¿Qué es una CPU?
CPU, abreviatura de Central Processing Unit (unidad de proceso central), se
pronuncia como letras separadas. La CPU es el cerebro del ordenador. A veces
es referido simplemente como el procesador o procesador central, la CPU es
donde se producen la mayoría de los cálculos. En términos de potencia del
ordenador, la CPU es el elemento más importante de un sistema informático.
Componentes del CPU
El CPU (unidad de proceso central) se compone de lo siguiente:
· Memoria
· Unidad aritmética lógica
· Unidad o procesador de control
MEMORIA PRINCIPAL (interna o central).
Se almacenan datos y programas, hay dos operaciones que se hacen en la
memoria
(lee y escribe) entonces se dice que es donde almacena, se lee y se escribe.
Es un conjunto de células numeradas y dos registros especiales con los que
realiza las transacciones.
El registro de dirección que indica el numero de la celula afectada y el de
intercambio que contiene la información leída o la que hay que escribir en la
celula de cuestión.
La memoria central o simplemente memoria (interna o principal) se utiliza para
almacenar información. En general, la información almacenada en memoria
puede ser de dos tipos: las
instrucciones de un programa y los datos con los que
se operan las instrucciones.
Por ejemplo: Para que un programa se pueda ejecutar (correr, rodar,
funcionar,...), debe ser situado en la memoria, en una operación denominada
carga (load) del programa.
La memoria central de una computadora es una zona de almacenamiento
organizada en centenares o millares de unidades de almacenamiento individual
celdas.
La unidad elemental de memoria se llama
byte(octeto). Un byte tiene la
capacidad de almacenar un caracter de información, y esta formado por un
conjunto de unidades más pequeñas de almacenamiento denominadas bits, que
son dígitos binarios (0 ó 1). Generalmente se acepta que un byte contiene ocho
bits.
Existen dos conceptos importantes asociados a cada byte o posición de
memoria: su dirección y contenido. Cada celda o byte tiene asociada una
única dirección que indica su posición relativa en memoria mediante la
cual se puede acceder a la posición para almacenar o recuperar
información. La información almacenada en una posición de memoria es
su contenido.
El contenido de estas direcciones o posiciones de memoria se llaman
palabras,
de modo que existen palabras de 8, 16,32, y 64 bits. Por
consiguiente, si trabaja con una maquina de 32 bits, es decir, 32 dígitos,
bien ceros o unos.
Siempre que una nueva información se almacena en una posición, se
destruye (desaparece) cualquier información que en ella hubiera y no se
puede recuperar. La dirección es permanente y única, el contenido puede
cambiar mientras se ejecuta un programa.
la memoria central de una computadora puede tener desde unos
centenares de millares de bytes hasta millones de bytes. Como el byte es
una unidad elemental de almacenamiento, se utilizan múltiplos para definir
el tamaño de la memoria central:
Kilo-byte (KB o Kb) igual a 1.024 bytes (2
10) prácticamente se toman
1.000 y Mega byte(MB o Mb) igual a 1.024 x 1.024 bytes (220)
prácticamente se considera un 1.000.000. Las computadoras personales
tipo Pc tienen memorias centrales desde 512 ó 640 k aunque es
frecuentemente ver PC, s con memorias de 1, 2, 4, 12, etc., Mb.
Pasos que se hacen en la lectura:
1.- Almacenar la dirección de la célula en la que se encuentra la
información a leer datos se almacena en el registro de dirección.
2.- Cambiar el registro de intercambio la información contenida en la
célula apuntada por el registro de dirección.
3.- Transferir el contenido de registro de intercambio al registro de la CPU
que corresponda.
Pasos para la escritura:
1.- Transferir el registro de intercambio la información a escribir.
2.- Almacenar la segunda dirección de la célula receptora de la
información en el registro de dirección.
3.- Cargar el contenido de registro de intercambio en la célula apuntada
por el registro de dirección.
·
UAL (UNIDAD ARITMETICA LOGICA).
