PROCESADORPROCESADOR

JOHANY HERNANDEZJOHANY HERNANDEZ

CARLOS IVAN RODRIGUEZCARLOS IVAN RODRIGUEZ

PROCESADORPROCESADOR

El procesador (CPU, por Unidad El procesador (CPU, por Unidad Central de Procesamiento), es por Central de Procesamiento), es por

decirlo de alguna manera, el cerebro decirlo de alguna manera, el cerebro del ordenador. Permite el del ordenador. Permite el

procesamiento de información procesamiento de información numérica, es decir, información numérica, es decir, información ingresada en formato ingresada en formato binario,binario, así así

como la ejecución de instrucciones como la ejecución de instrucciones almacenadas en la memoria. almacenadas en la memoria.

Un microprocesador es un circuito integrado que Un microprocesador es un circuito integrado que incorpora en su interior una unidad central de incorpora en su interior una unidad central de proceso (CPU) y todo un conjunto de elementos proceso (CPU) y todo un conjunto de elementos lógicos que permiten enlazar otros dispositivos lógicos que permiten enlazar otros dispositivos como memorias y puertos de entrada y salida como memorias y puertos de entrada y salida (I/O), formando un sistema completo para cumplir (I/O), formando un sistema completo para cumplir con una aplicación específica dentro del mundo con una aplicación específica dentro del mundo real. Para que el sistema pueda realizar su labor real. Para que el sistema pueda realizar su labor debe ejecutar paso a paso un programa que debe ejecutar paso a paso un programa que consiste en una secuencia de números binarios o consiste en una secuencia de números binarios o instrucciones, almacenándolas en uno o más instrucciones, almacenándolas en uno o más elementos de memoria, generalmente externos al elementos de memoria, generalmente externos al mismo. La aplicación más importante de los mismo. La aplicación más importante de los microprocesadores que cambió totalmente la microprocesadores que cambió totalmente la forma de trabajar, ha sido la computadora forma de trabajar, ha sido la computadora personal o microcomputadora.personal o microcomputadora.

Es el componente donde es usada la Es el componente donde es usada la tecnología más reciente. Existen en el tecnología más reciente. Existen en el mundo sólo cuatro grandes empresas con mundo sólo cuatro grandes empresas con tecnología para fabricar procesadores tecnología para fabricar procesadores competitivos para computadoras: Intel (que competitivos para computadoras: Intel (que domina más de un 70% del mercado), AMD, domina más de un 70% del mercado), AMD, Vía (que compró la antigua Cyrix) e IBM, Vía (que compró la antigua Cyrix) e IBM, que fabrica procesadores para otras que fabrica procesadores para otras empresas, como Transmeta. empresas, como Transmeta.

HISTORIAHISTORIA

El primer El primer microprocesadormicroprocesador (Intel 4004) se (Intel 4004) se inventó en 1971. Era un dispositivo de inventó en 1971. Era un dispositivo de cálculo de 4 bits, con una velocidad de 108 cálculo de 4 bits, con una velocidad de 108 Khz. Desde entonces, la potencia de los Khz. Desde entonces, la potencia de los microprocesadores ha aumentado de microprocesadores ha aumentado de manera exponencial manera exponencial

FUNCIONAMIENTOFUNCIONAMIENTO

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

– la unidad aritmética lógica (se escribe ALU); sirve para la unidad aritmética lógica (se escribe ALU); sirve para la ejecución de cálculos aritméticos básicos y funciones la ejecución de cálculos aritméticos básicos y funciones lógicas (Y, O, O EXCLUSIVO, etc.); lógicas (Y, O, O EXCLUSIVO, etc.);

– la unidad de punto flotante (se escribe FPU), que la unidad de punto flotante (se escribe FPU), que ejecuta cálculos complejos parciales que la unidad ejecuta cálculos complejos parciales que la unidad aritmética lógica no puede realizar; aritmética lógica no puede realizar;

– el registro de estado; el registro de estado; – el registro acumuladel registro acumulad

