La Unidad
de Procesamiento (CPU) controla el funcionamiento del computador y lleva a cabo
sus funciones de procesamiento de datos. Frecuentemente se le llama procesador.
Un
procesador, incluye tanto registros visibles por el usuario como registros de
control/estado. Los registros visibles por el usuario pueden ser de uso general
o tener una utilidad especial, mientras que los registros de control y estado
se usan para controlar el funcionamiento del procesador, un claro ejemplo es el
contador de programa.
Lleva a
cabo una gran variedad de:
• Cálculos
• Comparaciones numéricas
• Transferencias de datos como
respuesta a las peticiones de los programas que están siendo ejecutados en
memoria.
La CPU
controla las operaciones básicas del ordenador enviando y recibiendo señales de
control, direcciones de memoria y datos de un lugar a otro de la computadora a
través de un grupo de canales llamados BUS.
La Unidad
Central de Proceso está constituida internamente por:
• La Unidad de Control
• Unidad Aritmético-Lógica
Unidad
Aritmético-Lógica (ALU)
Recibe los datos sobre los que efectúa operaciones de cálculo y comparaciones. Toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es correcta o falsa mediante reglas del algebra de Boole) y devuelve luego el resultado. Todo ello bajo supervisión de la unidad de control.
La Unidad
de Control
La unidad
de control le indica al resto del sistema como llevar a cabo las instrucciones
de un programa. Comanda las señales electrónicas entre la memoria y la unidad
aritmético-lógica, y entre el CPU y los dispositivos de entrada y salida. Para
ejecutar cualquier programa, cada comando del mismo se desglosa en
instrucciones.
Los
procesadores utilizan la segmentación de instrucciones para acelerar la
ejecución. La segmentación de cauce se puede dividir en ciclo de instrucción en
varias etapas separadas que operan secuencialmente, tales como la captación de
instrucción, decodificación de instrucción, cálculo de direcciones de operando,
ejecución de instrucción y estructura del operando resultado.
A continuación se muestra cómo se organiza un procesador, para esto se tiene que considerar los siguientes requisitos:
Captar instrucciones: el procesador lee una instrucción de memoria (registro, cache o memoria principal).
Interpretar
instrucción: la
instrucción se codifica para determinar qué acción es necesario.
Captar datos: la ejecución de una instrucción puede exigir leer datos de memoria o de un módulo de E/S.
Procesar datos: la ejecución de una instrucción puede exigir llevar a cabo alguna operación aritmética o lógica con los datos.
Escribir datos: los resultados de una
ejecución pueden exigir escribir datos en la memoria o en el módulo de E/S.
Para hacer
estas cosas, el procesador necesita almacenar instrucciones y datos
temporalmente mientras una instrucción está ejecutándose, en otras palabras el
procesador necesita una pequeña memoria interna, también llamados registros.
En esta
figura se muestra una visión simplificada de un procesador, que indica su
conexión con el resto de sistema, a través del bus del sistema. La ALU lleva a
cabo el verdadero cálculo o procesamiento de datos. La unidad de control
controla la transferencia de datos e instrucciones así a dentro y así afuera
del procesador, y el funcionamiento de la ALU. Además la figura muestra una
memoria interna mínima, que consta de un conjunto de posiciones de
almacenamiento llamadas registros.
En esta figura se indican los
caminos de transferencia de datos y de la lógica de control, que incluye un
elemento con el rotulo bus interno del procesador. También se muestran los
elementos básicos típicos de la ALU. Hay que observar la similitud entre la
estructura interna del computador en su totalidad y la estructura interna del
procesador. En ambos casos hay una pequeña colección de elementos principales
(computador: procesador, E/S, memoria; procesador: unidad de control, ALU,
registros) conectados por caminos de datos.
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