La
unidad aritmética lógica opera los datos que recibe siguiendo las
indicaciones por la unidad de control. Esta unidad puede realizar
operaciones aritméticas lógicas, por ejemplo: el de realizar la suma, la
forma en que realiza la operación.
1.- Se debe tener el código de operación que indique la operación a
efectuar en este caso el código de suma.
2.- Dirección de la célula en la que se encuentra almacenado el primer
sumando.
3.- Dirección del segundo sumando.
4.- Dirección de la célula en la que se almacena el resultado.
Instrucciones para efectuar la suma.
a) Cargar el primer operando en el acumulador.
b) Sumar el segundo operando con el contenido del acumulador.
c) Cargar el contenido del acumulador en la dirección del resultado.
·
UNIDAD DE CONTROL (La unidad que va decidir controlar).
La
unidad de control es el autentico cerebro que controla y coordina el
funcionamiento de la computadora.
A raíz de la interpretación de las instrucciones que integran el programa
esta unidad genera el conjunto de órdenes elementales necesarias para
que se realice la tarea necesitada.
Pasos para la unidad de control.
1. Se extrae de la memoria principal la instrucción a ejecutar esa
información es almacenada en el contador de instrucciones, la información
que se almacena es la próxima instrucción a ejecutar en el registro de
instrucción propiamente dicha.
2.- Una vez conocido el código de la operación la unidad de control ya
sabe que circuitos de la UAL deben de intervenir pueden establecerse las
conexiones eléctricas necesarias atreves del secuenciador.
3.- Extrae de la memoria principal los datos necesarios para ejecutar la
instrucción en proceso
4.- Ordena la AUL que efectúa las operaciones el resultado de este es
depositado en el acumulador de la AUL.
5.- Si la instrucción a proporcionado nuevos datos estos son almacenados
en la memoria principal.
6.- Incrementa en una unidad el contenido del contador de instrucciones a
ejecutar.
·
UNIDADES PERIFERICAS
Unidades de comunicación
Memorias auxiliares.
Las unidades de comunicación: Permiten el dialogo con el exterior que
son las de entrada y salida ejemplo: teclado, monitor impresora, mouse.
Las memorias auxiliares: Sirven para almacenar grandes volúmenes de
datos de forma permanente por ejemplo: Unidades de discos y cintas
magnéticas.
La comunicación entre los periféricos y la computadora se realizan atreves
de los canales.
PLACA BASE O MADRE (Mainboard o Motherboard)
Es uno de los elementos más importantes, a él se conectan todos los
componentes del computador. Físicamente es una lámina fina fabricada
con materiales sintéticos. Dicha lámina contiene circuitos electrónicos y
conexiones para los distintos dispositivos. Existen dos tipos Baby-AT y
ATX. Las más comunes en los ordenadores actuales son del tipo ATX su
tamaño es de 305 x 244 milímetros y con respecto a sus predecesoras
destaca que poseen mejor ventilación, permite la instalación de más
componentes de cara a ampliar las posibilidades de los equipos
(actualización) y están mejor estructuradas en cuanto al cableado.
Algunos de los componentes y conexiones que forman parte de la placa y
que vamos a ver son:1 Microprocesador y Zócalo (Socket) del
microprocesador.2 Memorias y ranuras de memoria.3 La Bios.4 Ranuras
de expansión.5 Conectores internos y conectores eléctricos.6 Conectores
externos y elementos integrados variados.7 Chipset de control
MICROPROCESADOR Y ZOCALO DEL MICROPROCESADOR
El microprocesador es el elemento más importante del computador, es el
cerebro de la máquina, se encarga de controlar todo el sistema. Un
parámetro importante es la velocidad del procesador que se mide en
mega-herzios (MHz), es decir cantidad de “ordenes” por segundo que
pueden ser ejecutadas por el procesador. Atendiendo a sus
características físicas existen dos tipos:1 Microprocesadores de slot.2
Microprocesadores de pastilla
El zócalo o socket es el lugar en la placa donde se conecta el procesador,
como es lógico el zócalo de un procesador de pastilla es diferente al de
uno de slot. En la Fig. 3 se muestran distintas placas con distintos tipos de
zócalo. Normalmente en cada placa solo hay un procesador a excepción
de computadoras más potentes que pueden disponer de varios.
