ARQUITECTURA DE CPU

• CISC (Complex Instruction Set Computing)• RISC (Reduced Instruction Set Computing)

Tipos

ARQUITECTURA CISC

• CISC es un modelo de arquitectura de computadores con un conjunto de instrucciones bastante complejas y lentas de ejecutar.

• Se caracteriza por ser muy amplio y permitir operaciones complejas entre operandos situados en la memoria o en los registros internos, en contraposición a la RISC.

CISC

• Los CISC pertenecen a la primea corriente de construcción de procesadores, antes del desarrollo de los RISC.

• Su sistema de trabajo se basa en la microprogramación.• Consiste en hacer que cada instrucción sea interpretada por un mini programa

MICROPROGRAMACIÓN

• Significa que cada instrucción de maquina es interpretada por un microprograma localizado en una memoria en el circuito integrado del procesador.

• En los 70´s la microprogramación era la técnica mas apropiada para las tecnologías de memorias existentes.

CARACTERISTICAS DE LAS CISC• Reduce la dificultad de crear compiladores.• Permite reducir el costo total de un sistema.• Reduce los costos de creación de software.• Mejora la compactación de código.• Facilita la depuración de errores.• Muchas instrucciones potentes.

• Microprocesador con un conjunto de instrucciones muy simples que se ejecutarán mas rápidamente en el procesador..• Se basan en estructuras simples y por lo tanto su complejidad de la

CPU es menor.

ARQUITECTURA RISC

• Codificación uniforme de las instrucciones.• Utilizan el esquema Von Neumann.• Las instrucciones se dividen en 3 grupos:• Transferencia.• Operaciones.• Control de flujo.

CARACTERISTICAS DE LAS RISC

• En este tipo de equipos, el software de aplicación se ejecuta bajo el sistema operativo Unix, escrito en lenguaje C, por lo que las arquitecturas RISC actuales están adaptadas y optimizadas para este lenguaje de alto nivel.

APLICACIONES DE LOS PROCESADORES RISC

Tipos de procesadores

Procesadores dedicados.Para desarrollar una tarea muy específica. Ejecutando un único algoritmo de forma óptima. Procesadores de propósito general.Está capacitado para ejecutar una serie de instrucciones sean E/S (entrada/salida), lógicas, aritméticas, etc. Almacenando y listando una colección de instrucciones en una memoria secundaria (programa) de tal forma que el procesador de modo secuencial lleve a cabo cada una de ellas.

CISC.Complex Instruction Set Computing. Posee un número grande y longitud variable de instrucciones, alto porcentaje de ciclos por instrucción, operaciones de microcódigo, baja optimización en el uso de registros. RISC.Reduced Instruction Set Computing. Posee un número bajo y longitud fija de instrucciones, bajo porcentaje de ciclos por instrucción, no tiene operaciones de microcódigo, muchos registros de propósito general, compilador optimizado. Su arquitectura permite un cierto grado de paralelismo en su ejecución. Power PC.Diseñados para rendir al igual que los mejores CISC y RISC, pero mejorando sus errores. Tiene un conjunto de instrucciones distinto a estos procesadores, pero puede emular sus características para ejecutar los programas escritos para ellos. Usados en computadores tipo Estaciones de Trabajo y en equipos de medio rango.

SIMD.Single instruction, multiple data. Tiene una organización única de instrucción y datos múltiples. Manipula instrucciones de vector mediante múltiples unidades funcionales que responden a una instrucción común. Microprocesadores.Son de uso general, requieren dispositivos externos de memoria y de comunicación con el exterior (E/S). Microcontroladores.Integran memorias y elementos de entrada/salida junto al microprocesador.

ASIC.Application-Specific Integrates Circuits. Integra en un solo chip los elementos analógicos y digitales necesarios para efectuar una determinada función. DSP.Digital Signal Processors. Procesadores de alta velocidad y poca memoria, muy eficientes para efectuar algoritmos de procesado de la señal. Procesadores Neuronales, transputers.Están equipados con elementos que facilitan su comunicación de forma que puede distribuirse fácilmente una función entre varios de ellos.

