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El procesador es la parte principal de cualquier dispositivo informático. Pero muchos usuarios no comprenden muy bien qué es un procesador en una computadora y qué función realiza. Aunque en mundo moderno Este información importante, sabiendo lo cual se pueden evitar muchos conceptos erróneos graves. Si desea obtener más información sobre el chip que alimenta su computadora, ha venido al lugar correcto. En este artículo aprenderás para qué sirve un procesador y cómo afecta al rendimiento de todo el dispositivo.

¿Qué es una unidad central de procesamiento?

EN en este caso, estamos hablando de sobre el procesador central. Después de todo, la computadora tiene otros, por ejemplo, un procesador de video.

UPC- Esta es la parte principal de la computadora, que es unidad electronica o circuito integrado. Ejecuta instrucciones de máquina, o código de programa, y ​​es la base hardware dispositivos.

En pocas palabras, es el corazón y el cerebro de la computadora. Es gracias a él que todo lo demás funciona, procesa los flujos de datos y gestiona el funcionamiento de todas las partes del sistema general.

Si miras el procesador físicamente, es una placa de circuito cuadrada, pequeña y delgada. Él tiene tallas pequeñas y está cubierto con una tapa de metal en la parte superior.

La parte inferior del chip está ocupada por contactos a través de los cuales el chipset interactúa con el resto del sistema. abriendo la tapa unidad del sistema de su computadora, puede encontrar fácilmente el procesador a menos que esté cubierto por el sistema de enfriamiento.

Hasta que la CPU se rinda comando apropiado, el ordenador no podrá realizar ni siquiera la tarea más operación sencilla, por ejemplo, sumar dos números. Independientemente de lo que quieras hacer en tu PC, cada acción implica acceder al procesador. Por eso es un componente tan importante de una computadora.

Los procesadores centrales modernos no solo son capaces de hacer frente a sus tareas principales, sino que también pueden reemplazar parcialmente una tarjeta de video. Se producen nuevos chips con un espacio separado para realizar funciones de controlador de video.

Este controlador de vídeo realiza todas las funciones básicas acciones necesarias, que se necesitan de la tarjeta de video. En este caso, la RAM se utiliza como memoria de vídeo. Pero no se equivoque al pensar que un procesador moderno y potente puede reemplazar completamente una tarjeta de video.

Incluso clase media Las tarjetas de video dejan muy atrás a los procesadores controladores de video. Por lo tanto, una opción de computadora sin tarjeta de video solo es adecuada para dispositivos de oficina que no requieren realizar tareas complejas relacionadas con gráficos.

En tales casos, realmente existe la oportunidad de ahorrar dinero. Después de todo, puedes simplemente tener un procesador de chipset con un buen controlador de video y no gastar dinero en una tarjeta de video.

Cómo funciona el procesador

Parece que hemos descubierto qué es un procesador. ¿Pero cómo funciona? Es un proceso largo y complicado, pero una vez que lo dominas, es bastante fácil. El principio de funcionamiento del procesador central se puede considerar por etapas.

Primero, el programa se carga en la RAM, de donde obtiene todo información necesaria y un conjunto de comandos que deben ser ejecutados por la unidad de control del procesador. Todos estos datos pasan luego a la memoria intermedia, la llamada caché del procesador.

La información sale del búfer, que se divide en dos tipos: instrucciones y valores. Ambos terminan en registros. Los registros son celdas de memoria integradas en el chipset. También los hay de dos tipos, según el tipo de información que reciben: registros de instrucciones y registros de datos.

uno de componentes La CPU es una unidad lógica aritmética. Se trata de realizar transformaciones de información mediante cálculos aritméticos y lógicos.

Aquí es donde van los datos de los registros. Después de esto, la unidad aritmético-lógica lee los datos entrantes y ejecuta los comandos necesarios para procesar los números resultantes.

Aquí nos enfrentamos nuevamente a una división. Los resultados finales se dividen en completados e inacabados. Vuelven a los registros y los completados van a la memoria intermedia.

