. En otras palabras, el contador de

programa indica al CPU, el lugar de la instrucción en el programa actual. Después de que se lee

una instrucción, el Contador de Programa es incrementado por la longitud de la palabra de

instrucción en términos de unidades de memoria. Frecuentemente la instrucción a ser leída debe

ser recuperada de memoria relativamente lenta, haciendo detener la CPU mientras espera que la

instrucción sea retornada. Este problema es tratado en procesadores modernos en gran parte por

los cachés y las arquitecturas pipeline. La instrucción que la CPU lee desde la memoria es usada

para determinar qué deberá hacer la CPU. En el paso de decodificación, la instrucción es

dividida en partes que tienen significado para otras unidades de la CPU. La manera en que el

valor de la instrucción numérica es interpretado está definida por la arquitectura del  conjunto de

instrucciones (el ISA) de la CPU. A menudo, un grupo de números en la instrucción,

llamados opcode, indica qué operación realizar. Las partes restantes del número usualmente

proporcionan información requerida para esa instrucción, como por ejemplo, operandos para

una operación de adición. Tales operandos se pueden dar como un valor constante (llamado

valor inmediato), o como un lugar para localizar un valor, que según lo determinado por

algún modo de dirección, puede ser un registro o una dirección de memoria. En diseños más

viejos las unidades del CPU responsables de decodificar la instrucción eran dispositivos de

hardware fijos. Sin embargo, en CPUs e ISAs más abstractos y complicados, es frecuentemente

usado un microprograma para ayudar a traducir instrucciones en varias señales de configuración

para el CPU. Este microprograma es a veces reescribible de tal manera que puede ser

modificado para cambiar la manera en que el CPU decodifica instrucciones incluso después de

que haya sido fabricado.

La CPU se divide en ALU y UC.

Definimos genéricamente a la unidad ALU (por sus siglas en inglés Arithmetic Logic Unit)

como una de las unidades que forman parte de la Unidad Central de Procesos (es decir,

del Procesador, Microprocesador o CPU - Central Processor Unit, por sus siglas en inglés)

mediante la cual es posible realizar una gran cantidad de operaciones aritméticas básicas (Suma,

Resta, División y Multiplicación) además de realizar algunas operaciones Lógicas (Yes, Or,

Not, And - Es decir, si; y, o, no) entre dos números o dos conjuntos de números.

En informática, la Unidad Aritmética Lógica forma parte del circuito digital del procesador

indefectiblemente, teniendo además presencia en otros Circuitos Electrónicos que necesiten

realizar estas operaciones, teniendo por ejemplo la utilización de un Reloj Digital, donde estos

cálculos lógicos se basan en dos funcionalidades básicas:

Sumar de a 1 al tiempo actual (para los Segundos, Minutos y las Horas).

Comprobación de la activación o no activación del sonido de la alarma.

Cambio de Hora y Minutos de acuerdo al sistema hexadecimal.

Pero esta unidad es generalmente utilizada en circuitos de alta complejidad, cubriendo no solo

operaciones matemáticas simples, sino una gran cantidad de cálculos por segundos, siendo en el

caso de los últimos aquellos que son conocidos como Microprocesadores, y que como hemos

dicho, son el cerebro de un ordenador y te toda la información que se procesa a través de él.

Es en estos pequeños y complejos dispositivos que encontramos los siguientes componentes:

Dispositivos de Adición: Se encargan de realizar las anteriormente mencionadas

operaciones aritméticas.

Registros: Son los que contienen los Operandos que permiten realizar las operaciones,

siendo aportados estos por la Unidad de Control.

Resultados Parciales: Fragmentos de cálculos que fueron realizados.

Resultados Finales: Resultados propiamente dichos de los cálculos efectuados.

Control de Cálculo: Dispositivo que se encarga de controlar, redirigir y corregir los errores

que se puedan haber cometido en las operaciones realizadas.

Hemos mencionado en este listado a la Unidad de Control, y debemos definirla como un

dispositivo que se encarga de enviar a la Arichmetic Logic Unit todas las órdenes y operaciones

que debe realizar, además de transportar los Resultados Finales que ha obtenido hacia otros

componentes.

De este modo, podemos definir el funcionamiento de la siguiente manera:

Unidad de Control: Emite las acciones a efectuar.

Unidad Aritmético Lógica: Procesa los datos recibidos y envía los registros.

Unidad de Control: Analiza los resultados obtenidos y los envía a otros dispositivos de

salida.

1. La unidad de lógica/aritmética (ALU), que realiza operaciones aritméticas y lógicas.

En computación, la unidad aritmético lógica, también conocida como ALU (siglas en inglés

de arithmetic logic unit), es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma,

resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre dos números.

Muchos tipos de circuitos electrónicos necesitan realizar algún tipo de operación aritmética, así

que incluso el circuito dentro de un reloj digital tendrá una ALU minúscula que se mantiene

sumando 1 al tiempo actual, y se mantiene comprobando si debe activar el sonido de la alarma,

etc.

