Como Funciona mi CPU???

Una CPU es mucho más que un simple componente capaz de procesar los datos a más de 1 GHz. En nuestra nota te invitamos a que conozcas más a fondo las características y funciones principales de la Unidad Central de Proceso.

Su concepto: Las siglas CPU representan a Central Processing Unit, es decir al componente interno que es el verdadero cerebro de una PC, encargado de procesar los datos y determinar el potencial y el precio de una computadora.

En los últimos años, la velocidad de las PCs dio un gran vuelco, variando desde los 600 MHz hasta llegar a 1 GHz. Actualmente, con la espera de la llegada a 1,5 Ghz; el precio de los chisp sigue aumentando, y como consecuencia, también encarece el costo de los equipos. Pero aún hay un detalle por aclarar: El funcionamiento de la CPU no solo esta determinada por el numero de MHzs o GHzs que soporta, sino también por una serie de factores que marcan características fundamentales.

• Una CPU realiza tres tareas básicas: Lee los datos, los procesa, y los graba en memoria.
• La velocidad es un factor importante pero no es el único que determina si el funcionamiento es correcto o no. Por ejemplo otras características, como su diseño, son bastantes fundamentales para determinar el desempeño del microchip.
• El chip que coloques en tu computadora depende solo de la utilidad que desees darle a la máquina.

Bloques de construcción...

Antes que entiendas como funciona una CPU, primero deberías saber cuales son sus componentes. Una Unidad Central de Proceso, está compuesta por millones de transistores microscópicos grabados bajo un proceso químico y fotolitográfico dentro de una superficie pulida de silicio, de un tamaño bastante pequeño.

Dichos transistores almacenan cargas eléctricas que corresponde a uno o ceros, formando el código binario que las computadoras utilizan para comunicarse. Los grupos de transistores están todos conectados entre sí, para almacenar los diferentes valores de la información; también realizan funciones matemáticas y lógicas, y con la ayuda del reloj, desarrollan sus funciones sincronizadamente. En otras palabras, los transistores son los encargados de procesar toda la información.

Procesamiento de la CPU

Una CPU procesa información almacenada en los bytes de la memoria. Esta información puede ser datos o instrucciones. Un dato es una representación binaria de una letra, un número, o un color; mientras que una instrucción le dice a la CPU que hacer con ese dato, es decir si sumarlo, si restarlo, moverlo, etc.

Como dijimos anteriormente, la CPU realiza tres operaciones básicas con los datos: puede leerlos, procesarlos , y escribirlos en la memoria. Es decir que, la CPU necesita solo cuatro elementos para realizar dichas operaciones con los datos: Las instrucciones, un puntero a las instrucciones (Instrucción Pointer), algunos registros, y la unidad aritmética lógica.

• El Instrucción Pointer le indica a la CPU en que lugar de la memoria necesita ser ubicada la instrucción.
• Los Registros son lugares de almacenamiento temporario ubicados en la CPU. Un registro contiene datos que esperan ser procesados por cualquier instrucción, o datos que ya han sido procesados, como por ejemplo, la suma o resta de algún número, etc.
• La unidad aritmética lógica es una especie de calculadora que ejecuta funciones matemáticas y lógicas dedicadas a las instrucciones.

Por otro lado, la CPU contiene algunas partes adicionales que ayudan a dichos componentes principales a realizar el trabajo:

• Un buscador de instrucciones (fetch), que recoge las instrucciones de la RAM o un área de memoria localizada en la CPU.
• Un decodificador de instrucciones, que toma la instrucción desde el buscador y la traslada hasta que la CPU la entienda. Luego determina cuales son los pasos necesarios para cumplir con dicha instrucción.
• La unidad de control, maneja y coordina toda las operaciones del chip. Este le permite saber a la unidad aritmética lógica cuando debe calcular, al buscador cuando debe grabar una cifra, y al decodificador cuando trasladar la cifra dentro de una instrucción.

Rastreando una instrucción....

El Instruction Pointer direcciona al buscador de instrucciones (instruction fetch) hasta localizar un lugar en la memoria que contenga una instrucción. El fetch graba la instrucción y la pasa al decodificador, que la examina y determina que pasos son necesarios seguir con ella. (Una instrucción puede comprender numerosos pasos que necesiten ser ejecutados en un orden específico).
Luego la unidad aritmética lógica ejecuta la tarea que indica la instrucción: Puede sumar, restar, o manipular los datos de diferentes maneras. Luego de que la CPU interpreta y ejecuta la instrucción, la unidad de control le dice al fetch que grabe la próxima instrucción en memoria. El proceso continua, instrucción tras instrucción, para crear los resultados que ves en el monitor. Es por esto que un programa común, como un procesador de texto, es una serie de instrucciones y datos.

Para asegurarse que todo suceda sincronizadamente, se necesita un reloj que sincronice todas las operaciones. Dicho generador de tiempos regula cada acción que realiza la CPU. Al igual que un metrónomo, el generador del reloj envía los pulsos que fijan un ritmo en la CPU. Dichos pulsos se miden en millones de ciclos por segundo, o Megahertz, medida común en la que se mide la velocidad del procesador. Cuanto más pulsos, más rápida será la CPU. Por lo tanto, si todo funciona correctamente, una CPU de 700 MHz siempre sería más rápida que una de 600 MHz, pero a veces estas diferencias no son tan notorias.

Mejorando la CPU...

Una CPU solo necesita algunos elementos básicos para realizar su trabajo, pero su diseño original ha sido modificado a través de los años para mejorar el funcionamiento global; por esto podemos decir que el objetivo de dicha reforma es bastante claro: "Procesar datos más rápidamente".

Mientras se busca la manera de agilizar el procesamiento de los datos, los fabricantes de los chips notaron que una CPU no procesaba al mismo tiempo que buscaba una instrucción o un dato de la RAM. Para disminuir dicho período de reposo, se agregó, dentro de cada CPU, un área de almacenamiento de datos llamado cache. De esta manera, los datos y las instrucciones pueden ser almacenados temporariamente dentro de la misma CPU, disminuyendo el número de consultas a la RAM.

Afirmando entonces la idea de cache, los fabricantes de los sistemas incluyeron un tipo de memoria RAM de muy alta velocidad, llamada Level 2 o cache L2, que se encuentra entre la primera cache y la RAM. De esta manera, una aproximación mayor hacia la CPU significa un número aún menor de consultas a la Ram y una mayor velocidad.

Fuente....

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