historia del procesador
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El Procesador ¡Microprocesador!
MANTENIMIENTO DE EQUIPOS DE COMPUTO, DISEÑO E INSTALACION DE CABLEADO ESTRUCTURADO - (752369)
Aprendiz: Manuel Darío Alviz Julio
Es un pequeño instrumento capaz de almacenar y/o procesar información; una pastilla o placa computadora, delgada y compuesta por una gran cantidad de dispositivos microelectrónicos interrelacionados -además de resistencias y condensadores- y programados en función de las necesidades.
¿Que es un MicroChip?
La mayoría de microchips son de silicio, aunque el primero, desarrollado por el ingeniero Jack St. Clair Kilby en 1958, fue fabricado con germanio e incluía seis transistores en una misma base semiconductora.
La evolución del microchip ha sido enorme a lo largo de su historia, tanto que el propio Kilby obtuvo el Premio Nobel de Física en el año 2000 por su contribución al desarrollo de la tecnología de la información.
La presencia de microchips es habitual en nuestros ordenadores personales, pero también se utilizan este tipo de dispositivos en máquinas y electrodomésticos de muy diversa índole: aparatos del hogar, identificadores de mascotas, localizadores, relojes,…
¿Historia del MicroChip?
El PROCESADOR (CPU, por Central Processing Unit o Unidad Central de Procesamiento).
Esta compuesto por un Microchip.
Es por decirlo de alguna manera, el cerebro del ordenador.
Permite el procesamiento de información numérica, es decir, información ingresada en formato binario, así como la ejecución de instrucciones almacenadas en la memoria.
Introducción al Procesador.
Asi se hace - microprocesador
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, envía pulsos, denominados "picos".
La velocidad de reloj (también denominada ciclo), corresponde al número de pulsos por segundo, expresados en Hertz (Hz).
De este modo, un ordenador de 200 MHz posee un reloj que envía 200.000.000 de pulsos por segundo.
Por lo general, la frecuencia de reloj es un múltiplo de la frecuencia del sistema (FSB, Front-Side Bus o Bus de la Parte Frontal), es decir, un múltiplo de la frecuencia de la placa madre.
Funcionamiento
1 Kilohercio Khz 103 hz 1 000 hz 1 Megahercio MHz 106 hz 1 000 000 hz 1 Gigahercio GHz 109 hz 1 000 000 000 hz 1 Terahercio Thz 1012 hz 1 000 000 000 000 hz 1 Petahercio Phz 1015 hz 1 000 000 000 000 000 hz 1 Exahercio Ehz 1018 Hz 1 000 000 000 000 000 000
Hz
Unidades de frecuencia
Las partes lógicas que componen un procesador son:
Unidad aritmética-lógica. Registros de almacenamiento. Unidad de control. Unidad de ejecución. Memoria caché. Administración del BUS de datos.
Partes de un procesador
Una instrucción es una operación elemental que el procesador puede cumplir. Las cuales se almacenan en la memoria principal, esperando ser tratadas por el procesador. Las instrucciones poseen dos campos:
1. El código de operación: que representa la acción que el procesador debe ejecutar;
2. El código operando: que define los parámetros de la acción. El código operando depende a su vez de la operación. Puede tratarse tanto de información como de una dirección de memoria.
Unidad aritmético-lógica.
Las instrucciones pueden agruparse en distintas categorías.
A continuación presentamos algunas de las más importantes:
1. Acceso a Memoria: acceso a la memoria o transferencia de información entre registros.
2. Operaciones Aritméticas: operaciones tales como suma, resta, división o multiplicación.
3. Operaciones Lógicas: operaciones tales como Y, O, NO, NO EXCLUSIVO, etc.
4. Control: Controles de secuencia, conexiones condicionales, etc.
Cuando el procesador ejecuta instrucciones, la información se almacena de forma temporal en pequeñas ubicaciones de memoria local de 8, 16, 32 o 64 bits, denominadas registros. Dependiendo del tipo de procesador, el número total de registros puede variar de 10 a varios cientos.
Registros de almacenamiento
Los registros más importantes son:
1. El registro acumulador (ACC), que almacena los resultados de las operaciones aritméticas y lógicas.
2. El registro de estado (PSW, Processor Estado: Word o Palabra de Estado del Procesador), que contiene los indicadores de estado del sistema (lleva dígitos, desbordamientos, errores etc.).
3. El registro de instrucción (RI), que contiene la instrucción que está siendo procesada actualmente.
4. El contador ordinal (OC o PC por Program Counter, Contador de Programa), que contiene la dirección de la siguiente instrucción a procesar.
5. El registro del búfer, que almacena información en forma temporal desde la memoria.
Esta vincula la información entrante para luego decodificarla y enviarla a la unidad de ejecución la cual se compone de los siguientes elementos:
◦SECUENCIADOR: (o unidad lógica y de supervisión ), que sincroniza la ejecución de la instrucción con la velocidad de reloj. También envía señales de control.
◦CONTADOR ORDINAL: Es aquel que contiene la dirección de la instrucción que se está ejecutando actualmente;
◦REGISTRO DE INSTRUCCIÓN: Su función es preparar la instrucción siguiente.
