LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO, UCP O CPU( POR EL ACRÓNIMO EN INGLÉS DE CENTRAL PROCESSING UNIT)

Es el componente del computador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Proporcionan la característica fundamental de la computadora digital y son uno de los componentes necesarios en las computadoras. Se conoce como microprocesador el CPU que es manufacturado con circuitos integrados. Desde mediados de los años 1970, los microprocesadores de un solo chip han reemplazado casi totalmente todos los tipos de CPU, y hoy en día, el término "CPU" es aplicado usualmente a todos los microprocesadores.

Características C.P.U.

*Memoria

*Unidad Aritmética Lógica

*Unidad o procesador de control

MEMORIA PRINCIPAL (interna o central).

Se almacenan datos y programas, hay dos operaciones que se hacen en la memoria (lee y escribe) entonces se dice que es donde almacena.

La memoria central o simplemente memoria (interna o principal) se utiliza para almacenar información, y  puede ser de dos tipos:

* Las instrucciones de un programa

* Los datos con los que se operan las instrucciones

Por ejemplo:

Para que un programa se pueda ejecutar, debe ser situado en la memoria, en una operación denominada carga (load) del programa.

La memoria central es una zona de almacenamiento organizada en centenares o millares de unidades de almacenamiento individual. La unidad elemental de memoria se llama byte (octeto). Un byte tiene la capacidad de almacenar un carácter de información, y está formado por un conjunto de unidades más pequeñas de almacenamiento denominadas bits, que son dígitos binarios (0 ó 1). Generalmente se acepta que un byte contiene ocho bits. Por consiguiente, si se desea almacenar la frasea computadora utilizara exactamente 23 bytes consecutivos de memoria.

La memoria central de una computadora puede tener desde unos centenares de millares de bytes hasta millones de bytes.

Como el byte es una unidad elemental de almacenamiento, se utilizan múltiplos para definir el tamaño de la memoria central:

Kilo-byte(KB o Kb) igual a 1.024 bytes(210) practicamente se toman 1.000 

Mega byte(MB o Mb) igual a 1.024 x 1.024 bytes (220) practicamente se considera un 1.000.000.

Las computadoras personales tipo Pc tienen memorias centrales desde 512 ó 640 k aunque es frecuentemente ver PC,s con memorias de 1, 2, 4, 12, etc., Mb.

Pasos que se hacen en la lectura:

1.- Almacenar la dirección de la célula en la que se encuentra la información a leer datos se almacena en el registro de dirección.

2.- Cambiar el registro de intercambio la información contenida en la célula apuntada por el registro de dirección.

3.- Transferir el contenido de registro de intercambio al registro de la CPU que corresponda.

Pasos para la escritura:

1.- Transferir el registro de intercambio la información a escribir.

2.- Almacenar la segunda dirección de la célula receptora de la información en el registro de dirección.

3.- Cargar el contenido de registro de intercambio en la célula apuntada por el registro de dirección.

 UNIDAD ARITMÉTICA LOGÍCA (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.

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) pueden 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 NVIDIA y AMD, FPU como el viejo coprocesador matemático 80387, y procesadores digitales de señales como los que se encuentran en tarjetas de sonido Sound Blaster, lectoras de CD y los televisores de alta definición. Todos éstos tienen en su interior varias ALU potentes y complejas.

Historia:

 Propuesta de Von Neumann

El matemático John von Neumann propuso el concepto de la ALU en 1945, escribió un informe sobre las fundaciones para un nuevo computador llamado EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) (Computador Automático Variable Discreto Electrónico). En 1946, trabajó con sus colegas diseñando un computador para el Princeton Institute of Advanced Studies (IAS) (Instituto de Princeton de Estudios Avanzados). El IAS computer se convirtió en el prototipo para muchos computadores posteriores. En esta propuesta, von Neumann esbozó lo que él creyó sería necesario en su máquina, incluyendo una ALU.

Von Neumann explicó que una ALU es un requisito fundamental para una computadora porque necesita efectuar operaciones matemáticas básicas: adición, sustracción, multiplicación, y división.^[1] Por lo tanto, creyó que era "razonable que una computadora debería contener los órganos especializados para estas operaciones"

Sistemas numéricos

Una ALU debe procesar números usando el mismo formato que el resto del circuito digital. Para los procesadores modernos, este formato casi siempre es la representación del número binario de complemento a dos. Las primeras computadoras usaron una amplia variedad de sistemas de numeración, incluyendo complemento a uno, formato signo-magnitud, e incluso verdaderos sistemas decimales, con diez tubos por dígito.

Las ALU para cada uno de estos sistemas numéricos mostraban diferentes diseños, y esto influenció la preferencia actual por el complemento a dos, debido a que ésta es la representación más simple, para el circuito electrónico de la ALU, para calcular adiciones y sustracciones, etc.