Procesador convencional.Ejecuta las instrucciones en forma de serie es decir, una detrás de otra. Procesador con paralelismo interno.Externamente ejecuta las instrucciones como si fuera un procesador convencional en serie, pero internamente puede efectuar operaciones en paralelo. Procesador con paralelismo externo.Se presenta en los sistemas que incluyen varios procesadores como los servidores, los mainframes y los supercomputadores. Multiprocesador.Se acostumbra a usar la arquitectura de multiprocesador con memoria común en los servidores. Cada uno de estos procesadores incluyen una memoria caché de grandes dimensiones para reducir el tráfico con la memoria común.

Algunos tipos de procesadores Intel

Tipos de procesador según la cantidad de núcleos

Procesadores de un solo núcleo.- Los procesadores de un solo núcleo, son ejemplo los procesadores 286, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III.

Procesadores de dos núcleos.- Los procesadores de dos núcleos actúan cooperando en cierta medida al distribuirse los diversos procesos entre cada uno de los dos núcleos, agilizando el rendimiento del procesador. Un ejemplo es el Core 2 duo.

Procesadores de 4 núcleos.- Son procesadores que en un solo Kit de procesador, poseen cuatro unidades físicas de procesamiento de datos, lo que agiliza los trabajos.

Procesadores multinúcleos.- En esta categoría entran procesadores tales como los de 12 y 16 núcleos, que gracias a la combinación de estos núcleos de procesamiento se distribuyen entre sí, la carga del trabajo.

Tipos de procesadores según la marca

Características del CPU

La Unidad Central de Proceso, CPU, o simplemente el procesador, es el componente en una computadora encargado de realizar todas las operaciones y procesar los datos contenidos en los programas de computadoras.

• Los CPU proporcionan la característica fundamental de la computadora digital, la programabilidad, y son uno de los componentes necesarios encontrados en los ordenadores o computadoras de cualquier tiempo, junto con el almacenamiento primario y las facilidades de entrada/salida.

• El número de bits que la CPU puede procesar a la vez. Un procesador de 32 bits puede manipular 32 bits simultáneamente.

• Cada operación dentro de la CPU toma lugar en un pulso de reloj. La velocidad del reloj se mide en mega Hertz (MHz) o millones de tics por segundo.

• Overclocking (si puedes correrlo a más del límite de velocidad de datos).

ALU y Unidad de Control

• Funcionamiento

ALU

• La unidad aritmetico lógica es el circuito digital que calcula operaciones aritméticas como la suma, resta, multiplicación y división, y lógicas como el si, y, no, o.

Funcionamiento

• La unidad aritmética lógica contiene cuando menos dos registros de flip-flop: el registro B y el registro acumulador. También contiene lógica combinatoria, la cual realiza las operaciones aritméticas y lógicas con los números binarios que están almacenados en el registro B y en el acumulador.

• Una secuencia típica de operaciones puede ocurrir así: *La unidad de control recibe una instrucción (de la unidad de memoria) especificando que un número almacenado en una localidad de memoria particular (dirección) se sumara al número que esta almacenando en ese momento el registro acumulador. *El número que se sumara se transfiere de la memoria al registro B

*El numero en el registro B y el numero en el acumulador se suman en los circuitos Logicos mediante un comando desde la unidad de control. luego la suma resultante se enuncia en el acumulador para su almacenamiento.

*El nuevo numero en el acumulador puede permanecer alli, de manera que se le pueda sumar otro numero, o, si el proceso aritmetico particular ha terminado, se pueda transferir a la memoria para ser almacenado.

Unidad De Control

Es uno de los 3 bloques funcionales principales en los que se divide la unidad central de procesamiento CPU.

Los otros dos bloques son la unidad de proceso y el bus

Funcionamiento

Su funcion es buscar las intrucciones en la memoria principal, decodificarlas y ejecutarlas empleando para ello la unidad de proceso.

La UC es la cicuiteria que controla el flujo de datos a través del procesador, y lo coordina, el cual a su vez controla al resto de la computadora.

Componentes de la UC

Registro de Instruccion:Es el encargado de almacenar la instrucción que se esta ejecutando.

Registro contador de programas:Contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar

Controlador y decodificador :Se encarga de interpretar la instrucción para su posterior proceso. Es el encargado de extraer el código de operación de la instrucción en curso.

Secuenciador:Genera microordenes necesarias para ejecutar la instrucción.

Reloj: Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes.