Procesador Introducción - Funcionamiento - Memoria caché - Unidades funcionales - Transistor - Circuitos integrados - Familias - Procesamiento paralelo - Canalización

Introducción El procesador es el cerebro del ordenador. Permite el procesamiento de información numérica es decir información en formato binario, así como la ejecución de instrucciones almacenadas en la memoria.

Funcionamiento Es un circuito electrónico que funciona a la velocidad de un reloj interno, gracias a un cristal de cuarzo que, sometido a una corriente eléctrica, enviá unos impulsos llamados picos, la velocidad del reloj corresponde al numero de pulsos por segundo. De este modo, un ordenador de 200 MHz posee un reloj que enviá 200.000.000 por segundo.

Memoria Caché Es una memoria rápida que permite reducir los tiempos de espera de las distintas informaciones almacenadas en la RAM. Memoria caché nivel 1: Se encuentra integrada directamente en el procesador. -La primera parte es la cache de instrucción. -La segunda parte es la cache de información. Memoria caché nivel 2 : Se encuentra ubicada en la carcasa junto con el procesador. Memoria caché nivel 3: se encuentra ubicada en la placa base.

Unidades funcionales Los elementos principales del microprocesador son: -La unidad de control: que vincula la información entrante para luego decodificarla y enviarla a la unidad de ejecución, la unidad de control se compone de los siguientes elementos: -Secuenciador, contador ordinal, registro de instrucción -La unidad de ejecución: cumple las tareas que le asigna la unidad de instrucción, se compone de los siguientes elementos: -Unidad aritmética lógica, unidad de punto flotante, registro de estado, registro acumulador -Unidad de administración del bus: Que administra el flujo de información entrante o saliente, y que se encuentra interconectado con el sistema RAM.

Transistor Es un componente electronico semi-conductor que posee tres electrodos capaces de modificar la corriente que pasa atraves suyo utilizando uno de estos electrodos. Estos reciben el nombre de componentes activos en contraste a los componentes pasivos, tales como la resistencia o los capacitores que solo cuentan con 2 electrodos.

El transistor MOS El transistor MOS (metal, oxido, silicona) es el mas utilizado en el diseño de circuitos integrados. Poseen dos areas con carga negativa, denominadas respectivamente fuente y drenaje separadas por una region con carga positiva, denominada sustrato. El sustrato posee un electrodo de control superpuesto, denominada puerta que permite apliacar la carga al sustrato.

El transistor MOS Cuando la tensión no se aplica en el electrodo de control, el sustrato con carga positiva actúa como barrera y evita el movimiento de electrones de la fuente al drenaje. Sin embargo, cuando se aplica la carga a la puerta,las cargas positivas del sustrato son repelidas y se realiza la apertura de un canal de comunicación con carga negativa entre la fuente y el drenaje. El transistor actúa entonces como conmutador programable, gracias al electrodo de control, éste actúa como interruptor cerrado, y cuando no hay carga, actúa como interruptor abierto.

Circuitos integrados

Circuitos integrados Los transistores MOS se componen, entonces, de la minas de silicona, obtenidas de múltiples procesos. Dichas laminas de silicona se cortan en elementos rectangulares para formar un circuito, los circuitos se colocan en carcasas con conectores de entrada-salida y la suma de estas partes forman un circuito integrado. La minuciosidad del grabado expresado en micrones, define el numero de transistores por unidad de superficie. Puede haber millones de transistores en un solo procesador. Dado que la carcasa rectangular contiene clavijas de entrada-salida que parecen patas, en Francia utilizan el termino “pulga electrónica” para referirse a los circuitos integrados.

Familias de procesadores 80x86: la x representa la familia ARM IA-64 MIPS Motorola 6800 PowerPC SPARC Esto explica porque un programa creado para un tipo especifico de procesador solo puede trabajar directamente en un sistema con otro tipo de procesador si se realiza lo que se denomina traducción de instrucciones, o emulación. El termino emulador se utiliza para referirse al programa que realiza dicha traducción.

Procesamiento paralelo Consiste en la ejecución simultanea de instrucciones desde el mismo programa pero en diferentes procesadores. Implica la división del programa en multiples procesos manejados en paralelo a fin de reducir el tiempo de ejecución. No obstante, este tipo de tecnología necesita sincronización y comunicación entre los diversos procesos, se distribuye el trabajo en procesos discontinuos mas pequeños que son manejados por diversos departamentos. El funcionamiento de una empresa puede verse afectado en gran medida si la comunicación entre los distintos servicios internos no funciona de manera correcta.

Canalización Se denomina canalización a la tecnología destinada a mejorar la velocidad de ejecución de instrucciones mediante la colocación de las diversas etapas en paralelo. Las etapas de ejecución de una instrucción correspondientes a un procesador con canalización “clásica” de 5 pasos son las siguientes: - Recuperación: recupera la instrucción de la cache -Decodificación: decodifica la instrucción y busca operandos -Ejecución: ejecuta la instrucción -Memoria: accede a la memoria y escribe o recupera información desde allí -Post escritura (retirar): registra el valor calculado en un registro

Canalización Gracias a la canalización el procesamiento de instrucciónes no requiere mas que los 5 pasos anteriores: orden de los pasos (recuperación, decodificación, ejecución, memoria, post escritura) El objetivo de la canalización es ejecutar cada paso en paralelo con los pasos anteriores y los siguientes El principio de la canalización puede compararse a una linea de ensamblaje automotriz, el auto se mueve de una estación de trabajo a la otra a lo largo de la linea de ensamblaje y para cuando sale de la fabrica esta completamente terminado. A fin de comprender bien el principio, debe visualizarse la linea de ensamblaje como un todo y no vehículo por vehículo. Se necesitan 3 horas para producir cada vehículo, pero en realidad se produce uno por minuto.

FIN