PARTES DEL PROCESADOR

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Ciclos Del CPU

Para cada instrucción, un procesador repite un conjunto de cuatro operaciones básicas, las cuales comprenden un ciclo de computadora: (1)  búsqueda, (2) decodificación, (3) ejecución y (4) almacenamiento. La búsqueda es el proceso de obtener instrucciones de un programa o un elemento de datos de la memoria. El término decodificar se refiere al proceso de traducir las instrucciones a señales que la computadora puede ejecutar. Ejecutar es el proceso de llevar a cabo los comandos. Almacenamiento en este contexto significa escribir el resultado a la memoria.

En algunas computadoras, el procesador busca, decodifica, ejecuta y almacena solo una instrucción a la vez. En estas computadoras el procesador espera hasta que una instrucción completa las cuatro etapas del ciclo antes de iniciar a trabajar con la siguiente instrucción.

Hoy día la mayoría de las computadoras personales soportan un concepto llamado pipelining. Con pipelining los procesadores inician la búsqueda de una segunda instrucción antes de que se haya completado el ciclo de la computadora de la primera instrucción. Los procesadores que cuentan con pipelining habilitado son más rápidos en el procesamiento porque no tienen que esperar para que una instrucción complete el ciclo de computadora antes de buscar la siguiente.


sin pipelining 

con  pipelining

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Registros y tipos

¿Que Es Un Registro?

Cuando el procesador ejecuta instrucciones, la información almacena en forma temporal en pequeñas ubicaciones de memoria local de 8, 16, 32 o 64 bits, denominadas registros.

Un procesador contiene pequeñas ubicaciones de almacenamiento de alta velocidad llamados registros, que de manera temporal contienen datos e instrucciones. 

Los registros son parte del procesador, no parte de la memoria o de algún dispositivo de almacenamiento permanente. Los procesadores tienen diferentes tipos de registro, cada uno con una función específica de almacenamiento. 

Las funciones de un registro incluyen el almacenamiento de la ubicación de donde una instrucción fue buscada, almacena una instrucción mientras que la unidad de control la decodifica, almacena datos mientras que la ALU realiza los cálculos, y almacena el resultado de las operaciones llevadas a cabo.

Tipos De Registros 

Los registros más importantes son:

Acumulador:

   Almacena los resultados de las operaciones aritméticas y lógicas.U

Registro de Estado:

   Contiene los indicadores de estado del sistema (lleva dígitos, desbordamientos, etc.)

Registro de instrucción (RI):

   Contiene la instrucción que está siendo procesada actualmente.

Contador ordinal :

   Contiene la dirección de la siguiente instrucción a procesar.

Registro del búfer:

  Almacena información en forma temporal desde la memoria.

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Unidad de aritmética y lógica (ALU)

La unidad de aritmética y lógica es otro componente del procesador. Todas las operaciones que efectúa una computadora pertenecen a dos tipos básicos: operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación y división) y operaciones lógicas ( por ejemplo, la comparación de dos números para ver si son iguales o uno es mayor o mejor). La capacidad de la computadora para efectuar comparaciones le permite tomar cursos alternos de acción que dependen de la situación;  esta es la razón por la que las computadoras han llegado a ser tan útiles para muchos propósitos.

La ALU utiliza registros para conservar los datos que se están procesando, como si se usara un platón de mezcla para conservar los ingredientes antes de mezclarlos para hornear pan.

Por ejemplo, para determinar si un empleado debería recibir un pago por horas extra, el software da la instrucción a la ALU para comparar el número de horas que un empleado trabajo durante la semana contra el tiempo regular permitido (por ejemplo 40 horas a la semana). Si las horas trabajadas son mayor que 40, el software instruye a la ALU para que realice cálculos sobre pago por salarios extra.

En resumen se podría decir que la unidad de control del microprocesador obtiene cada instrucción, al igual que usted tomaría cada ingrediente de la alacena. La computadora carga los datos en los registros de la ALU, tal como usted agregaría todos los ingredientes al plato de mezcla. Por último,  la unidad de control le da la instrucción de iniciar el procesamiento; usted emplearía el interruptor de la batidora eléctrica para comenzar a mezclar los ingredientes para el pan. 

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LA FRECUENCIA DEL RELOJ

Para controlar el tiempo de todas las operaciones de la computadora el procesador recae en un pequeño circuito de cristal de cuarzo llamado reloj del sistema. Así como nuestro corazón late a un ritmo regular para mantener nuestro cuerpo funcionando, el reloj del sistema genera un pulso electrónico usado para sincronizar el procesamiento.

Medido en megahertz (MHz)  dónde 1 MHz= 1 millón de ciclos por segundo o gigahertz (GHz) donde 1 GHz = 1 ciclos de mil millones por segundo.

De esto se habla cuando se dice que una computadora es una computadora de 2.4 GHz . La velocidad de su reloj es de 2.4 mil millones de ciclos por segundo.

Cuanto más grande el número más rápido es el procesamiento.

La velocidad del reloj del sistema no tiene ningún efecto sobre dispositivos tales como la impresora o unidades de disco.

 La velocidad del reloj del sistema es solo un factor que influye en el rendimiento de una computadora. 

Otros factores a considerar son: tipo de procesador, cantidad de cache, tiempo de acceso a la memoria, ancho de bus del sistema y velocidad del reloj del sistema

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UNIDAD DE CONTROL DEL PROCESADOR

La unidad de control es el componente del procesador que dirige y coordina la mayoría de las operaciones en la computadora. La unidad de control tiene un rol mucho muy parecido al que tendría un oficial de transito vehicular ya que está se encarga de interpretar cada una de las instrucciones generadas por un programa y después inicia las acciones apropiadas para llevar a cabo las instrucciones. Los tipos de componentes internos que la unidad de control dirige incluyen la unidad lógico y aritmética, los registros, y los buses.

La unidad de control de un procesador realiza dos tareas:


1. Hace que el procesador ejecute las microoperaciones en la secuencia correcta, determinada por el programa que se está ejecutando.
2. Genera las señales de control que provocan la ejecución de cada microoperacion.

Las señales de control generadas por la unidad de control causan la apertura y el cierre de ciertas puertas lógicas, lo que da como resultado una trasferencia de datos hacía, o desde, los registros y una operación de la ALU.

Microoperaciones

Las microoperaciones son las operaciones funcionales, o atómicas de un procesador.

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