MEMORIAS Y RANURAS DE MEMORIA
La memoria principal o RAM (acrónimo de Random Access Memory,
Memoria de Acceso Aleatorio) es el lugar donde el computador almacena
los datos de usuario, del sistema y aplicaciones que se están utilizando en
el momento presente. La unidad de medida es el Mega-bit indica el
tamaño o cantidad de datos que se pueden almacenar, ejemplos del
tamaño de las memorias son 32Mb, 64Mb... Estos tamaños siempre son
múltiplos de 2.La memoria RAM es imprescindible para el funcionamiento
del computador y se borra cuando apagamos. Debido a que todos los
datos necesarios para la ejecución de programas y del sistema deben
estar cargados en la memoria para ser ejecutados el rendimiento del
computador depende en gran medida del tamaño en Mb de esta.
Físicamente son pequeñas láminas finas de materiales sintéticos
compuestas de varios chips soldados, cada una de ellas se denomina
módulo. Existen diferentes tipos de memorias SIMMDIMM o RIMM entre
otras que se diferencian en tamaño físico, velocidad de acceso, numero
de conectores etc. A la hora de ampliar la memoria de nuestro
computador es importante averiguar el tipo que tenemos, y cuanto
podemos ampliar como máximo. Estos parámetros los establece el
Chipset que estamos usando y la placa madre. Estos datos los podemos
encontrar en el manual de la placa que viene cuando compramos el
computador. Si no disponemos de ese manual podemos buscar en
Internet si sabemos el fabricante y el modelo que normalmente viene
serigrafiado en la placa. La Fig. 4 muestra dos módulos de memoria
Se denominan ranuras de memoria al lugar en la placa donde se colocan
las memorias. El número de ranuras no es fijo depende de la placa madre.
En la Fig. 5 se muestran 4 ranuras agrupadas de dos en dos. A la hora de
poner la memoria hay que fijarse en la forma de la ranura ya que esta se
adapta ala forma del módulo, sólo tiene una posición. Para quitarla hay
que accionar hacia atrás en las pestañas blancas, estas pestañas sujetan
la memoria e impiden sacarla si no se retiran.
LA BIOS
BIOS: "Basic Input-Output System. Es un pequeño Programa incorporado
en un chip de la placa base. Su finalidad es mantener cierta información
básica en el arranque de la computadora. Esta información puede ser la
configuración de nuestro disco duro, fecha hora del sistema prioridad de
arranque, arranque desde la red etc. Una de las características de esta
memoria es que es una memoria ROM es decir no se borra cuando
apagamos el computador. Cuando apagamos, la configuración permanece
grabada gracias a una pila de 3 voltios que incorpora el computador. A
veces fallos en el arranque se pueden deber al desgaste de la pila y es
necesario reemplazarla. Cuando instalamos un disco nuevo, memoria o
un CD-ROM la BIOS guarda la configuración de dichos dispositivos para
cargarla después en la memoria RAM en el arranque del computador, por
eso en estos casos es aconsejable acceder a la BIOS y comprobar que ha
sido correctamente reconocido.
RANURAS DE EXPANSIÓN
Son las ranuras donde se conectan diversas tarjetas en el sistema.
Ejemplos de tarjetas que se pueden instalar son tarjetas de video, audio, o
red. Existen diferentes tipos de ranuras, las más habituales en los
computadores son las siguientes:1 ISA: Son las más antiguas, aunque
hoy en día casi no se utilizan algunas placas las incorporan para insertar
dispositivos antiguos.2 PCI: Son las habituales en los computadores
actuales.3 AGP: Normalmente solo hay una porque estas ranuras son de
uso exclusivo para tarjetas de video: Estas ranuras son aceleradoras de
gráficos 3d.A la hora de sacar la tarjeta de la ranura AGP hay que tirar
hacia fuera de la pestaña paraqué se libere la tarjeta. Estas tarjetas están
dotadas de pequeños condensadores y otros componentes electrónicos
que se rompen con facilidad por lo que se aconseja manipularlas con
sumo cuidado.
