Estructura y Funcionamiento de la CPU: Una Guía Completa

Estructura Básica del PC

Un ordenador, a pesar de su complejidad aparente, se basa en una estructura sorprendentemente simple. Sus componentes esenciales incluyen:

• Memoria (MI)
• ALU (Unidad Aritmética Lógica)
• Buses
• CPU (Unidad Central de Procesamiento)
• Unidades de Entrada/Salida (I/O)

CPU: El Cerebro del Ordenador

La CPU es el componente encargado de dirigir todas las operaciones del procesador. Su función principal es controlar la ejecución de las instrucciones de los programas y coordinar la respuesta de la memoria a estas instrucciones. La CPU se compone de dos elementos principales: la ALU y la Unidad de Control (UC).

Registros: Memoria Interna de la CPU

Los registros son pequeñas unidades de memoria dentro de la CPU que permiten almacenar datos temporalmente mientras se ejecuta una instrucción. El número de registros varía según el procesador, pero siempre es múltiplo de 8, y todos tienen el mismo tamaño, conocido como"palabr". El tamaño de la palabra indica el número de bits que el procesador puede manejar simultáneamente.

Algunos de los registros más importantes son:

• Contador de Programa (CP/PC): Almacena la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar. Se incrementa automáticamente después de cada instrucción.
• Registro de Instrucción (RI/IR): Contiene el código de la instrucción que se está ejecutando actualmente.
• Registro de Dirección de Memoria (RDM/MAR/AR): Almacena la dirección de memoria donde se quiere leer o escribir un dato. Está conectado al bus de direcciones.
• Registro de Intercambio de Memoria (RIM/MDR/DR): Recibe o envía el dato contenido en la posición de memoria indicada por el RDM. Está conectado al bus de datos.

Unidad de Control (UC): El Director de Orquesta

La Unidad de Control se encarga de interpretar y organizar la ejecución de las instrucciones del programa. Sus funciones principales son:

1. Extraer la instrucción: Lee la dirección del CP y activa las instrucciones para traer la instrucción a ejecutar al RI.
2. Incrementar el CP: Prepara la siguiente instrucción a ejecutar.
3. Decodificar la instrucción: Llama al decodificador de instrucción para interpretar el tipo de operación y los operandos necesarios.
4. Obtener los datos: Extrae de la memoria los datos necesarios para la operación.
5. Ejecutar la instrucción: Ordena a la ALU que realice la operación y guarda el resultado en el registro acumulador (AC).

Otros Componentes de la CPU

• Decodificador de Instrucción: Interpreta la instrucción para determinar la operación a realizar y los operandos necesarios.
• Secuenciador: Genera las señales de control necesarias para ejecutar la instrucción en el orden correcto.
• Reloj: Genera pulsos que marcan la temporización básica del sistema y sincronizan los movimientos del PC.