Componentes básicos de microprocesadores

Intel introdujo el primer microprocesador en 1971 y lo llamó chip 4004. Los microprocesadores de hoy, con dimensiones más pequeñas que una moneda de diez centavos, ofrecen más potencia y capacidades. El centro de la computadora, la unidad central de procesamiento (CPU) consta de uno o más microprocesadores. Fabricados a partir de un chip de silicona que contiene millones de transistores, los microprocesadores mueven datos de una dirección de memoria a otra ubicación. Las CPU toman decisiones y luego pasan a trabajar en nuevas instrucciones y cálculos.

La "unidad aritmética y lógica" (ALU) realiza cálculos matemáticos, como restar, sumar, dividir y funciones booleanas. Las funciones booleanas son un tipo de lógica que se utiliza para los diseños de circuitos. La ALU también ejecuta comparaciones y pruebas lógicas. El procesador transmite señales a la ALU, que interpreta las instrucciones y realiza los cálculos.

Los microprocesadores tienen lugares de almacenamiento de datos temporales llamados registros. Estas áreas de memoria mantienen datos, como instrucciones de computadora, direcciones de almacenamiento, caracteres y otros datos. Algunas instrucciones de la computadora pueden requerir el uso de ciertos registros como parte de un comando. Cada registro tiene una función específica, como registro de instrucciones, contador de programa, acumulador y registro de dirección de memoria. Por ejemplo, un registro de programa contiene la dirección de instrucciones tomadas de la memoria de acceso aleatorio.

Las unidades de control (CU) reciben señales de la CPU, que le indica a la unidad de control que mueva los datos del microprocesador al microprocesador. La unidad de control también dirige la unidad aritmética y lógica. Las unidades de control constan de varios componentes, como decodificador, reloj y circuitos lógicos de control. Trabajando juntos, estos dispositivos transmiten señales a ciertas ubicaciones en el microprocesador.

Por ejemplo, el decodificador recibe comandos de una aplicación. El decodificador interpreta las instrucciones y realiza una acción. Envía señales a la ALU o indica a los registros que realicen tareas específicas. La unidad lógica de control transmite señales a diferentes secciones del microprocesador y registra, lo que informa a estos componentes para ejecutar acciones. El reloj envía señales que sincronizan y aseguran la ejecución oportuna de comandos y procesos.

Los microprocesadores tienen un sistema de buses que mueven datos. Los buses se refieren a clasificaciones de cableado que tienen tareas y funciones específicas. El bus de datos transfiere datos entre la unidad central de procesamiento y la memoria de acceso aleatorio (RAM), la memoria principal de la computadora. El bus de control envía la información necesaria para coordinar y controlar múltiples tareas. El bus de direcciones transmite la dirección entre la CPU y la RAM para procesar los datos.

Algunos microprocesadores avanzados tienen cachés de memoria, que retienen los últimos datos utilizados por la CPU. Los cachés de memoria aceleran el proceso de computación, porque la CPU no tiene que ir a la RAM más lenta para recuperar datos. Muchas computadoras tienen cachés de nivel 1 o nivel 2; algunos sistemas tienen cachés de nivel 3. El nivel de caché indica el orden en el que la CPU busca datos, comenzando con el nivel 1. Los fabricantes a menudo integran cachés de nivel 2 y nivel 3 en el microprocesador, lo que mejora la velocidad de procesamiento.