FuncionamientoFuncionamiento

El procesador (denominado CPU, por El procesador (denominado CPU, por Central Central Processing UnitProcessing Unit) es un circuito electrónico que ) es un circuito electrónico que funciona a la velocidad de un reloj interno, gracias funciona a la velocidad de un reloj interno, gracias a un cristal de cuarzo que, sometido a una corriente a un cristal de cuarzo que, sometido a una corriente eléctrica, envía pulsos, denominados "picos". La eléctrica, envía pulsos, denominados "picos". La velocidad de reloj (también denominada ciclo), velocidad de reloj (también denominada ciclo), corresponde al número de pulsos por segundo, corresponde al número de pulsos por segundo, expresados en Hertz (Hz). De este modo, un expresados en Hertz (Hz). De este modo, un ordenador de 200 HMZ posee un reloj que envía ordenador de 200 HMZ posee un reloj que envía 200.000.000 pulsos por segundo. Por lo general, la 200.000.000 pulsos por segundo. Por lo general, la frecuencia de reloj es un múltiplo de la frecuencia frecuencia de reloj es un múltiplo de la frecuencia del sistema (del sistema (FSBFSB,Bus de la Parte Frontal), es decir, ,Bus de la Parte Frontal), es decir, un múltiplo de la frecuencia de la placa madre. un múltiplo de la frecuencia de la placa madre.

FUNCIONAMIENTOFUNCIONAMIENTO

Con cada pico de reloj, el procesador ejecuta una Con cada pico de reloj, el procesador ejecuta una acción que corresponde a su vez a una acción que corresponde a su vez a una instrucción o bien a una parte de ella. La medida instrucción o bien a una parte de ella. La medida CPI Ciclos por Instrucción) representa el número CPI Ciclos por Instrucción) representa el número promedio de ciclos de reloj necesarios para que el promedio de ciclos de reloj necesarios para que el microprocesador ejecute una instrucción. En microprocesador ejecute una instrucción. En consecuencia, la potencia del microprocesador consecuencia, la potencia del microprocesador puede caracterizarse por el número de puede caracterizarse por el número de instrucciones por segundo que es capaz de instrucciones por segundo que es capaz de procesar. Los MIPS millones de instrucciones por procesar. Los MIPS millones de instrucciones por segundo) son las unidades que se utilizan, y segundo) son las unidades que se utilizan, y corresponden a la frecuencia del procesador corresponden a la frecuencia del procesador dividida por el número de dividida por el número de CPICPI

REGISTROSREGISTROS

Los registros más importantes son: Los registros más importantes son: el el registro acumuladorregistro acumulador ( (ACCACC), que almacena los ), que almacena los

resultados de las operaciones aritméticas y lógicas; resultados de las operaciones aritméticas y lógicas; el el registro de estadoregistro de estado ( (PSWPSW,que contiene los indicadores ,que contiene los indicadores

de estado del sistema (lleva dígitos, desbordamientos, de estado del sistema (lleva dígitos, desbordamientos, etc.); etc.);

el el registro de instrucciónregistro de instrucción ( (RIRI), que contiene la instrucción ), que contiene la instrucción que está siendo procesada actualmente; que está siendo procesada actualmente;

el el contador ordinalcontador ordinal ( (OCOC o o PCPC por Contador de por Contador de Programa), que contiene la dirección de la siguiente Programa), que contiene la dirección de la siguiente instrucción a procesar; instrucción a procesar;

el el registro del búferregistro del búfer, que almacena información en forma , que almacena información en forma temporal desde la memoria.temporal desde la memoria.

PARTESPARTES

Transistor Transistor

El transistor MOS (El transistor MOS (metal, óxido, siliconametal, óxido, silicona) es el tipo ) es el tipo de transistor más común utilizado en el diseño de de transistor más común utilizado en el diseño de circuitos integrados. Los transistores MOS poseen circuitos integrados. Los transistores MOS poseen dos áreas con carga negativa, denominadas dos áreas con carga negativa, denominadas respectivamente respectivamente fuentefuente (con una carga casi nula), (con una carga casi nula), y y drenajedrenaje (con una carga de 5V), separadas por (con una carga de 5V), separadas por una región con carga positiva, denominada una región con carga positiva, denominada sustratosustrato. El sustrato posee un electrodo de . El sustrato posee un electrodo de control superpuesto, denominado control superpuesto, denominado puertapuerta, que , que permite aplicar la carga al sustrato. permite aplicar la carga al sustrato.

TRANSISTORTRANSISTOR

FamiliasFamilias

Cada tipo de procesador posee su propio conjunto de Cada tipo de procesador posee su propio conjunto de instrucciones. Los procesadores se agrupan en las instrucciones. Los procesadores se agrupan en las siguientes familias, de acuerdo con sus conjuntos de siguientes familias, de acuerdo con sus conjuntos de instrucciones exclusivos: instrucciones exclusivos:

80x86: la "x" representa la familia. Se hace mención a 386, 80x86: la "x" representa la familia. Se hace mención a 386, 486, 586, 686, etc. 486, 586, 686, etc.

ARM ARM IA-64 IA-64 MIPS MIPS Motorola 6800 Motorola 6800 Power PC Power PC SPARC SPARC ......

GRACIASGRACIAS