El documento describe los componentes principales de una unidad central de procesamiento (CPU). Explica que la CPU es el cerebro del ordenador y está compuesta de una unidad aritmético lógica (ALU), una unidad de control y registros. También describe cómo funciona la CPU al extraer instrucciones de la memoria principal y ejecutarlas usando la ALU y la unidad de control.

1. UNIVERSIDAD TECNICA DE MACHALA
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y DE LAS SALUD
ESCUELA DE ENFERMERIA
INFORMATICA II
DOCENTE: ING. KARINA GARCIA
INTEGRANTES:
•
•
•
ALICIA KATHERINE ARGUELLO MATAMOROS.
LUIS JAVIER LUNA SARI
MARIA JOSE SOLORZANO MENDOZA
CURSO: TERCERO «C» ENFERMERIA
GRUPO #
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2. CPU
UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO
Es el componente principal del ordenador y otros dispositivos programables, que interpreta las
instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Las CPU proporcionan la
característica fundamental del ordenador digital y son uno de los componentes necesarios
encontrados en los ordenadores de cualquier tiempo, junto con la memoria principal y los
dispositivos de entrada/salida.
Se conoce como microprocesador el CPU que es manufacturado con circuitos integrados. Desde
mediados de los años 1970, los microprocesadores de un solo chip han reemplazado casi
totalmente todos los tipos de CPU y hoy en día, el término "CPU" es aplicado usualmente a todos
los microprocesadores.
La expresión "unidad central de proceso" es, en términos generales, un dispositivo lógico que
pueden ejecutar complejos programas de ordenador. Esta amplia definición puede fácilmente ser
aplicada a muchos de los primeros ordenadores que existieron mucho antes que el término "CPU"
estuviera en amplio uso. Sin embargo, el término en sí mismo y su acrónimo han estado en uso en
la industria de la Informática por lo menos desde el principio de los años 60.
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3. La forma, el diseño y la implementación de las CPU ha cambiado
drásticamente desde los primeros ejemplos, pero su operación
fundamental ha permanecido bastante similar.
•
Las primeras CPU fueron diseñados a la medida como parte de un ordenador más grande,
generalmente un ordenador único en su especie. Sin embargo, este costoso método de diseñar las
CPU a la medida, para una aplicación particular, ha desaparecido en gran parte y se ha sustituido por
el desarrollo de clases de procesadores baratos y estandarizados adaptados para uno o muchos
propósitos.
•
Esta tendencia de estandarización comenzó generalmente en la era de los transistores discretos,
ordenadores centrales y micro ordenadores y fue acelerada rápidamente con la popularización del
circuito integrado (IC), éste ha permitido que sean diseñados y fabricados CPU más complejas en
espacios pequeños (en la orden de milímetros). Tanto la miniaturización como la estandarización de las
CPU han aumentado la presencia de estos dispositivos digitales en la vida moderna mucho más allá
de las aplicaciones limitadas de máquinas de computación dedicadas.
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4. UNIDAD ARITMETICA LOGICA
ALU – UC
UNIDAD DE CONTROL
En computación, la unidad
aritmético
lógica,
también
conocida como ALU es un
circuito digital que calcula
operaciones aritméticas como
suma, resta, multiplicación, etc. y
operaciones lógicas (si, y, o, no),
entre dos números.
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Muchos tipos de circuitos
electrónicos necesitan realizar
algún tipo de operación
aritmética, así que incluso el
circuito dentro de un reloj
digital tendrá una ALU
minúscula que se mantiene
sumando 1 al tiempo actual, y
se mantiene comprobando si
debe activar el sonido de la
alarma, etc.
Por mucho, los más complejos
circuitos electrónicos son los que
están construidos dentro de los
chips
de
microprocesadores
modernos. Por lo tanto, estos
procesadores tienen dentro de
ellos un ALU muy complejo y
potente.
De
hecho,
un
microprocesador moderno puede
tener múltiples núcleos, cada
núcleo con múltiples unidades de
ejecución, cada una de ellas con
múltiples ALU.
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5. Muchos otros circuitos pueden contener en el interior una unidad aritmético lógica: unidades de procesamiento gráfico
como las que están en las GPU modernas, FPU como el viejo coprocesador matemático, y procesadores digitales de
señales como los que se encuentran en tarjetas de sonido, lectoras de CD y los televisores de alta definición. Todos éstos
tienen en su interior varias ALU potentes y complejas.
SISTEMAS NUMÉRICOS
Una ALU debe procesar números usando el mismo formato que el resto del circuito
digital. Para los procesadores modernos, este formato casi siempre es la
representación del número binario de complemento a dos. Las primeras computadoras
usaron una amplia variedad de sistemas de numeración, incluyendo complemento a
uno, formato signo-magnitud, e incluso verdaderos sistemas decimales, con diez tubos
por dígito.