La caché del procesador consta de dos niveles principales: superior e inferior. lo mas últimos comandos y los datos se envían al caché superior, y los que no se utilizan van al inferior.

Es decir, toda la información ubicada en el tercer nivel pasa al segundo, desde donde, a su vez, los datos pasan al primero. Por el contrario, se envían datos innecesarios a nivel inferior.

Una vez completado el ciclo computacional, sus resultados se registran nuevamente en la RAM de la computadora. Esto ocurre para garantizar que la memoria caché de la CPU esté liberada y disponible para nuevas operaciones.

Pero a veces hay situaciones en las que la memoria intermedia está completamente llena y no hay espacio para nuevas operaciones. En este caso, los datos que son en este momento no se utilizan, vaya a la RAM o al nivel inferior de memoria del procesador.

Tipos de procesadores

Habiendo entendido el principio de funcionamiento de la CPU, es hora de comparar sus diferentes tipos. Hay muchos tipos de procesador. Hay modelos de un solo núcleo débiles y dispositivos potentes con muchos núcleos. Los hay que están destinados exclusivamente a trabajo de oficina, y están los que son necesarios para los juegos más modernos.

Actualmente, hay dos creadores principales de procesadores: AMD e Intel. Son ellos quienes producen los chips más actuales y demandados. Debe comprender que la diferencia entre los chips de estas dos empresas no está en la cantidad de núcleos ni en el rendimiento general, sino en la arquitectura.

Es decir, los productos de estas dos empresas se construyen de acuerdo con diferentes principios. Y cada creador tiene su propio tipo de procesador, que tiene una estructura diferente a la de su competidor.

Cabe señalar que ambas opciones tienen sus propios puntos fuertes y debilidades. Por ejemplo, Intel se diferencia en lo siguiente pros :

• Menos consumo de energía;
• La mayoría de los creadores de hardware se centran específicamente en la interacción con los procesadores Intel;
• El rendimiento de los juegos es mayor;
• Intel interactúa más fácilmente con la RAM de la computadora;
• Las operaciones que requieren un solo programa se realizan más rápido en Intel.

Al mismo tiempo, también existen los suyos propios. contras :

• Normalmente el costo Conjuntos de chips Intel más caro que el análogo de AMD;
• Cuando se trabaja con varios programas pesados, el rendimiento disminuye;
• Los núcleos gráficos son más débiles que los de la competencia.

AMD se diferencia de la siguiente manera ventajas:

• Mucho mejor relación calidad-precio;
• Capaz de proporcionar operación confiable todo el sistema;
• Es posible overclockear el procesador aumentando su potencia entre un 10 y un 20%;
• Núcleos gráficos integrados más potentes.

Sin embargo, AMD es inferior en los siguientes parámetros:

• La interacción con la RAM es peor;
• Se gasta más energía en el funcionamiento del procesador;
• Frecuencia de operación en el segundo y tercer nivel. memoria intermedia abajo;
• El rendimiento de los juegos es menor.

Aunque destacan sus pros y sus contras, las empresas siguen produciendo mejores procesadores. Sólo tienes que elegir cuál es preferible para ti. Después de todo, es imposible decir de manera inequívoca que una empresa es mejor que otra.

Características principales

Entonces, ya hemos descubierto que una de las principales características de un procesador es su desarrollador. Pero hay una serie de parámetros que deben tenerse en cuenta. más atención al momento de la compra.

No nos alejemos demasiado de la marca y mencionemos que existen series diferentes papas fritas. Cada fabricante produce sus propias líneas en diferentes categorías de precios creado para varias tareas. Otro parámetro relacionado es la arquitectura de la CPU. De hecho, estos son sus órganos internos, de los que depende todo el funcionamiento del chip.

No es el más obvio, pero sí muy. parámetro importante- este es un enchufe. El caso es que en el propio procesador el zócalo debe coincidir con el zócalo correspondiente de la placa base.

De lo contrario, no podrás combinar estos dos. componentes esenciales cualquier computadora. Entonces, al ensamblar una unidad del sistema, debe comprar una placa base y buscar un chipset para ella, o viceversa.