CONECTORES INTERNOS Y CONECTORES ELECTRICOS
Hay dos tipos de conectores, los conectores o interfaces de “datos” y los
conectores propiamente eléctricos. Las interfaces de datos conectan los
dispositivos a la placa y las conexiones eléctricas conectan la fuente de
alimentación a los dispositivos incluida la placa. Todos los dispositivos
excepto las tarjetas de las ranuras de expansión se conectan a la fuente
de alimentación. Las tarjetas reciben la tensión a través de las ranuras de
expansión. La fuente de alimentación proporciona la tensión al
computador.
NTERFAZ IDE:
Las interfaces IDE (Intégrate Drive Electronics, electrónica de unidades
integradas) se utilizan para conectar a nuestro ordenador discos duros y
grabadoras o lectores de CD/DVD. Estas interfaces son de bajo coste y
alto rendimiento. Para la conexión de estos dispositivos es necesario un
cable IDE.
INTERFAZ SERAL ATA:
Esta diseñada para mejorar la interfaz IDE, y es totalmente compatible
con el sistema operativo que se quiera utilizar, además las placas bases
actuales soportan tanto IDE como Serial ATASon Unidades que operan a
mayor velocidad tiene mayor capacidad y reducen el consumo eléctrico.
Además, el cable mediante el cual la unidad se conecta a la placa base es
mucho
más pequeño esto mejorar la ventilación y es menos sensible a las
interferencias, por lo que permite crear cables más largos. Si nuestra
placa no posee interfaz serial ATA podemos adquirir una tarjeta que se
colocaría en una ranura de expansión PCI con un interfaz de este tipo.
Los discos duros Serial ATA utilizan los cables serial ATA. Estos cables
son diferentes a los cables IDE y como es lógico el conector de la placa a
la que se conectan también Para la disquetera tanto la interfaz como el
cable son similares al IDE aunque más pequeño.
CONECTORES EXTERNOS
Los conectores externos permiten la conexión al computador de los
“periféricos” nombre por el que se conocen a todos los dispositivos
externos al computador como son el ratón, teclado, impresora, MODEM
externo scanner entre otros. A estas conexiones también se les
denominan "puertos”. Normalmente se encuentran en la parte trasera del
computador, aunque en la actualidad muchos computadores incorporan
puertos USB y Audio en la parte delantera. La fig. 13 se muestra la parte
trasera del computador y los distintos “puertos” de conexión
deperiféricos.La conexión de ratón y teclado se realiza normalmente a los
puertos PS2, estos puertos tienen un código de color, verde es para el
ratón y morado es para el teclado. Actualmente existen ratones y teclados
USB que podemos conectar a cualquiera de los puertos USB que
tengamos. El puerto serie permite conectar dispositivos como un MODEM
externo o un ratón de los antiguos, el puerto paralelo se utiliza
principalmente para las impresoras, el VGA es el puerto para conectar el
monitor es decir es la salida de la tarjeta de video, el puerto de Red es
para conectar nuestro computador a una red, es un conector Rj45,
aparentemente como el del teléfono pero mas grande, por ultimo la salida
de audio nos permite conectar los altavoces micrófono y auriculares al
computador. En los computadores modernos estos puertos aparecen
también en la parte delantera facilitando la conexión. En la fig. 13 se
muestra una computadora que tiene componentes denominados
integrados. Se llaman así porque elementos como el audio la red o el
video,
Normalmente son tarjetas que se colocan en las ranuras de expansión
que antes hemos comentado, pero en los computadores actuales pueden
venir integrados en el sistema, es decir forman parte de la placa y no se
pueden quitar físicamente. Para quitarlos es necesario deshabilitarlos o en
la BIOS o a través del panel de control del sistema si se trabaja en
Windows en la fig. 14 vemos dos puertos USB y salida de Audio en la
parte delantera del computador Otro puerto que podemos encontrar en los
computadores actuales es el puerto Firmware. Sus puntos fuertes son la
velocidad una amplia conectividad y que admite la conexión de hasta63
dispositivos. Es muy recomendable para la transmisión desde un
periférico al computador de grandes cantidades de datos, por ejemplo con
dispositivos multimedia como las videocámaras y otros dispositivos de alta
velocidad como las unidades de disco externo y las impresoras de última
generación.
