El diseño de un procesador de ordenador moderno

El diseño de un procesador de ordenador moderno

Los procesadores modernos tienen la forma de un pequeño rectángulo, que se representa con una oblea de silicio. La propia oblea está protegida por una carcasa especial de plástico o cerámica. Bajo la protección son todos los circuitos principales, gracias a ellos y llevó a cabo el trabajo de pleno derecho de la CPU. Si con la apariencia todo es muy sencillo, entonces, ¿en cuanto al circuito en sí y cómo está dispuesto el procesador? Veámoslo con más detalle.

Índice

    Cómo funciona un procesador de ordenador

    La CPU se compone de un pequeño número de elementos diferentes. Cada uno de ellos realiza su propia acción, se produce la transferencia de datos y el control. Los usuarios normales están acostumbrados a distinguir los procesadores por su frecuencia de reloj, la cantidad de memoria caché y los núcleos. Pero esto no es lo único que garantiza un funcionamiento fiable y rápido. Merece la pena prestar atención por separado a cada componente.

    Arquitectura

    El diseño interno de una CPU suele ser diferente, cada familia tiene su propio conjunto de características y funciones, lo que se denomina su arquitectura. Un ejemplo de diseño de una CPU puede verse en la siguiente imagen.

    Pero mucha gente está acostumbrada a pensar en la arquitectura del procesador en términos ligeramente diferentes. Si se mira desde el punto de vista de la programación, se define por su capacidad de ejecutar un determinado conjunto de códigos. Si compras una CPU moderna, lo más probable es que pertenezca a la arquitectura x86.

    Lee también: Cómo determinar la profundidad de bits del procesador

    Núcleos

    La parte principal de la CPU se llama núcleo, contiene todos los bloques necesarios y realiza tareas lógicas y aritméticas. Si observa la figura siguiente, podrá ver el aspecto de cada bloque de funciones del núcleo:

    1. Módulo de muestreo de instrucciones. Aquí, el reconocimiento de la instrucción se realiza por la dirección que se indica en el contador de instrucciones. El número de lecturas simultáneas de instrucciones depende directamente del número de bloques de descodificación instalados, lo que ayuda a cargar cada ciclo de reloj con el mayor número de instrucciones.
    2. Predictor de transición. es responsable del funcionamiento óptimo del bloque de muestreo de instrucciones. Determina la secuencia de instrucciones ejecutables, cargando el pipeline del kernel.
    3. Módulo de descodificación. Esta parte del kernel se encarga de definir algunos procesos para realizar tareas. La tarea de descodificación en sí es muy compleja debido al tamaño inconsistente de la instrucción. En los procesadores más nuevos hay varios de estos bloques en un núcleo.
    4. Módulos de muestreo de datos. Toman información de la memoria principal o de la memoria caché. Realizan el muestreo de datos, que es necesario para la ejecución de las instrucciones en este momento.
    5. Unidad de control. El propio nombre ya habla de la importancia de este componente. En el núcleo, es el elemento más importante porque distribuye la energía entre todos los bloques, ayudando a realizar cada acción a tiempo.
    6. Módulo de retención de resultados. Diseñado para escribir después de que la instrucción haya sido procesada en la RAM. La dirección de guardado se especifica en la tarea de ejecución.
    7. Elemento de gestión de interrupciones. La CPU es capaz de realizar múltiples tareas a la vez gracias a la función de interrupción, lo que le permite detener el progreso de un programa cambiando a otra instrucción.
    8. Registros. Aquí es donde se almacenan los resultados temporales de las instrucciones, este componente puede ser llamado una pequeña RAM rápida. A menudo, su tamaño no supera unos cientos de bytes.
    9. Contador de instrucciones. Almacena la dirección de la instrucción que será invocada en el siguiente ciclo de reloj del procesador.

    Bus del sistema.

    El bus de sistema de la CPU conecta los dispositivos que componen el PC. Sólo la CPU está conectada directamente al bus y los demás dispositivos se conectan a través de varios controladores. El propio bus tiene muchas líneas de señal a través de las cuales se transmite la información. Cada línea tiene su propio protocolo para comunicarse a través de los controladores con el resto de los componentes del PC conectados. El bus tiene su propia frecuencia, por lo que cuanto mayor sea ésta, más rápido será el intercambio de información entre los elementos de conexión del sistema.

    Memoria caché

    El rendimiento de la CPU depende de su capacidad para obtener comandos y datos de la memoria lo más rápidamente posible. La memoria caché reduce los tiempos de ejecución al actuar como un búfer temporal para proporcionar una transferencia instantánea de datos de la CPU a la RAM o viceversa.

    La principal característica de la memoria caché es su distinción por niveles. Si es alto, significa que la memoria es más lenta y voluminosa. Se considera que la memoria más rápida y pequeña es el primer nivel. El principio de funcionamiento de este elemento es muy simple - la CPU lee los datos de la RAM y los pone en la caché de cualquier nivel, borrando así la información que ha sido abordada durante mucho tiempo. Si el procesador vuelve a necesitar esta información, la obtendrá más rápidamente gracias al buffer temporal.

    Zócalo (enchufe).

    Al tener una CPU su propio zócalo (socket o ranura), puedes sustituirla fácilmente si se rompe o actualizar tu ordenador. Sin un zócalo, la CPU estaría simplemente soldada a la placa base, lo que dificultaría su reparación o sustitución posterior. Hay que tener en cuenta que cada zócalo está diseñado exclusivamente para instalar CPUs específicas.

    A menudo, los usuarios compran inadvertidamente una CPU y una placa base incompatibles, lo que provoca problemas adicionales.

    Lea también:
    Cómo elegir un procesador para su ordenador
    Elegir una placa base para su ordenador

    Vídeo del Núcleo

    Al incorporar un núcleo de vídeo en el procesador, éste actúa como una tarjeta gráfica. Por supuesto, no es tan potente como una tarjeta de vídeo, pero si vas a comprar una CPU para tareas no complejas puedes prescindir de una tarjeta gráfica. El núcleo de vídeo integrado es el mejor en los portátiles y ordenadores de sobremesa baratos.

    En este artículo, analizamos en detalle en qué consiste un procesador, el papel de cada elemento, su importancia y su dependencia de otros elementos. Esperamos que esta información haya sido útil y que hayas aprendido cosas nuevas e interesantes para ti del mundo de las CPUs.

    Nos alegramos de que hayamos podido ayudarle con su problema.

    Describa lo que no le ha funcionado.
    Nuestros especialistas tratarán de responder con la mayor rapidez posible.

    ¿Le ha ayudado este artículo?

    Subir

    Si continuas utilizando este sitio aceptas el uso de cookies. Más Información


    Parada Creativa