Ahora es el momento de descubrir qué características del procesador afectan su rendimiento. Sin duda, el principal es la velocidad del reloj. Este es el volumen de operaciones que se pueden realizar en una determinada unidad de tiempo.

Mesurado este indicador en megahercios. Entonces, ¿a qué afecta la velocidad del reloj del chip? Dado que indica el número de operaciones por cierto tiempo, no es difícil adivinar que la velocidad del dispositivo depende de ello.

Otro indicador importante es la cantidad de memoria intermedia. Como se mencionó anteriormente, puede ser superior e inferior. También afecta el rendimiento del procesador.

Una CPU puede tener uno o más núcleos. Los modelos multinúcleo son más caros. ¿Pero en qué afecta el número de núcleos? Esta característica determina la potencia del dispositivo. Cuantos más núcleos, más potente será el dispositivo.

Conclusión

El procesador central desempeña no sólo uno de los papeles más importantes, sino incluso uno de los más importantes en el funcionamiento de un ordenador. De ello dependerá el rendimiento de todo el dispositivo, así como las tareas para las que generalmente se puede utilizar.

Pero esto no significa que sea necesario comprar el procesador más potente para una computadora promedio. Levantar modelo óptimo que cumplirá con sus requisitos.

Casi todo el mundo sabe que en una computadora, el elemento principal entre todos los componentes "duros" es el procesador central. Pero el círculo de personas que entienden cómo funciona un procesador es muy limitado. La mayoría de los usuarios no tienen idea de esto. E incluso cuando el sistema de repente comienza a ralentizarse, muchos creen que es el procesador el que no funciona bien y no le dan importancia a otros factores. Para comprender completamente la situación, veamos algunos aspectos del funcionamiento de la CPU.

¿Qué es una unidad central de procesamiento?

¿En qué consiste el procesador?

Si hablamos de cómo funciona Procesador Intel o su competidor AMD, es necesario observar cómo están diseñados estos chips. El primer microprocesador (por cierto, era de Intel, modelo 4040) apareció en 1971. Sólo podía realizar las operaciones de suma y resta más simples procesando sólo 4 bits de información, es decir, tenía una arquitectura de 4 bits.

Los procesadores modernos, como los primogénitos, se basan en transistores y son mucho más rápidos. Están hechos mediante fotolitografía a partir de un cierto número Obleas de silicio individuales que forman un cristal único en el que se imprimen los transistores. El circuito se crea en un acelerador especial que utiliza iones de boro acelerados. En estructura interna Los componentes principales de los procesadores son núcleos, buses y partículas funcionales llamadas revisiones.

Características principales

Como cualquier otro dispositivo, el procesador se caracteriza por ciertos parámetros que no se pueden ignorar al responder a la pregunta de cómo funciona el procesador. Primero que nada esto:

• número de núcleos;
• número de hilos;
• tamaño de caché (memoria interna);
• frecuencia de reloj;
• velocidad de los neumáticos.

Por ahora, centrémonos en la frecuencia del reloj. No en vano se llama al procesador el corazón de la computadora. Al igual que el corazón, funciona en modo de pulsación con una cierta cantidad tics por segundo. La frecuencia del reloj se mide en MHz o GHz. Cuanto más alto sea, más más operaciones el dispositivo puede funcionar.

Puede averiguar a qué frecuencia funciona el procesador en sus características declaradas o consultar la información en Pero durante el procesamiento de comandos, la frecuencia puede cambiar y durante el overclocking (overlocking) puede aumentar hasta límites extremos. Por tanto, el valor declarado es sólo un indicador medio.

La cantidad de núcleos es un indicador que determina la cantidad de centros de procesamiento del procesador (no debe confundirse con subprocesos; la cantidad de núcleos y subprocesos puede no ser la misma). Gracias a esta distribución, es posible redirigir operaciones a otros núcleos, aumentando así el rendimiento general.

Cómo funciona un procesador: procesamiento de comandos

Ahora un poco sobre la estructura. comandos ejecutables. Si observa cómo funciona un procesador, debe comprender claramente que cualquier comando tiene dos componentes: uno operativo y otro de operando.