CHIPSET DE CONTROL
Esta formado por un conjunto de chips cuya finalidad es controlar algunas
funciones concretas del computador y como interactúa el microprocesador con las memoras puertos externos y ranuras de expansión. Que obtengamos el máximo rendimiento del microprocesador o que se puedan
utilizar tecnologías avanzadas de memorias y periféricos depende del
chipset. Se persigue que la placa y el chipset se complementen, por
ejemplo vamos a imaginar que queremos ampliar memoria en nuestro
computador, puede ser que el chipset permita un tamaño máximo que por
falta de ranuras de memoria en la placa no se pueda implementar. La
placa debe estar dotada de elementos que permitan la actualización que
permite el chipset
Familias de Procesadores
El núcleo XSCALE es usado en varias familias de
micros controladores
fabricadas por Intel, principalmente:
Procesadores de Aplicaciones (con el prefijo PXA). Hay tres generaciones
de de este tipo, descritas más abajo: PXA210/PXA25x, PXA26x y
PXA27x.
Procesadores de Entrada/Salida (con el prefijo IOP)
Procesadores de red (con el prefijo IXP)
Procesadores de Control Plano (con el prefijo IXC).
Hay también procesadores independientes: los 80200 y 80219 (orientados
principalmente a aplicaciones PCI).
Familia PXA
PXA210/PXA25x
La PXA210 es el nivel inicial de XScale orientado a aplicaciones de
telefonía móvil
Se lanzó con el PXA250 en febrero de 2002 y viene con frecuencias de
reloj de 133
MHz y 200 MHz
La familia PXA25x consiste en el PXA250'
y el PXA255. El PXA250 fue la
primera generación de procesadores XScale. Se puede elegir entre tres
frecuencias de reloj : 200 MHz, 300 MHz y 400 MHz Se lanzó en febrero de
2002. En marzo de
2003, la revisión C0 del PXA250 se renombró a PXA255. La
diferencia principal es una velocidad e bus doblada (100 MHz a 200 MHz) para
una transferencia más rápida de datos, menor voltaje (sólo 1,3 V a 400 MHz)
para un consumo menor y funcionalidad de reescritura para la caché de datos,
cuya carencia había perjudicado severamente el rendimiento del PXA250.
PXA26x
La familia PXA26x consiste en los PXA260 y PXA261-PXA263. El PXA260 es un
procesador independiente con la misma frecuencia de reloj que los PXA25x, pero
ofrece un encapsulado TPBGA que es un 53% más pequeño que el PBGA de los
PXA25x. Los PXA261-PXA263 son como el PXA260 pero contienen memoria
Intel StrataFlash apilada sobre el procesador en el mismo encapsulado; 16 MiB
de 16 bits en el PXA261, 32 MiB de 16 bits en el PXA262 y 32 MiB de 32 bits en
el PXA263. La familia PXA26x fue lanzada en marzo de
2003. PXA27x
La familia PXA27x (nombre en código Bulverde) consiste en los procesadores
PXA270 y PXA271-PXA272. Esta revisión es una actualización mayor a la familia
de procesadores XScale. El PXA270 tiene cuatro velocidades de reloj: 312 MHz,
416 MHz, 520 MHz y 624 MHz y es un procesador independiente sin memora
empaquetada. El PXA271 tiene dos frecuencias de reloj, 312 MHz y 416 MHz, 32
MiB de 16 bits de memoria StrataFlash y 32 MiB de 16 bits de memoria SDRAM
en el mismo encapsulado. El PXA272 tiene 3 frecuencias de reloj, 312 MHz, 416
MHz y 520 MHz, con 64 MiB de 32 bits de memoria StrataFlash en el
encapsulado.
Intel también agregó muchas nuevas tecnologías a la familia PXA27x como:
Wireless SpeedStep: el sistema operativo puede bajar la frecuencia de
reloj del procesador basándose en la carga de trabajo para ahorrar
consumo.