Entradas y salidas

Las entradas a la ALU son los datos en los que se harán las operaciones (llamados operandos) y un código desde la unidad de control indicando qué operación realizar. Su salida es el resultado del cómputo de la operación.

En muchos diseños la ALU también toma o genera como entradas o salidas un conjunto de códigos de condición desde o hacia un registro de estado. Estos códigos son usados para indicar casos como acarreo entrante o saliente, overflow, división por cero, etc.

Unidad de control

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, los componentes principales son el circuito de lógica secuencial, el de control de estado, el de lógica combinacional y el de emisión de reconocimiento de señales de control

 *.- Microprogramadas, propias de máquinas más complejas. La microprogramación de la unidad de control se encuentra almacenada en una micro memoria, a la cual se accede de manera secuencial para posteriormente ir ejecutando cada una de las microinstrucciones.

En computadoras, la unidad de control fue históricamente definida como una parte distinta del modelo de referencia de 1946 de la Arquitectura de von Neumann. En diseños modernos de computadores, la unidad de control es típicamente una parte interna del CPU.

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 las actividades de las otras unidades dentro de él. De una manera, es el "cerebro dentro del cerebro", pues controla lo que sucede dentro del procesador, que a su vez controla el resto del PC.

Control cableado

Las unidades de control cableado son implementadas por medio de unidades de lógica secuencial, ofreciendo un número finito de puertas que pueden actuar como generadores de resultados específicos, basada en las instrucciones que fueron usadas para invocar esas respuestas. Estas instrucciones son evidentes en el diseño de la arquitectura, pero también pueden ser representadas de otras maneras.

Unidad de control microprogramada

La idea de microprogramación fue introducida por M.V. Wilkes en 1951 como un nivel intermediario para ejecutar instrucciones de programa.

Los microprogramas fueron organizados como una secuencia de microinstrucciones y almacenados en una memoria del control especial. El algoritmo para la unidad de control microprogramada es usualmente especificado por la descripción de un diagrama de flujo. La ventaja principal de la unidad de control microprogramada es la simplicidad de su estructura. Las salidas del controlador son organizadas en microinstrucciones y pueden ser remplazadas fácilmente.

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 x86 nativamente, 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 mas utilizados de modo que se buscan primero en la computadora y luego en la RAM

Componentes

• Registro de instrucción: Es el encargado de almacenar la instrucción que se está ejecutando.
• Registro contador de programas: Contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar
• Controlador y decodificador: Se encarga de interpretar la instrucción para su posterior proceso. Es el encargado de extraer el código de operación de la instrucción en curso.
• Secuenciador: Genera microórdenes necesarias para ejecutar la instrucción.
• Reloj: Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes.

MICROPROCESADORES

¿QUÉ ES UN MICROPROCESADOR?

Un microprocesador es un circuito integrado construido en un pedazo diminuto de silicón. Contiene miles, o incluso millones, de transistores que se interconectan envían los rastros extrafinos de aluminio. Los transistores trabajan guardando y manipulando datos juntos para que el microprocesador pueda realizar una variedad ancha de funciones útiles. En particular la función de un microprocesador es realizar es dictado por software.

El primer microprocesador de Intel fue los 4004. Se introdujo en 1971, y contuvo 2,300 transistores. El Pentium ® de hoy II procesador, por contraste, contiene 7.5 millones de transistores. Uno de los microprocesadores de las tareas más comunes realiza es servir como los "cerebros" dentro de las computadoras personales, pero ellos entregan "inteligencia" a los otros dispositivos innumerables también. Por ejemplo, ellos pueden dar su velocidad-dial del teléfono y opciones del redial, automáticamente pueden bajar el termostato de su casa por la noche, y pueden hacer su automóvil más seguro y más energía eficaz.

HISTORIA DE LOS MICROPROCESADORES

1971: MICROPROCESADOR 4004

Los 4004 fueron el primer microprocesador de Intel. Esta invención del descubrimiento impulsó la calculadora de Busicom y pavimentó la manera por empotrar inteligencia en objetos inanimados así como la computadora personal.

1972: MICROPROCESADOR 8008

Los 8008 eran dos veces tan poderosos como los 4004. Según la Electrónica de Radio de revista, Don Lancaster, un hobbyist de la computadora, especializados, acostumbró los 8008 a crear a un predecesor a la primera computadora personal, una Electrónica de Radio de dispositivo dobló una "máquina de escribir de la TELEVISIÓN". Se usó como un término mudo.

1974: MICROPROCESADOR 8080

Los 8080 se volvieron los cerebros de la primera computadora personal.

1978: MICROPROCESADOR 8086-8088

Una venta del giro a la nueva división de la computadora personal de IBM hizo los cerebros del nuevo producto del golpe de IBM a los 8088--el IBM PC. El 8088's

1982: MICROPROCESADOR 286

Los 286, también conocidos como los 80286, eran el primer procesador de Intel que podría ejecutar todo el software escrito para su predecesor. Esta compatibilidad del software sigue siendo un sello de la familia de Intel de microprocesadores.