La parte operativa indica lo que se debe realizar en este momento. sistema informático, el operando determina en qué debería trabajar el procesador. Además, un núcleo de procesador puede contener dos centro de computación(contenedor, flujo), que dividen la ejecución del comando en varias etapas:

• producción;
• descifrado;
• ejecución de comandos;
• acceder a la memoria del propio procesador
• guardando el resultado.

Hoy en día, el almacenamiento en caché separado se utiliza mediante el uso de dos niveles de memoria caché, lo que evita la interceptación por parte de dos o más comandos del acceso a uno de los bloques de memoria.

Según el tipo de procesamiento de comandos, los procesadores se dividen en lineales (que ejecutan comandos en el orden en que están escritos), cíclicos y ramificados (que ejecutan instrucciones después de procesar las condiciones de la bifurcación).

Operaciones realizadas

Entre las principales funciones asignadas al procesador, en cuanto a los comandos o instrucciones ejecutadas, se distinguen tres tareas principales:

• operaciones matemáticas basadas en un dispositivo aritmético-lógico;
• mover datos (información) de un tipo de memoria a otro;
• tomar una decisión sobre la ejecución de un comando y, en base a ello, elegir pasar a la ejecución de otros conjuntos de comandos.

Interacción con la memoria (ROM y RAM)

En este proceso, los componentes a tener en cuenta son el bus y el canal de lectura-escritura, que están conectados a los dispositivos de almacenamiento. La ROM contiene un conjunto constante de bytes. Primero, el bus de direcciones solicita un byte específico de la ROM, luego lo transfiere al bus de datos, después de lo cual el canal de lectura cambia su estado y la ROM proporciona el byte solicitado.

Pero los procesadores no sólo pueden leer datos de la RAM, sino también escribirlos. En este caso, se utiliza el canal de grabación. Pero, si lo miras bien, en general computadoras modernas En teoría, podríamos prescindir de la RAM, ya que los microcontroladores modernos son capaces de colocar los bytes de datos necesarios directamente en la memoria del propio chip del procesador. Pero no hay forma de prescindir de la ROM.

Entre otras cosas, el sistema se inicia desde el modo de prueba de hardware (comandos BIOS) y solo entonces el control se transfiere al sistema operativo que se está cargando.

¿Cómo comprobar si el procesador está funcionando?

Ahora veamos algunos aspectos de la verificación del rendimiento del procesador. Debe quedar claro que si el procesador no funcionara, la computadora no podría comenzar a cargar en absoluto.

Otra cuestión es cuando es necesario observar el indicador del uso de las capacidades del procesador en un momento determinado. Esto se puede hacer desde el "Administrador de tareas" estándar (frente a cualquier proceso se indica cuánto porcentaje de la carga del procesador proporciona). Para definición visual Esta opción le permite utilizar la pestaña de rendimiento, donde se realiza un seguimiento de los cambios en tiempo real. Las opciones avanzadas se pueden ver usando programas especiales por ejemplo, CPU-Z.

Además, puede utilizar varios núcleos de procesador utilizando (msconfig) y opciones adicionales descargas.

Posibles problemas

Finalmente, unas palabras sobre los problemas. Muchos usuarios suelen preguntar, ¿por qué el procesador funciona, pero el monitor no se enciende? Esta situación no tiene nada que ver con el procesador central. El hecho es que cuando enciendes cualquier computadora, primero se prueba adaptador de gráficos, y sólo entonces todo lo demás. Quizás el problema esté en el procesador. chip gráfico(Todos los aceleradores de video modernos tienen sus propios procesadores gráficos).

Pero usando el ejemplo del funcionamiento cuerpo humano Es necesario comprender que si el corazón se detiene, todo el cuerpo muere. Lo mismo con las computadoras. El procesador no funciona: todo el sistema informático "muere".

