El documento describe la arquitectura de un microprocesador. Explica que los primeros microprocesadores de 4 y 8 bits solo podían realizar una operación por ciclo de reloj debido a su limitado conjunto de instrucciones. Luego detalla las principales partes de un microprocesador moderno como la unidad de coma flotante, la memoria caché, los registros y los buses que permiten la comunicación entre los componentes. Finalmente, resume las funciones básicas de un microprocesador como ejecutar programas, realizar cálculos y transfer
Factores ecosistemas: interacciones, energia y dinamica
Arquitectura del microprocesador
1.
2. Definición LA ARQUITECTURADE UN
MICROPROCESADOR
Para entender de mejor forma la arquitectura de un
microprocesador viajemos en el tiempo hacia atrás
y recordemos que los primeros microprocesadores
de 4 bits que fueron utilizados por los primeros
videojuegos y sistemas de control solo estaban
capacitados para efectuar una operación en cada
ciclo del reloj porque solamente contaban con un
conjunto de 45 instrucciones, posteriormente salió al
mercado el microprocesador de 8 bits con un
conjunto de 48 instrucciones y una mayor velocidad
de procesamiento.
3. PARTES
El coprocesador matemático: Correctamente la FPU
(Unidad de coma flotante). Que es la parte del micro
especializada en esa clase de cálculos matemáticos,
antiguamente estaba en el exterior del micro en otro
chip. Esta parte está considerada como una parte
“lógica” junto con los registros, la unidad de control,
memoria y bus de datos
La memoria caché: Es una memoria ultrarrápida que
emplea el micro para tener a mano ciertos datos que
predeciblemente serán utilizados en las siguientes
operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM
reduciendo el tiempo de espera. Por ejemplo: en una
biblioteca, en lugar de estar buscando cierto libro a
través de un banco de ficheros de papel se utiliza las
computadoras, y gracias a la memoria cache, obtiene
de manera rápida la información.
4. El encapsulado: Es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle
consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y
permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su
placa base.
Disipador de calor: Es fundamental para un rendimiento óptimo de los
mismos. Esto es debido a que en todo semiconductor, el flujo de la corriente
produce una pérdida de energía que se transforma en calor.
Los registros: Son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines
especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay
varios grupos de registros en cada procesador.
La memoria: Es el lugar donde el procesador encuentra sus instrucciones de
programa y sus datos.
5. FUNCIONAMIENTO
La función de un microprocesador sería comparable al
trabajo que hace el cerebro en el cuerpo humano.
Básicamente realizan operaciones aritméticas
elementales, suma, resta multiplicación y división que son
cruciales para ejecutar cualquier acción en las
computadoras modernas
Los microprocesadores llevan a cabo distintas funciones,
como ejecutar los programas, realizar operaciones
matemáticas de gran complejidad a través de los
conocidos procesadores flotantes, transferir datos entre los
diferentes periféricos del computador, así como tomar
decisiones acerca de la manera de ejecutar o no un
proceso específico. El rendimiento de un
microprocesador está directamente relacionado con su
capacidad de memoria.
6. Una tarjeta madre es la plataforma sobre la que se construye la
computadora, sirve como medio de conexión entre el microprocesador
y los circuitos electrónicos de soporte de un sistema de cómputo en la
que descansa la arquitectura abierta de la máquina también conocida
como la tarjeta principal o "Placa Central" del computador.
Existen variantes en el diseño de una placa madre, de acuerdo con el
tipo de microprocesador que va a alojar y la posibilidad
de recursos que podrá contener. Integra y coordina todos los
elementos que permiten el adecuado funcionamiento de una PC, de
este modo, una tarjeta madre se comporta como aquel dispositivo que
opera como plataforma o circuito principal de una computadora.
Conexión del procesador co la maindoard
7. Físicamente, se trata de una placa de material sintético, sobre la cual existe
un circuito electrónico que conecta diversos componentes que se
encuentran insertados o montados sobre la misma, los principales son:
• Microprocesador o Procesador: (CPU – Unidad de Procesamiento
Central) el cerebro del computador montado sobre una pieza llamada zócalo
o slot
• Memoria principal temporal: (RAM – Memoria de acceso aleatorio)
montados sobre las ranuras de memoria llamados generalmente bancos de
memoria.
• Las ranuras de expansión: o slots donde se conectan las demás tarjetas
que utilizará el computador como por ejemplo la tarjeta de video, sonido,
modem, etc.
• Chips: como puede ser el BIOS, los Chipset o controladores
8. Buses del procesador
Todos los procesadores poseen un bus principal o de sistema
por el cual se envían y reciben todos los datos, instrucciones y
direcciones desde los integrados del chipset o desde el resto de
dispositivos. Como puente de conexión entre el procesador y el
resto del sistema, define mucho del rendimiento del sistema, su
velocidad se mide en bits por segundo.
Ese bus puede ser implementado de distintas maneras, con el
uso de buses seriales o paralelos y con distintos tipos de
señales eléctricas. La forma más antigua es el bus paralelo en
el cual se definen líneas especializadas en datos, direcciones y
para control.
9. Los buses son espacios físicos que permiten el transporte de
información y energía entre dos puntos de la computadora.
Los buses generales son cinco.
Bus de datos
Los buses de datos son las líneas de comunicación por donde circulan
los datos externos e internos del microprocesador.
Bus de dirección
El bus de dirección es la línea de comunicación por donde viaja la
información específica sobre la localización de la dirección de memoria
del dato o dispositivo al que se hace referencia.
Tipos de Buses
10. Bus de control
El bus de control es la línea de comunicación por donde se controla el
intercambio de información con un módulo de la unidad central y los
periféricos.
Bus de expansión
Los buses de expansión son el conjunto de líneas de comunicación
encargado de llevar el bus de datos, el bus de dirección y el de control a la
tarjeta de interfaz (entrada, salida) que se agrega a la placa principal.
Bus del sistema
Todos los componentes de la placa madre se vinculan a través del bus del
sistema, mediante distintos tipos de datos del microprocesador y de la
memoria principal, que también involucra a la memoria caché de nivel 2.
La velocidad de transferencia del bus de sistema está determinada por la
frecuencia del bus y el ancho del mínimo.