Wireless MMX: 43 nuevas instrucciones SIMD conteniendo todo el
conjunto de instrucciones
MMX y las instrucciones de enteros de la SSE
(Streaming SIMD Extensiones), junto con algunas instrucciones únicas del
XScale. Wireless MMX proporciona 16
registros extra de 64 bits que se
pueden tratar como un array de dos palabras de 32 bits, cuatro medias
palabras de 16 bits u ocho
bytes de 8 bits. El núcleo XScale puede
realizar hasta ocho sumas o cuatro MACs (sumas múltiples) en paralelo
en un solo ciclo de reloj. Esta capacidad se usa para acelerar la velocidad
de codificar y decodificar multimedia y para jugar juegos.
Periféricos adicionales, como una interfaz USB-Host y una interfaz de
cámara. 256 Kb de SRAM interna para reducir el consumo de energía y la latencia.
La familia PXA27x se lanza en abril de
2004. Junto con ella Intel lanza el
coprocesador gráfico embebido
2700G.
PXA320 Monagas
Toradex Colibrí en módulo
SO-DIMM con un XScale Monahans PXA320.
En agosto de 2005 Intel anunció el sucesor del Bulverde, cuyo nombre en código
es Monahans. en la demostración presentaba su capacidad de reproducir vídeo
de alta resolución en una pantalla de PDA. El nuevo procesador tiene una
frecuencia de reloj de 1,25 GHz pero Intel dice que sólo ofrece un 25% de
incremento en el rendimiento (800
MIPS para el procesador PXA270 a 624 MHz
contra 1000 MIPS para un Monahans a 1,25 GHz). El anunciado sucesor del
procesador gráfico 2700G, con nombre en código Stanwood, ha sido cancelado.
algunas de las prestaciones del Stanwood están integradas en el Monahans.
Para prestaciones gráficas mayores, Intel recomienda usar chips de terceros
como la familia
NVIDIA GoForce.
Familia IXC
IXC1100
El procesador IXC1100 ofrece velocidades de reloj de 266, 400, y 533 MHz, un
bus a 133 MHz, 32 KiB de caché de instrucciones, 32 KiB de caché de datos, y 2
KiB de caché de mini-datos. Está diseñado también para un bajo consumo,
usando 2,4 W a 533 MHz. El chip viene en un encapsulado de 35 mm PBGA.
Familia IOP
La línea de procesadores IOP se diseña para permitir a ordenadores y
dispositivos de almacenamiento la transferencia de datos e incrementar el
rendimiento extrayendo la funcionalidad de entrada/salida de la CPU principal del
dispositivo. Los procesadores IOP3XX están basados en arquitectura XScale y
diseñados para reemplazar al viejo procesador 80219 y a la familia de chips i960.
Hay siete procesadores IOP diferentes disponibles actualmente: IOP303,
IOP310, IOP321, IOP331, IOP332, e IOP333. El rango de frecuencias de reloj va
de los 100 MHz a los 800 MHz Los procesadores también difieren en velocidad
del bus PCI, tipo de memoria, y máxima memoria direccionable.
Familia IXP
La línea de procesadores IXP se diseña como procesador de red y control plano.
Sus usos principales incluyen equipos de
VoIP, switches de red, y productos de
red sin hilos. Actualmente hay 8 diferentes procesadores disponibles en la familia
IXP: IXP420, IXP421, IXP422, IXP423, IXP425, IXP455, IXP460, y IXP465.
Varían en aplicaciones previstas y especificaciones de rendimiento.
Marcas lideres en el mercado
Inte l Corporació
Macintosh
Acorn Computers
MSX
Sega Mega Drive
Sega
Amstrad
Sega Dreamcast
Benchmark
Intel i960
Commodore Amiga 1200
Wi i
ASUS
MIPS (procesador)
ATI Technologies
Lineage II
Spectravideo
Enlace Multipunto (Broadcast) multipunto es un sistema que esta conformado por un
QUE SE PUEDE COMPARTIR EN UNA RED