Hoy en día, millones de residentes de países desarrollados tienen una o incluso varias computadoras personales y portátiles en sus hogares, lo que no es sorprendente, ya que estos dispositivos ahora se utilizan para una variedad de propósitos: desde entretenimiento hasta científicos y comunicativos. Sin embargo, una parte importante de los propietarios de PC no conocen su dispositivo, ya que cuando surgen problemas prefieren contactar con especialistas. Este enfoque es bastante razonable. Pero todavía vale la pena descubrir cuáles son los principales componentes de este “amigo” férreo e intelectual del hombre. Por ejemplo, muchas personas están interesadas en lo que es procesador (CPU), en qué tipos viene y cómo elegirlo correctamente.

¿Dónde está el cerebro de la PC?

Evidentemente, para realizar una gran cantidad de operaciones sin problemas y sin intervención humana, se necesita un determinado centro de control que, como el cerebro, transmitirá órdenes. varios componentes sistemas y dispositivos periféricos. En una computadora, esta función se asigna al procesador, que realiza todas las tareas lógicas y operaciones aritméticas, especificado por un programa especial. Además, gestiona todos los demás Dispositivos informáticos.

como funciona

Para entender qué es un procesador de computadora, es necesario saber cómo funciona. A diferencia de sus homólogos de décadas anteriores, dispositivos modernos tener este tipo tamaños en miniatura. A primera vista, un microprocesador es una placa delgada rectangular de silicio cristalino duradero. En su área relativamente pequeña hay circuitos que garantizan la funcionalidad del "cerebro". ordenador personal. La placa está encerrada en una caja plana de cerámica o plástico, a la que está conectada mediante hilos de oro muy finos equipados con puntas de metal. Gracias a este diseño, el procesador se conecta de forma fácil y segura a placa base ORDENADOR PERSONAL.

Componentes

Quienes ya han aprendido qué es un procesador quieren saber en qué componentes se compone. A pesar de su pequeño tamaño, este dispositivo Incluye muchos componentes. Entre ellos:

• autobuses de dirección;
• registros;
• buses de datos;
• unidad aritmético-lógica;
• caché, o memoria rápida, con un pequeño volumen de 8-512 kbytes;
• coprocesador matemático;
• contadores de comando.

Núcleo de la CPU

Este término esconde muchos conceptos. Si hablamos de qué es un procesador y de qué partes consta, entonces el núcleo es su componente, diseñado para ejecutar un flujo de comandos. Además, existen variantes multinúcleo capaces de ejecutar múltiples subprocesos de comandos.

Las características "nucleares" incluyen:

• sistema de mando;
• microarquitectura;
• número de bloques funcionales;
• tensión de alimentación;
• volumen de memoria caché incorporada;
• área de cristal;
• interfaz lógica y física;
• disipación de calor máxima y típica;
• frecuencias de reloj;
• tecnología de producción.

Al mismo tiempo, en el sentido físico, la palabra "núcleo del procesador" significa la parte que contiene el núcleo principal. bloques de funciones o generalmente un microprocesador expuesto. En cualquier caso, es una parte necesaria del “cerebro” del PC. Entonces la pregunta "¿qué es procesador nuclear" Suena un poco incorrecto, si, por supuesto, solo se considera la CPU, y no todos aquellos dispositivos y programas que también se denominan procesadores.

Autobús del sistema

Cualquiera que ya haya aprendido qué es un procesador de computadora probablemente le interese saber cómo controla el resto de componentes de la PC. Obviamente, tal tarea sólo puede realizarse sistema complejo. Se llama bus de procesador y es un conjunto de líneas de señal combinadas según su finalidad. Cada uno de ellos tiene protocolo específico transmisión de datos y caracteristicas electricas. Al bus del procesador o, como también se le llama, al bus del sistema, solo la CPU está conectada, y todos los demás dispositivos están conectados a través de los controladores de la placa base. Al mismo tiempo, existen opciones cuando la memoria se conecta directamente al procesador, lo que asegura su mayor eficiencia. Aquí es apropiado preguntar cuál es la capacidad de bits del procesador, ya que, por ejemplo, la expresión "capacidad de bits del procesador x 64" significa que este dispositivo está equipado con un bus de datos de 64 bits y procesa este número de bits en un solo ciclo de reloj.

