ArquitecturA Computador

La unidad central de procesamiento

La CPU (Central Processing unit), es también denominada procesador central, ya que su principal misión consiste en coordinar y realizar todas las operaciones del sistema informático; entre ellas, ejecutar programas almacenados en la memoria principal buscando sus instrucciones y examinándolas para después ejecutar una tras otra. Se compone de circuitos eléctricos integrados en una pastilla o chip denominada Microprocesador. Todos los componentes de la unidad central de procesos están conectados por un bus (colección de alambres paralelos para transmitir direcciones, datos y señales de control. Pueden ser internos o externos como los que conectan a la memoria y a los dispositivos de E/S).

Diseño del CPU

En la CPU, se encuentra compuesta de varias partes; el Procesador, la unidad de control y la unidad aritmético-lógica, las cuales en constante interacción con la memoria principal (también conocida como memoria interna) permiten manipular y procesar la información, y controlar los demás dispositivos de la unidad computacional.

La unidad de control: (CU,Control Unit): es la parte del procesador encargada de gobernar el resto de las unidades, además de recoger, interpretar y ejecutar las instrucciones controlando su secuencia. Se encarga de buscar las instrucciones de la memoria principal y determinar su tipo.

Unidad Aritmético-Lógica (ALU, Aritmetic logical Unit): es la parte del procesador encargada de realizar todas las operaciones elementales de tipo aritmético y tipo lógico. Es decir, realiza operaciones como suma y AND booleano necesarias para las instrucciones.

Memoria Central (main memory): Es el encargado de almacenar los programas y los datos de estos, necesarios para que el sistema informático realice un determinado trabajo. Una característica importante es que es volátil, de tamaño pequeño y de alta velocidad que sirve para almacenar resultados temporales y de cierta información de control. Esta memoria se compone de varios registros, c/u de los cuáles tiene cierto tamaño y función.

Por lo regular todos los registros tienen el mismo tamaño. Los registros pueden leerse y escribirse a alta velocidad porque están dentro del CPU.

El registro más importante es el contador de programa (PC, program Counter), que apunta a la siguiente instrucción que debe buscarse para ejecutarse. El nombre cotador de programa es un tanto engañoso dirección porque no tiene nada que ver con contar, pero es un término de uso universal. Otro registro importante, es el registro de instrucciones (IR, Instruction Register), que contiene la instrucción que se está ejecutando. Casi todas las computadoras tienen varios registros más, algunos de propósito general y otros para fines específicos.

Organización de la CPU

Esta parte se llama camino de datos y consiste en los registros, la ALU (Unidad Aritmético-Lógica, Arithmetic Logic Unit) y varios buses que conectan los componentes. Los registros alimentan dos registros de entrada de la ALU, rotulados A y B en la figura. Estos registros contienen las entradas de la ALU mientras ésta se encuentra calculando. La ALU suma, resta y realiza otras operaciones simples con sus entradas y produce un resultado en el registro de salida. El contenido de este registro de salida se envía a un registro, que posteriormente se escribe (se guarda) en la memoria, si se desea. No todos los diseños tienen los registros A, B y de salida. Se ilustra la suma en la figura.

Casi todas las instrucciones pueden dividirse en una de dos categorías: registro-memoria o registro-registro. Las Instrucciones registro-memoria permiten buscar palaras de la memoria a los registros, donde pueden utilizarse como entradas de la ALU en instrucciones subsecuentes, por ejemplo. (Las palabras, son las unidades de datos que se transfieren entre la memoria y los registros). Una palabra podría ser un entero. Otras intrucciones registro-memoria permiten almacenar el contenido de un registro en la memoria.

La otra clase de instrucción es la de registro-registro. Una instrucción registro-registro típica busca dos operandos de los registros, los coloca en los registros de entrada de la ALU, realiza alguna operación con ellos (suma o AND Booleano) y coloca el resultado en uno de los registros. El proceso de hacer pasar dos operandos por la ALU y almacenar el resultado se llama ciclo del camino de datos y es el corazón de toda CPU.Este ciclo define lo que la máquina puede hacer, cuanto más rápido es el ciclo del camino de datos, más rapidamente opera la máquina

La Unidad de Control

Es el centro nervioso de la computadora ya que desde ella se controlan y gobiernan todas las operaciones. La misión fundamental de esta unidad es recoger las instrucciones que componen un programa, interpretarlas y controlar su ejecución.

La unidad de control (UC) es uno de los tres bloques funcionales

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