Arquitectura CPU: Componentes, Funcionamiento y Características Clave

¿Qué es una CPU?

La CPU es un componente hardware, el cerebro del ordenador, que controla y gobierna todo el sistema.

Arquitectura Von Neumann

Funcionamiento

La CPU (definida en el punto anterior) se comunica directamente con la memoria RAM. Si queremos ejecutar un programa que no está cargado en RAM y está en el disco duro, éste deberá ser copiado a RAM.

Componentes de la Arquitectura

• Memoria Principal: Memoria de tipo RAM en la que se almacenan todos los programas que se están ejecutando en un momento determinado. Es una memoria volátil (se borra al dejar de suministrarle electricidad).
• Memoria Secundaria: Memoria mucho más lenta que la RAM, de mayor capacidad, mayor tamaño y no volátil.

Partes Principales de una CPU

• Unidad de Control (UC): Se encarga de descomponer las instrucciones que lee de memoria RAM y de enviarle los datos a la ALU para que lleve a cabo la operación.
• Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Está encargada de realizar operaciones aritméticas (suma, resta, división, etc.) y lógicas (AND, OR, etc.).
• Registros de Trabajo: También conocidos como registros de propósito general, donde se almacena información temporal usada por la ALU o la UC.

Funcionamiento de la Unidad de Control

1. Paso 1: Extrae de memoria principal la instrucción a ejecutar.
2. Paso 2: Descompone la instrucción obteniendo: operación y datos.
3. Paso 3: La ALU (Unidad aritmético-lógica) realiza la operación con los datos.
4. Paso 4: El resultado se almacena en otro registro de la CPU.

La FPU

¿Qué es la FPU?

Es el coprocesador matemático encargado de los cálculos con coma flotante.

Diferencia entre ALU y FPU

La ALU hace operaciones con números enteros y la FPU hace cálculos con números fraccionarios.

Características Principales de una CPU

• Velocidad de Trabajo: Se mide en Hz. A mayor número de hercios, mayor número de ciclos por segundo y, por tanto, de instrucciones por segundo.
• Velocidad de Transferencia: Se mide en hercios o, actualmente, en GB/s. A mayor frecuencia, mayor número de datos puede transferir la CPU al resto de componentes del ordenador.
• Número de Núcleos (Cores): Cada núcleo puede ejecutar instrucciones. Por tanto, si tenemos cuatro núcleos, podremos ejecutar cuatro instrucciones a la vez.
• Número de Bits: Los procesadores actuales trabajan con 32 o 64 bits. Esto significa que podemos operar con datos de 32 o 64 bits. Podremos direccionar 2³² o 2⁶⁴.
• Forma del Procesador (Socket): La mayoría de las CPU son cuadradas, sin embargo, no tienen el mismo tamaño ni el mismo número de pines. El nombre técnico es socket.