Cache

La memoria rápida, o caché, es un búfer entre el procesador y el controlador. memoria del sistema, que es bastante lento. Este componente está diseñado para aumentar el rendimiento general de todo el dispositivo. Para lograr este objetivo, los bloques de datos que se están procesando actualmente se transfieren y almacenan en el búfer y, por lo tanto, el procesador no se ve obligado a acceder constantemente a la memoria del sistema.

El caché se divide en tres niveles:

• Primer nivel L1

Está dividido en dos cachés: instrucciones y datos, es el más rápido y funciona directamente con el núcleo del procesador.

• Segundo nivel L2

La caché L2 interactúa con L1. Tiene un volumen muchas veces mayor y es holístico.

• Tercer nivel L3

Alguno microprocesadores modernos También hay un tercer nivel, que es más grande que los dos anteriores, pero funciona un orden de magnitud más lento. El hecho es que el neumático entre el segundo y tercer nivel es más estrecho que entre el primero y el segundo. Sin embargo, la velocidad del Nivel 3 sigue siendo significativamente más rápida que la velocidad de la memoria del sistema. Dependiendo de si la información que ingresa al caché se repite en diferentes niveles, o no, existen dos tipos de este componente del procesador: exclusivo y no exclusivo. Cada uno de ellos tiene sus propias ventajas y desventajas, por lo que es difícil decir cuál es mejor. Sólo se puede observar que el primer tipo se utiliza en microprocesadores AMD, y el segundo en Intel.

Conector

Cuando se habla de qué es un procesador de computadora, se debe prestar atención a todos los componentes, ya que este complejo dispositivo funciona solo gracias a trabajo coordinado cada uno de ellos. Por ejemplo, ¿qué importancia podría tener un dispositivo tan primitivo como un conector? Sin embargo, su uso facilita el reemplazo del procesador al actualizar una PC o retirarla para repararla.

¿Qué es la frecuencia del procesador?

Para comparar cualquier dispositivos tecnicos y para dar una idea de sus capacidades se utilizan ciertas características que tienen una expresión numérica. Para los procesadores, el principal es la velocidad del reloj. Además, este concepto tiene diferencias fundamentales cuando se trata de opciones de un solo núcleo y de múltiples núcleos. Entonces, ¿cuál es la velocidad de reloj de un procesador si sólo puede ejecutar un hilo de instrucciones? Resulta que este parámetro muestra cuántos cálculos puede realizar un dispositivo de un solo núcleo específico por unidad de tiempo. En consecuencia, cuanto mayor sea la frecuencia del reloj, mayor más procesador Puede realizar operaciones por unidad de tiempo. La mayoría de las veces es de 1,0 a 4 GHz y se determina multiplicando frecuencia externa por cierto valor constante. Es un asunto completamente diferente si necesita saber cuál es la velocidad del reloj del procesador. En este caso, algunos aspirantes a expertos recomiendan calcular este parámetro para todo el dispositivo, multiplicando los datos de la versión de un solo núcleo por el número de componentes. Sin embargo, esto es fundamentalmente incorrecto, ya que la frecuencia de reloj de todo el dispositivo no cambia según la cantidad de núcleos, y efecto positivo Esto sólo se aplica al rendimiento del procesador. Por si fuera poco, cabe destacar que a la hora de elegir un procesador la frecuencia no debe ser un factor decisivo, sino que se deben considerar los valores de todas sus características en su conjunto.

¿Qué es una GPU?

Como usted sabe, las PC modernas proporcionan excelentes “imágenes”. Esto se logra a través de GPU — dispositivo especial realizar renderizado gráfico. Además, están pensados ​​para su uso como acelerador de gráficos 3D. Gracias a su arquitectura de canalización, estos dispositivos procesan imágenes y otros gráficos de manera mucho más eficiente que la CPU mencionada anteriormente.

Procesador de textos: ¿qué es?

En asuntos relacionados con arquitectura de PC, De momento existe cierta confusión, ya que a menudo se utilizan los mismos términos para referirse a cosas completamente diferentes. En particular, el término procesador también se refiere a programas para formatear textos, cambiar fuentes, párrafos, revisar la ortografía y mucho más. Mayoría ejemplos famosos son OpenOffice.org, Writer y los súper populares Microsoft Word. Por lo tanto, el nombre se puede citar con seguridad cuando sea necesario responder a la pregunta de qué es un procesador de textos.

