1. Organización y Arquitectura de Computadoras - II Módulo #1:ESTRUCTURA DE LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO Por: Ing. José Mendoza A. Marzo/2011

2. 1.1. Organización Figura 1.1. Esquema de un sistema informático

3. 1.1. Organización Elementos básicos de un computador: Unidad Central de Procesamiento (CPU) Unidad de Control (UC) Unidad Aritmético-Lógica (ALU) Registros internos y buses Memoria Central o Principal (MM) Periféricos: Memoria masiva o secundaria (discos duros, CD's, ...) Unidades de entrada (teclado, ratón,…) Unidades de salida (monitor, impresoras,…)

4. 1.1. Organización Figura 1.2. Esquema de una computadora. Fuente: TECH505

5. ORGANIZACIÓN DEL PROCESADOR (CPU) La CPU (Central Processing Unit en español Unidad Central de Proceso): Es la parte inteligente del sistema. Interpreta las instrucciones del programa de usuario y consulta el estado de las entradas. 1.1. Organización

6. 1.1. Organización Figura 1.3. Unidad Central de Proceso

7. Para entender la organización de la CPU, vamos a considerar los requisitos en la CPU, las cosas que debe hacer: Obtener instrucciones Interpretar instrucción Obtener datos Procesar datos Escribir los datos 1.1. Organización

8. 1.1. Organización FUNCIONES DE LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO Figura 1.4. Esquema de un microprocesador (CPU)

10. El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. 1.1.1. FUNCIONES DE LAUNIDAD CENTRAL DE PROCESO

11. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases: PreFetch: Pre lectura de la instrucción Fetch: envío de la instrucción al decodificador. Decodificación de la instrucción: determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer. Lectura de operandos: (si los hay) . Ejecución: Según el tipo de Operando.. Escritura de los resultados: en la memoria principal o en los registros. 1.1.1. FUNCIONES DE LAUNIDAD CENTRAL DE PROCESO

12. Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo). 1.1.1. FUNCIONES DE LAUNIDAD CENTRAL DE PROCESO

13. Rendimiento: El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace pocos años se creía que la Frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito ("mito de los megahertz") se ha visto desvirtuado por el hecho de que los procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su poder de cómputo. 1.1.1. FUNCIONES DE LAUNIDAD CENTRAL DE PROCESO

14. 1.1.1. FUNCIONES DE LAUNIDAD CENTRAL DE PROCESO Durante los últimos años esa frecuencia se ha mantenido en el rango de los 1.5 a 4 GHz, dando como resultado procesadores con capacidades de proceso mayores comparados con los primeros que alcanzaron esos valores. Además la tendencia es a incorporar más núcleos dentro de un mismo encapsulado para aumentar el rendimiento por medio de una computación paralela.

15. Algunas de las partes que los integran son: La Unidad de Control Unidad Aritmético-lógica. 1.1.1. FUNCIONES DE LAUNIDAD CENTRAL DE PROCESO

16. Unidad de control: Tiene cuatro funciones: Coordina todas las actividades Se comunica con todos los elementos del sistema Interpreta y ejecuta las instrucciones del programa que se está utilizando en el momento. Genera las señales de control necesarias para su ejecución. 1.1.1. FUNCIONES DE LAUNIDAD CENTRAL DE PROCESO

17. Unidad aritmética y lógica: Realiza dos clases de funciones: Realiza las operaciones (suma, resta, multiplicaciones, división y funciones avanzadas) Ejecuta las funciones de tipo lógico, (como las comparaciones de mayor que (>), menor que (<), igual que (=), desigual (<>) o los operadores lógicos (Y), (O), y (NO) del álgebra de Boole. 1.1.1. FUNCIONES DE LAUNIDAD CENTRAL DE PROCESO

18. Estructura Interna del Microprocesador: 1.1.1. FUNCIONES DE LAUNIDAD CENTRAL DE PROCESO

19. Está constituido por el CPU central, el reloj (generador de onda cuadrada) y algún chip auxiliar. El CPU es un circuito integrado (chip), que realiza una gran cantidad de operaciones, que podemos agrupar en: Operaciones de tipo lógico. Operaciones de tipo aritmético. Operaciones de control de la transferencia de la información dentro del autómata. 1.1.1. FUNCIONES DE LAUNIDAD CENTRAL DE PROCESO

20. Preguntas ? Continuará …