Por mucho, los más complejos circuitos electrónicos son los que están construidos dentro de los

chips de microprocesadores modernos. Por lo tanto, estos procesadores tienen dentro de ellos un

ALU muy complejo y potente. De hecho, un microprocesador moderno (y los mainframes)

puede tener múltiples núcleos, cada núcleo con múltiples unidades de ejecución, cada una de

ellas con múltiples ALU.

Muchos otros circuitos pueden contener en el interior una unidad aritmético lógica: unidades de

procesamiento gráfico como las que están en las GPU modernas, FPU como el

viejo coprocesador matemático 80387, y procesadores digitales de señales como los que se

encuentran en tarjetas de sonido, lectoras de CD y los televisores de alta definición. Todos éstos

tienen en su interior varias ALU potentes y complejas.

La mayoría de las ALU pueden realizar las siguientes operaciones:

Operaciones aritméticas de números enteros (adición, sustracción, y a

veces multiplicación y división, aunque esto es más complejo).-

Operaciones lógicas de bits (AND, NOT, OR, XOR, XNOR).

Operaciones de desplazamiento de bits (Desplazan o rotan una palabra en un número

específico de bits hacia la izquierda o la derecha, con o sin extensión de signo). Los

desplazamientos pueden ser interpretados como multiplicaciones o divisiones por 2.

2. La unidad de control (CU), que extrae instrucciones de la memoria, las descifra y ejecuta,

llamando a la ALU cuando es necesario.

La unidad de control (UC) es uno de los tres bloques funcionales principales en los que se

divide una unidad central de procesamiento (CPU). Los otros dos bloques son la unidad de

proceso y el bus de entrada/salida.

Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas (interpretación) y

ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso.

Existen dos tipos de unidades de control, las cableadas, usadas generalmente en máquinas

sencillas, y las microprogramadas, propias de máquinas más complejas. En el primer caso, los

componentes principales son el circuito de lógica secuencial, el de control de estado, el

de lógica combinación al y el de emisión de reconocimiento de señales de control. En el

segundo caso, la microprogramación de la unidad de control se encuentra almacenada en una

micromemoria, a la cual se accede de manera secuencial para posteriormente ir ejecutando cada

una de las microinstrucciones. Estructura del computador: Unidad aritmético-lógica (UAL o

ALU por su nombre en inglés, Arithmetic Logic Unit): aquí se llevan a cabo las operaciones

aritméticas y lógicas.

Operación general.

Las salidas de la unidad de control se encargan de controlar la actividad del resto del

dispositivo. Se puede pensar en una unidad de control como una máquina de estado finito.

La unidad de control es la circuitería que controla el flujo de datos a través del procesador, y

coordina procesador, que a su vez controla el resto del PC.

Algunos ejemplos de dispositivos que requieren una unidad de control son los CPUs y

los GPUs. La edad de la información moderna no sería posible sin diseños complejos de la

unidad de control.

Funciones.

Las funciones realizadas por la unidad de control varían grandemente por la arquitectura interna

del CPU, pues la unidad de control realmente implementa esta arquitectura. En un procesador

regular que ejecuta las instrucciones x86nativamente, la unidad de control realiza las tareas de

leer (fetch), decodificar, manejo de la ejecución y almacenamiento de los resultados. En un

procesador x86 con un núcleo RISC, la unidad de control tiene considerablemente más trabajo

que hacer. Ella maneja la traducción de las instrucciones x86 a las microinstrucciones del RISC,

maneja la planificación de las microinstrucciones entre las varias unidades de ejecución, y

maneja la salida de estas unidades para cerciorarse de que terminen donde supuestamente deben

ir. En uno de estos procesadores la unidad de control está dividida en otras unidades debido a la

complejidad del trabajo que debe realizar (tales como una unidad de planificación para manejar

la planificación y una unidad de retiro para ocuparse de los resultados que vienen de la tubería

(pipe)). Almacena los datos más utilizados de modo que se buscan primero en la computadora y

luego en la RAM

Webgrafia:

http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamiento

http://www.ehowenespanol.com/cpu-sobre_110194/

http://www.masadelante.com/faqs/cpu

http://www.hardside.com.ar/docs/buses%20y%20puertos.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_de_control

http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_aritm%C3%A9tico_l%C3%B3gica

http://www.mastermagazine.info/termino/3824.php#ixzz34IiYaaYs

http://es.wikipedia.org/wiki/Entrada/salida

Bibliografías:

Amdahl, G. M., Blaauw, G. A., & Brooks, F. P. Jr. (1964). Architecture of the IBM

System/360. IBM Research.

Digital Equipment Corporation (noviembre de 1975). «LSI-11 Module Descriptions». LSI-

11, PDP-11/03 user's manual(2nd edition edición). Maynard, Massachusetts: Digital

Equipment Corporation. pp. 4–3.