Las ALU para cada uno de estos sistemas numéricos mostraban diferentes diseños, y
esto influenció la preferencia actual por el complemento a dos, debido a que ésta es la
representación más simple, para el circuito electrónico de la ALU, para calcular
adiciones y sustracciones.
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6. ENTRADAS Y SALIDAS
Las entradas a la ALU son los datos en los que se harán las operaciones (llamados
operandos) y un código desde la unidad de control indicando qué operación realizar. Su
salida es el resultado del cómputo de la operación.
En muchos diseños la ALU también toma o genera como entradas o salidas un conjunto de
códigos de condición desde o hacia un registro de estado. Estos códigos son usados para
indicar casos como acarreo entrante o saliente, overflow, división por cero.
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7. UC – UNIDAD DE CONTROL
La unidad de control (UC) es uno de los tres bloques funcionales principales en los que
se divide una unidad central de procesamiento (CPU). Los otros dos bloques son la
unidad de proceso y el bus de entrada/salida.
Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas y
ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso.
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8. Existen dos tipos de unidades de
control,
las
cableadas,
usadas
generalmente en máquinas sencillas,
y las microprogramadas, propias de
máquinas más complejas. En el primer
caso, los componentes principales son
el circuito de lógica secuencial, el de
control de estado, el de lógica
combinacional y el de emisión de
reconocimiento de señales de control.
En
el
segundo
caso,
la
microprogramación de la unidad de
control se encuentra almacenada en
una micromemoria, a la cual se
accede de manera secuencial para
posteriormente ir ejecutando cada una
de las microinstrucciones.
Estructura del computador: Unidad
aritmético-lógica (UAL o ALU por su
nombre en inglés, Arithmetic Logic
Unit): aquí se llevan a cabo las
operaciones aritméticas y lógicas.
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Por otra parte está la unidad de
control, que fue históricamente definida
como una parte distinta del modelo de
referencia de 1946 de la Arquitectura
de von Neumann. En diseños
modernos de computadores, la unidad
de control es típicamente una parte
interna del CPU y fue conocida
primeramente
como
arquitectura
Eckert-Mauchly.
Memoria:
que
almacena
datos
y
programas.
Dispositivos de entrada y salida:
alimentan la memoria con datos e
instrucciones y entregan los resultados
del cómputo almacenados en memoria.
Buses: proporcionan un medio para
transportar los datos e instrucciones
entre las distintos y pequeños que la
memoria principal (los registros),
constituyen la unidad central de
procesamiento, que hoy en día
normalmente reside íntegramente en:
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9. OPERACIÓN
GENERAL
CONTROL
CABLEADO
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Las salidas de la unidad de control se encargan de controlar la actividad
del resto del dispositivo. Se puede pensar en una unidad de control como
una máquina de estado finito.
La unidad de control es la circuitería que controla el flujo de datos a
través del procesador, y coordina procesador, que a su vez controla el
resto del PC.
Algunos ejemplos de dispositivos que requieren una unidad de control
son los CPU y los GPU. La edad de la información moderna no sería
posible sin diseños complejos de la unidad de control.
En un tiempo, las unidades de control para los CPU eran lógica ad hoc, y eran
difíciles de diseñar. Éstas pueden identificarse como la parte principal del
computador y del dispositivo principal que ayuda al computador a funcionar de
una manera apropiada. Es construida de puertas lógicas, circuitos
codificadores, circuitos decodificadores, contadores digitales y otros circuitos
digitales. Su control está basado en una arquitectura fija, es decir, que requiere
cambios en el cableado si el conjunto de instrucciones es modificado o
cambiado. Esta arquitectura es preferida en los computadores RISC pues
consiste en un conjunto de instrucciones más pequeño.
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10. Unidad
de control
microprogramada
FUNCIONES
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La idea de microprogramación fue introducida por Wilkes en 1951 como un
nivel intermediario para ejecutar instrucciones de programa de
computadora. Las microprogramas fueron organizadas como una secuencia
de microinstrucciones y almacenadas en una memoria del control especial.
El algoritmo para la unidad de control microprogramada es usualmente
especificado por la descripción de un diagrama de flujo.
Las funciones realizadas por la unidad de control varían grandemente por la
arquitectura interna del CPU, pues la unidad de control realmente implementa esta
arquitectura. realiza las tareas de leer, decodificar, manejo de la ejecución y
almacenamiento de los resultados. En un procesador x86 con un núcleo RISC, la
unidad de control tiene considerablemente más trabajo que hacer. Ella maneja la
traducción de las instrucciones x86 a las microinstrucciones del RISC, maneja la
planificación de las microinstrucciones entre las varias unidades de ejecución, y
maneja la salida de estas unidades para cerciorarse de que terminen donde
supuestamente deben ir. En uno de estos procesadores la unidad de control está
dividida en otras unidades debido a la complejidad del trabajo que debe realizar
almacena los datos más utilizados de modo que se buscan primero en la
computadora y luego en la RAM
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11. Registro de
instrucción
Registro
contador de
programas
COMPONENTES
Controlador y
decodificador
Es el encargado de almacenar la
instrucción que se está ejecutando.