Unidad De control
Una unidad de ejecución (o unidad de procesamiento), cumple las tareas que le asigna la unidad de instrucción. La unidad de ejecución se compone de los siguientes elementos:
LA UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA (SE ESCRIBE ALU):Sirve para la ejecución de cálculos aritméticos básicos y funciones lógicas (Y, O, O EXCLUSIVO, etc.);
LA UNIDAD DE PUNTO FLOTANTE (SE ESCRIBE FPU): que ejecuta cálculos complejos parciales que la unidad aritmética lógica no puede realizar;
EL REGISTRO DE ESTADO: Se trata de unos registros de memoria en los que se deja constancia de algunas condiciones que se dieron en la última operación realizada y que habrán de ser tenidas en cuenta en operaciones posteriores.
EL REGISTRO ACUMULADOR: Este se encarga de hacer la reutilización de datos y procesos para acelerar los resultados.
Unidad de ejecución
Esta también conocida como (memoria buffer)Es una memoria rápida que permite reducir los tiempos
de espera de las distintas informaciones almacenada en la RAM (Random Access Memory o Memoria de Acceso Aleatorio).
En realidad, la memoria principal del ordenador es más lenta que la del procesador.
Existen, sin embargo, tipos de memoria que son mucho más rápidos, pero que tienen un costo más elevado.
La solución consiste entonces, en incluir este tipo de memoria local próxima al procesador y en almacenar en forma temporal la información principal que se procesará en él.
Los últimos modelos de ordenadores poseen muchos niveles distintos de memoria caché.
Memoria Cache
LA MEMORIA CACHÉ NIVEL 1: (denominada L1 Cache)
Se encuentra integrada directamente al procesador. Se subdivide en dos partes:
La primera parte es la caché de instrucción,
que contiene instrucciones de la RAM que fueron decodificadas durante su paso por las canalizaciones.
La segunda parte es la caché de información, que contiene información de la RAM, así como información utilizada recientemente durante el funcionamiento del procesador.
Niveles de la memoria cache
LA MEMORIA CACHÉ NIVEL 2 :(denominada L2 Cache)
Se encuentra ubicada en la carcasa junto con el procesador (en el chip).
La caché nivel 2 es un intermediario entre el procesador con su caché interna y la RAM. Se puede acceder más rápidamente que a la RAM, pero no tanto como a la caché nivel 1.
LA MEMORIA CACHÉ NIVEL 3: (denominada L3 Cache)
Se encuentra ubicada en la placa madre.
La administración del bus (o unidad de entrada-salida).
Es aquella que se encarga de administrar el flujo de información entrante y saliente, y que se encuentra interconectado con el sistema, haciendo uso de los dispositivos o cuales estén disponibles, y activos para su uso.
Administración del bus de datos
Diagrama de componentes de la cpu
Con el fin de procesar la información, el microprocesador posee un grupo de instrucciones, denominado "conjunto de instrucciones", hecho posible gracias a los circuitos electrónicos.
El Transistor
Un transistor (es la contracción de los términos transferencia y resistor) es un componente electrónico semi-conductor que posee tres electrodos capaces de modificar la corriente que pasa a través suyo, utilizando uno de estos electrodos (denominado electrodo de control).
Estructura
LA ARQUITECTURA CISC (Complex Instruction Set Computer, Ordenador de Conjunto de Instrucciones Complejas)
Se refiere a la conexión permanente del procesador con las instrucciones complejas, difíciles de crear a partir de las instrucciones de base.
ARQUITECTURA RISC (Reduced Instruction Set Computer, Ordenador de Conjunto de Instrucciones Reducidas)
No poseen funciones avanzadas conectadas en forma permanente.
PROCESAMIENTO PARALELO: Consiste en la ejecución simultánea de instrucciones desde el mismo programa pero en diferentes procesadores.
Otras arquitectura de procesadores
CANALIZACIÓN: Se denomina canalización a la tecnología destinada a mejorar la velocidad de ejecución de instrucciones.
SUPERSCALING: Esta tecnología consiste en ubicar múltiples unidades de procesamiento en paralelo con el fin de procesar múltiples instrucciones por ciclo.
Otras arquitectura de procesadores
Mientras un procesador mono-núcleo: tiene un solo cerebro para ejecutar procesos.
La mayoría de los procesadores son mono-núcleo, o sea tienen un solo cerebro.
Los procesadores multi-núcleo: son un procesador que contiene dentro de su empaque a varios núcleos o "cerebros".
un procesador multi-núcleo puede repartir los procesos entre sus varios cerebros para su posterior ejecución.
Lo bueno de esta creación de los procesadores multi nucleos es que ya con estos procesadores el computador trabaja a una velocidad mejor, como tiene 2 o mas cerebros se reparten las funciones entre cada cerebro y no llegan al punto de sobrecalentamiento como los procesadores Pentium 4 de 3.2gb.
Procesadores mono nucleos y multi nucleos
Procesadores y familia
La Familia INTEL
La Familia AMD
LA Familia ARM
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