1985: EL MICROPROCESADOR INTEL 386(TM)

El Intel 386TM microprocesador ofreció 275,000 transistores--más de 100times tantos como el original 4004. Fue una 32-bit astilla y era "atareando multi," significándolo podrían ejecutar programas múltiples al mismo tiempo.

1989: EL DX CPU MICROPROCESADOR INTEL 486(TM)

La 486TM generación realmente significó usted va de una computadora orden-nivelada en punto-y-pulse el botón computando. Yo podría tener una computadora colorida la primera vez para y podría hacer desktop que publica a una velocidad significante," la tecnología de las llamadas historiador David K. Allison del el Museo Nacional de Smithsonian de Historia americana. El Intel 486TM procesador fue el primero en ofrecer un construir-en coprocesador de matemática que acelera computando porque ofrece que el matemática complejo funciona del procesador central.

1993: PROCESADOR DE PENTIUM®

El procesador de Pentium® les permitió a las computadoras incorporar "mundo real" más fácilmente los datos como discurso, parezca, letra y imágenes fotográficas. El nombre Pentium®, mencionó en las historietas y en charla de la televisión muestra, se volvió una palabra de la casa poco después la introducción.

1995: PROCESADOR PENTIUM® PROFESIONAL

Soltado por el otoño de 1995 el Pentium® En pro del procesador se diseña a combustible 32-bit servidor y las aplicaciones workstation-niveladas y habilita rápidamente computadora--ed el plan, ingeniería mecánica y cómputo científico. Cada Pentium® En pro del procesador se empaqueta junto con una segunda astilla de memoria de escondite velocidad-reforzando. El Pentium® poderoso En pro del procesador alardea 5.5 millones de transistores.

1997: PROCESADOR PENTIUM® II

El 7.5 millón-transistor Pentium® II procesador incorpora Intel tecnología de MMXTM que se diseña para procesar video, audio y datos de los gráficos eficazmente específicamente. Se introdujo en Solo Contacto del Borde innovador (S.E.C) Cartucho que también incorporó una astilla de memoria de escondite de gran velocidad. Con esta astilla, los usuarios de PC pueden capturar, pueden revisar y pueden compartir fotografías digitales con amigos y familia vía el Internet; revise y agregue texto, música o transiciones del entre-escena a las películas de la casa; y, con un teléfono video, envíe video encima de las líneas del teléfono normales y los Internet.

1998: EL PROCESADOR PENTIUM® II XEON (TM)

El Pentium® que se diseñan II procesadores de XeonTM para reunir los requisitos de la actuación de medio-rango y servidores más altos y workstations. Consistente con la estrategia de Intel para entregar único targeted de productos de procesador para los segmentos de los mercados específicos, el Pentium® II procesadores de XeonTM ofrecen innovaciones técnicas diseñadas para los workstations y servidores que utilizan aplicaciones comerciales exigentes como servicios de Internet, almacenaje de los datos corporativo, creación satisfecha digital, y la automatización del plan electrónica y mecánica específicamente. Pueden configurarse sistemas basados en el procesador para descascarar a cuatro o ocho procesadores y más allá de.

1999: EL PROCESADOR CELERON (TM)

Continuando la estrategia de Intel de procesadores en vías de desarrollo para los segmentos del mercado específicos, el Intel que el procesador de CeleronTM se diseña para el Valor el PC mercado segmento. Proporciona consumidores la gran actuación a un valor excepcional, y entrega actuación excelente para los usos como juego por dinero y el software educativo.

1999: PROCESADOR PENTIUM® III

El Pentium® III procesador ofrece 70 nuevas instrucciones--Internet Streaming las extensiones de SIMD--que dramáticamente refuerza la actuación de imaging avanzado, 3-D, vertiendo audio, video y aplicaciones de reconocimiento de discurso. Fue diseñado para reforzar Internet significativamente experimenta y les permite a los usuarios hacer tales cosas como vistazo a través de los museos del online realistas y tiendas y transmitir video de alto-calidad. El procesador incorpora 9.5 millones de transistores, y se introdujo usando 0.25-micron tecnología.

1999: EL PROCESADOR PENTIUM® III XEON (TM)

El Pentium® III procesador de XeonTM extiende las ofrendas de Intel a los workstation y segmentos de mercado de servidor y mantiene actuación adicional las aplicaciones del e-comercio y la informática comercial avanzada. Los procesadores incorporan el Pentium® las 70 instrucciones de SIMD de III procesador que refuerzan multimedios y vertiendo aplicaciones videas. El Pentium® la tecnología de escondite de adelanto de III procesador de XeonTM acelera información del autobús del sistema al procesador, empujando actuación significativamente. Se diseña para los sistemas con configuraciones de multiprocesos