Contiene la dirección de memoria de la
siguiente instrucción a ejecutar
Se encarga de interpretar la instrucción
para su posterior proceso. Es el
encargado de extraer el código de
operación de la instrucción en curso.
Secuenciador
Reloj
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Genera microórdenes necesarias para
ejecutar la instrucción.
Proporciona una sucesión de impulsos
eléctricos a intervalos constantes.
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12. FUNCIONAMIENTO DEL CPU
La unidad central de proceso (CPU), procesador o microprocesador, es el
verdadero cerebro del ordenador. Su misión consiste en controlar y
coordinar todas las operaciones del sistema. Para ello extrae, una a una,
las instrucciones del programa que está en la memoria central del
ordenador (memoria RAM), las analiza y emite las órdenes necesarias
para su completa realización.
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13. VELOCIDAD DESDE TRANSMISION
La CPU (Central Processing Unit - Unidad de procesamiento central) es un chip que realiza
prácticamente todos los cálculos dentro de un sistema informático. La "velocidad" de una CPU
está determinada por tres factores. La frecuencia de la CPU es el número de ciclos que puede
realizar en un segundo. Mientras mayor sea este valor, más rápido se desempeñará la CPU en
comparación a los miembros de su propia familia de procesamiento. La memoria caché es la
cantidad de memoria disponible dentro del chip para que un procesador almacene
instrucciones de ejecución y datos actuales. Mientras mayor sea este valor dentro de un
procesador, menor será el tiempo de espera para que la información sea accesible desde la
memoria principal del sistema. Por último, la cantidad de núcleos de una CPU es el número de
núcleos de procesamiento disponibles para que un procesador realice tareas. Mientras mayor
sea el número de núcleos físicos que tenga un procesador, más tareas se podrán ejecutar de
forma simultánea. Esto reduce el retraso del programa y permite que las operaciones
complejas se dividan en tareas más pequeñas.
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14. •
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•
La unidad para medir la velocidad de
transmisión es el bit por segundo (bps) pero es
más habitual el empleo de múltiplos como kilobit
por segundo (kbps, equivalente a mil bps) o
megabit por segundo (Mbps, equivalente a un
millón de bps).
•
VELOCIDAD DE
TRANSMISIÓN
La velocidad de transmisión es la relación entre
la información transmitida a través de una red
de comunicaciones y el tiempo empleado para
ello. Cuando la información se transmite
digitalizada, esto implica que está codificada en
bits (unidades de base binaria), por lo que la
velocidad de transmisión también se denomina
a menudo tasa binaria o tasa de bits (bit rate, en
inglés).
Es importante resaltar que la unidad de
almacenamiento de información es el byte, que
equivale a 8 bits, por lo que a una velocidad de
transmisión de 8 bps se tarda un segundo en
transmitir 1 byte.
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15. SISTEMAS DE ARCHIVOS
El sistema de archivos o ficheros es el componente del sistema operativo encargado de
administrar y facilitar el uso de las memorias periféricas, ya sean secundarias o terciarias. Sus
principales funciones son la asignación de espacio a los archivos, la administración del espacio
libre, y la administración del acceso a los datos resguardados. Estructuran la información
guardada en una unidad de almacenamiento (normalmente un disco duro de una computadora),
que luego será representada ya sea textual o gráficamente utilizando un gestor de archivos. La
mayoría de los sistemas operativos manejan su propio sistema de archivos.
Lo habitual es utilizar dispositivos de almacenamiento de datos que permiten el acceso a los
datos como una cadena de bloques de un mismo tamaño, a veces llamados sectores,
usualmente de 512 bytes de longitud (También denominados clústers). El software del sistema
de archivos es responsable de la organización de estos sectores en archivos y directorios y
mantiene un registro de qué sectores pertenecen a qué archivos y cuáles no han sido utilizados.
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16. En la práctica, un sistema de archivos también puede ser utilizado para
acceder a datos generados dinámicamente, como los recibidos a través de
una conexión de red (sin la intervención de un dispositivo de
almacenamiento).
Los sistemas de archivos tradicionales proveen métodos para crear, mover,
renombrar y eliminar tanto archivos como directorios, pero carecen de
métodos para crear, por ejemplo, enlaces adicionales a un directorio o
archivo (enlace duro en Unix) o renombrar enlaces padres (".." en Unix).
El acceso seguro a sistemas de archivos básicos puede estar basado en los
esquemas de lista de control de acceso o capacidades. Las listas de control
de acceso hace décadas que demostraron ser inseguras, por lo que los
sistemas operativos experimentales utilizan el acceso por capacidades. Los
sistemas operativos comerciales aún funcionan con listas de control de
acceso.
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