La Unidad Central de Procesamiento o CPU suele ser considerada como el cerebro de un ordenador, ya que su función es procesar las órdenes enviadas por el sistema operativo, por los programas y las diferentes aplicaciones para convertirlas en información útil. Obtén aquí lo último sobre los componentes internos y externos del procesador de una PC o computadora personal, incluyendo el procesador de texto.
¿Cuáles son los componentes de un Procesador o CPU?
Por lo general, al procesador se le llama microprocesador o CPU, estas siglas se refieren al término en inglés Central Processing Unit que traducido al español quiere decir: Unidad Central de procesamiento, y es considerado el cerebro de la computadora.
El procesador, como el cerebro, es la unidad encargada que todo funcione correctamente, por lo tanto, ejecuta una serie de instrucciones del sistema operativo y de los distintos programas, estableciendo las conexiones necesarias y realizando a la vez los cálculos precisos para el funcionamiento de los componentes del ordenador.
Por ejemplo, cuando ingresas a Word, Excel, Power Point, al navegador o a la barra de búsqueda de tu ordenador, el programa tiene que cargarse, y para ello el procesador le indica una serie de pasos a seguir.
Igualmente, cada acción que realices una vez dentro, de igual manera el CPU enviará las instrucciones para su ejecución y operación.
En el siguiente segmento del articulo describiremos los pasos básicos que emplea un procesador para operar correctamente, pero antes te invitamos a ver un video que contiene información de interés para ti.
Pasos básicos de operación
La mayoría de las CPU utilizan cuatro pasos básicos en su operación basados en el lenguaje binario de ceros y unos: fetch, decode, execute, y writeback, (leer, decodificar, ejecutar y escribir).
En el primer paso, el procesador recupera la instrucción de la memoria del programa. Luego, en el paso dos la instrucción se clasifica en partes significativas para otras unidades del procesador, donde un grupo de números (Opcode) en la instrucción señalan qué operación se va a ejecutar.
En el paso de ejecución, se conectan entre sí varias unidades del procesador con el propósito de realizar la operación requerida. Mientras que el paso final, simplemente como su nombre lo indica escribe los resultados del paso anterior a la memoria del ordenador.
Continuando con el ejemplo de Word, si queremos redactar un artículo seleccionamos cualquiera de los componentes del procesador de texto como “Fuente y Tamaño de la Fuente”
Vale la pena destacar que mientras más potente sea el procesador, va a realizar las operaciones con mayor velocidad, y por consiguiente el ordenador en general funcionará mucho más rápido.
Partes internas de un Procesador
Un procesador en una computadora personal es un sencillo chip, pero en ordenadores cuánticos por lo general son un conjunto de chips. Por consiguiente los microprocesadores son más complejos de lo que se cree, ya que no solo se trata de núcleos, memoria caché, hilos, controladores y frecuencia de trabajo sino que están formado por ciertas partes que trabajan de forma integrada para poder ejecutar las instrucciones enviadas por los distintos programas.
Los componentes internos del procesador son los siguientes:
- Unidad de Control o CU: es la unidad encargada de controlar la manera cómo funciona el procesador, para ello distribuye las órdenes a la memoria RAM y a la Unidad Aritmética Lógica, así como también imparte las órdenes tanto los dispositivos de entrada como los dispositivos de salida (input y output); de forma tal que estas unidades sepan qué hacer con dichas instrucciones.
- La Unidad Aritmética Lógica o (ALU): es considerada una de las partes más importantes del CPU, ya que en ella se desarrolla mucho trabajo, como por ejemplo las tomas de decisiones, así como también las operaciones de matemáticas. Sin embargo, solo realiza las operaciones aritméticas y lógicas de números enteros, es decir, de aquellos números que no poseen decimales.
- Unidad de memoria: en esta unidad se almacenan los programas y los datos del procesador. Mientras más amplia se la memoria del procesador, mayor es la capacidad de arrancar más programas de manera simultánea, y por ende mayor capacidad para procesar los datos.
A continuación ampliaremos la información de cada una de estas partes, de manera tal que aclaremos todas tus dudas:
Unidad de Control
La unidad de control, como su nombre lo indica tiene como objetivo controlar todas las operaciones de las partes del computador. Sin embargo, no realiza ningún tipo de operación relacionada con el procesamiento de datos.
Entre las funciones que lleva a cabo la unidad de control destacan las siguientes:
- Lleva el control de las series de instrucciones y de las transferencias de datos entre todos los componente de la computadora.
- Establecer una comunicación con los dispositivos de entrada y de salida que le permitirán la transmisión tanto de los datos como de los resultados del almacenamiento.
- Regularizar y gestionar cada una de las unidades de la PC.
- Analizar y dirigir las operaciones a realizar por el procesador según las instrucciones provenientes de la memoria.
Es importante señalar que la unidad de control no se encarga de procesar ni de guardar ningún dato, por el contrario se cerciora que los otros componentes funcionen con armonía a través de las señales de reloj y temporizados.
Para el fiel cumplimiento de sus funciones, la unidad de control posee dentro de sí las siguientes partes;
- Contador de programa: reconoce la dirección de la memoria de la instrucción próxima a ejecutarse.
- Reloj (CLK): este parte genera una sincronización de los componentes internos mediante una señal cuadrada.
- Registro de instrucciones (RI): esta parte se encarga de guardar la instrucción que se esta ejecutando.
- Secuenciador y Decodificador: analiza y ejecuta las distintas instrucciones obtenidas mediante las órdenes.
