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¿Qué es un procesador?
El procesador es la pieza de un ordenador o computadora que se encarga de interpretar las instrucciones de un hardware, a partir de las instrucciones aritméticas y matemáticas. Básicamente es el cerebro del ordenador. Se encarga de ejecutar todos los programas, y la respuesta que tengan estos programas que ejecutes y la velocidad con la que responden dependerá mucho del procesador, cuanto más rápido sea el procesador más rápido se ejecutará el programa.
Su función es procesar los datos, controlar el funcionamiento de todos los dispositivos del ordenador, o de la mayoría y sobre todo se encarga de realizar las operaciones lógicas y matemáticas.
Un procesador suele tener una forma cuadrada o rectangular y está colocado sobre un elemento llamado zócalo fijado a la placa base. Esta es la que se encargará de distribuir los datos entre el procesador y el resto de elementos conectados a ella.
¿Cómo es la Arquitectura de un procesador?
Arquitectura de Von Neumann
Desde que se inventaras los microprocesadores hasta la actualidad han sido estructurados mediante una arquitectura llamada Von Neumann. Fue inventada en 1945 por el matemático Von Neumann, de ahí el nombre de dicha arquitectura que se basa en una división de la partes o elementos de un procesador.
Con el paso de los años se le han ido introducido gran cantidad de elementos nuevos ofreciendo la posibilidad de múltiples números en un mismo chip, elementos de memoria en varios niveles, procesador de gráficos incorporado, etc.
Partes internas de una computadora
Los elementos básicos de una computadora son las siguientes:
- Memoria: que es donde se almacenan las instrucciones que ejecuta el computador y los datos sobre los que operan las instrucciones o programa.
- Unidad Central de Proceso o CPU: es el elemento encargado de procesar las instrucciones que le llegan de la memoria
- Unidad de entrada y salida: permite la comunicación con los elementos del exterior.
- Buses de datos: son las pistas, vías o cables que conectan físicamente los elementos anteriores.
Elementos que componen un microprocesador
Unidad de control (UC): es la parte que se encarga de dar las órdenes mediante las señales de control, por ejemplo, el reloj. Recoge las instrucciones de la memoria principal y las pasa al decodificador de instrucciones para que se ejecuten. Partes internas que lo componen: Reloj, Contador de programa, Registro de instrucciones, Secuenciador, Decodificador de instrucciones (DI).
Unidad aritmético lógica (ALU): es la que hace los cálculos aritméticos (SUMA, RESTA, MULTIPLICACION, DIVISION) y operaciones lógicas (AND, OR, …). Las partes internas que lo componen son: Circuito operacional, Registros de entrada, Acumulador, Registro de estado.
Unidad de coma flotante (FPU): esta unidad se encarga de realizar las operaciones en coma flotante, es decir, números reales.
Banco de registros y la memoria caché (Cache): se trata de un elemento mucho más rápido que la memoria RAM y que consigue acelerar los accesos del microprocesador a la memoria principal.
Bus frontal: Es el canal que comunica el microprocesador con la placa base. Y tiene como función principal controlar el funcionamiento del bus principal de la CPU, la RAM y los puertos de expansión.
Bus trasero: comunica la memoria cache de nivel 2 (L2) con el procesador, siempre y cuando esta no esté integrada en el propio núcleo de la CPU.
¿De qué está compuesto un procesador?
Un procesador se compone de miles de millones de transistores. Los transistores son un componente que se encienden y se apagan a través de impulsos eléctricos. Y dependiendo de si está encendido o apagado el transistor tendrá un valor de entre 1 o 0, este valor es conocido como bit. El transistor tiene un tamaño diminuto, más pequeño que una célula, con 14 y 28 nanómetros, para que te hagas una idea (mil millones de nanómetros equivalen a un metro).
En cuanto al material del que está hecho un procesador es el silicio, un material muy abundante en la tierra, siendo el segundo con más presencia, después del oxigeno.
¿Cómo funciona un procesador?
Todos los datos que circulan por nuestra máquina son impulsos eléctricos, compuestos por señales de unos y ceros llamados bits. Cada una de estas señales se agrupan en un conjunto de bits que forman las instrucciones y los programas. El microprocesador es el encargado de dar sentido a todos los datos que circular por la máquina como impulsos eléctricos, compuestos por señales de unos y ceros llamados bits a base de operaciones básicas: SUMA, RESTA, AND, OR, MUL, DIV, OPUESTO E INVERSO.
Los transistores se distribuyen en circuitos internos. Estos circuitos están diseñados para llevar a cabo operaciones matemáticas con unos y ceros, conocidos como puertas lógicas, a partir de los valores de los transistores, formando así circuitos más complejos. Por lo que diseñar un procesador consiste en agrupar distintos tipos de puertas lógicas para poder ejecutar instrucciones más complejas. Los diseñadores de un procesador agrupan estas instrucciones en una arquitectura, que será el diseño final de un procesador.
A partir de aquí, las diferentes empresas de software como la comunidad de Linux, Apple, Microsoft, etc. se encargarán de desarrollar los sistemas operativos y los lenguajes de programación que traduzcan las complicadas instrucciones de ceros y unos para que los programadores puedan desarrollar las aplicaciones después los usuarios.
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