¿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