Unidad Aritmética Lógica o ALU
Está unidad es la encargada de realizar todos las operaciones aritméticas y lógicas con los números enteros. En este sentido, se puede decir que está conformada por dos subcategorías a las que se les denomina: apartado aritmético y apartado lógico.
La primera sección como su nombre lo indica se encarga de realizar los cálculos aritméticos, ya sean operaciones sencillas, es decir, las sumas, las restas, las multiplicaciones y divisiones; como las operaciones complejas.
Para realizar los cálculos complejos, efectúa de manera reiterada todas las operaciones sencillas.
Mientras que en el apartado lógico, se efectúan todas aquellas operaciones lógicas, tales como seleccionar, comparar, emparejar o agrupar datos.
Es importante señalar que la ALU para efectuar las operaciones descritas anteriormente emplea los operandos o instrucciones y el operador, es decir, con la operación o cálculo indicado por la unidad de control.
Vale la pena destacar que los operando o las instrucciones pueden provenir directamente de la memoria RAM o de los registros internos del CPU. También pueden venir de la propia ALU como un resultado de una operación anterior.
Por otro lado, la salida del operando, viene hacer el resultado de la operación, lo que se transforma en otra palabra que posteriormente se almacena en un registro.
Partes de la UAL
Las partes básicas de la Unidad Aritmética Lógica son:
- Registros de entrada (REN): en esta parte se almacenan los operandos que se van a calcular.
- Código de operación: la unidad de control indica la instrucción o el operador para que se ejecute la operación.
- Acumulador o Resultado: la unidad aritmética lógica envía el resultado de la operación como una palabra binaria.
- Registro de estado (Flag): en esta sección se registran distintas condiciones dadas durante la operación, y que a su vez se pueden considerar en próximas operaciones a realizar.
Unidad de Memoria
La unidad de memoria también conocida como “Unidad de Almacenamiento” es la unidad encargada de almacenar las instrucciones, los datos o resultados intermedios de una operación. Además esta unidad es capaz de proporcionar la información necesaria requerida por otras unidades de la computadora.
El tamaño que posee la unidad de memoria influye en su potencia, en su capacidad y en su velocidad, mientras más grande es la unidad de memoria mayor es su potencia y su capacidad de realizar las funciones y de una manera más rápida.
Antes de explicar cuáles son los tipos de unidades de memoria que pueden componer un CPU, ponemos a tu disposición un video que contiene información al respecto a uno de los componentes del procesador.
Tipos de memoria
La memoria es principalmente de tres tipos: memoria caché, memoria principal y la memoria secundaria, pero en general la unidad de memoria realiza las siguientes funciones:
- Recolectar tanto la información como los operandos que permiten el procesamiento requerido.
- Almacenar los resultados que se van generando durante el procesamiento, así como también los resultados finales obtenidos por las operaciones antes de que los mismos emerjan a un dispositivo de salida.
- Permitir la comunicación o transferencia de información entre los dispositivos inputs y outputs por medio de la memoria principal.
Núcleos o Cores
El núcleo es como un procesador pero en miniatura. Anteriormente el CPU solo contenía un solo núcleo el cuál era el encargado de ejecutar todas las acciones simultáneamente, pero en la actualidad lo más normal es que posean más de 2, lo que se traduce a mayor rendimiento y velocidad en el proceso, ya que permitirá ejecutar un mayor número de tareas a la vez en la computadora.
Por consiguiente, al tener una CPU con varios núcleos se acelerará algunos tipos de aplicaciones o programas, se evitará bloqueos y mejorará la calidad de las imágenes y de los videos.
Por lo anteriormente expuesto, se puede decir, que un núcleo es un bloque interno del procesador encargado de ejecutar las instrucciones. En este sentido, la cantidad de núcleos va a indicar el número de tareas que puede llevar a cabo nuestro ordenador de manera simultánea.
Entonces, se podría pensar, que los procesadores con más de dos núcleos pueden trabajar con más programas y por ende ejecutar más de una tarea a la vez. Sin embargo, no tiene por qué ser así, ya que la cantidad de instrucciones va a depender del programa usado.
Puesto que, lamentablemente muchas utilidades y aplicaciones no se benefician de esta condición, debido a que sus operaciones no se pueden ejecutar en paralelo.
Otro detalle importante a resaltar, es que cada núcleo de un procesador funciona a una única frecuencia, la cual puede ser Frecuencia Base o Frecuencia Turbo. La primera es la frecuencia Stock la cual indica el punto normal con el que funciona el procesador de la PC.La frecuencia turbo es un tipo de Overclok, la cual indica la máxima potencia que el procesador puede entregar.
Hilos o Threads
Los hilos o threads son el flujo de instrucciones de un programa específico para realizar una tarea. Es un medio usado para administrar las tareas que debe realizar un procesador, así como también las de sus diferentes núcleos de una manera más eficaz.
Cada núcleo efectúa una sola tarea a la vez y los hilos convencen al usuario y al computador de que se pueden hacer varias tareas al mismo tiempo.
Esto se debe a que los hilos dividen en trozos las tareas y a su vez cada hilo se encarga de una porción específica, de modo que va alternando entre una tarea y otra causando la impresión que se ejecutan al mismo tiempo, y por ende mejora los tiempos de espera de cada instrucción.
Por lo general se encuentran dos hilos por cada núcleo de un procesador, pero esto no significa que hay dos procesadores.
¿Quieres aprender más sobre este tema? Entonces te invitamos a ver el siguiente video en el cual se explica todo sobre los hilos o Threads en Java como uno de los componentes del procesador, presta atención al mismo.
Sabemos que este artículo relacionado con los componentes de un procesador ha sido de ayuda para ti, por eso te invitamos a que lo compartas entre tus familiares y amistades.
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