Algunas palabras sobre los procesadores de computadoras personales más comunes

El primer lugar en popularidad es Procesador Intel Core i5. Se considera una excelente opción cuando se necesita potencia. maquina de juego. Le sigue un modelo de Intel: el Celeron E3200, que no es barato, pero sí elección óptima para trabajos de oficina serios. Otro procesador de Intel, el Core 2 Quad de cuatro núcleos, también tiene muchos seguidores entre los especialistas. Si no está intentando convertirse en propietario de un automóvil superpotente y desea ahorrar dinero, preste atención a AMD Athlon IIX2215 o Fenómeno AMD IIX4945.

Ahora ya sabes qué es un procesador, qué tipos hay y qué características tiene.

Descripción y finalidad de los procesadores.

Definición 1

UPC(CPU): el componente principal de una computadora que realiza operaciones aritméticas y operaciones lógicas, especificado por el programa, gestiona el proceso informático y coordina el funcionamiento de todos los dispositivos de PC.

Cómo procesador más potente, mayor será el rendimiento del PC.

Comentario

La unidad central de procesamiento a menudo se denomina simplemente procesador, CPU (Unidad central de procesamiento) o CPU (Unidad central de procesamiento), con menos frecuencia: cristal, piedra, procesador principal.

Los procesadores modernos son microprocesadores.

El microprocesador tiene la forma circuito integrado - una placa delgada de silicio cristalino rectangular con un área de varios milímetros cuadrados, sobre la cual se colocan circuitos con miles de millones de transistores y canales para el paso de señales. La placa de cristal se coloca en un plástico o cuerpo cerámico y está conectado mediante cables dorados a pines metálicos para conectarse a la placa base de la PC.

Figura 1. microprocesador intel 4004 (1971)

Figura 2. Microprocesador Intel Pentium IV (2001). Izquierda – vista superior, derecha – vista inferior

La CPU está diseñada para ejecución automática programas.

Dispositivo procesador

Los principales componentes de la CPU son:

• unidad lógica aritmética(ALU) realiza operaciones matemáticas y lógicas básicas;
• dispositivo de control(CU), de la que depende la coherencia del funcionamiento de los componentes de la CPU y su comunicación con otros dispositivos;
• buses de datos y buses de direcciones;
• registros, en el que se almacenan temporalmente el comando actual, los datos iniciales, intermedios y finales (resultados del cálculo de ALU);
• contadores de programas;
• memoria caché almacena datos y comandos de uso frecuente. Es mucho más rápido acceder a la memoria caché que a la RAM, por lo que cuanto más grande sea, más rápido funcionará la CPU.

Figura 3. Diagrama de procesador simplificado

Principios operativos del procesador

La CPU ejecuta un programa que reside en la RAM.

La ALU recibe los datos y realiza la operación especificada, escribiendo el resultado en uno de los registros libres.

El comando actual está en un registro de comando especial. Cuando se trabaja con el comando actual, se incrementa el valor del llamado contador de programa, que luego apunta al siguiente comando (la única excepción es el comando de salto).

El comando consta de un registro de la operación (a realizar), las direcciones de las celdas de datos de origen y el resultado. En las direcciones especificadas en el comando, los datos se toman y se colocan en registros ordinarios (en el sentido de que no en el registro de comando), el resultado resultante también se coloca primero en el registro y solo luego se mueve a su dirección especificada en el comando.

Especificaciones del procesador

La velocidad del reloj indica la frecuencia a la que se ejecuta la CPU. En el ciclo de reloj $1$ se realizan varias operaciones. Cuanto mayor sea la frecuencia, más rápido funcionará la PC. Frecuencia del reloj procesadores modernos medido en gigahercios (GHz): $1$ GHz = $1$ mil millones de ciclos de reloj por segundo.

Para mejorar el rendimiento de la CPU, se empezaron a utilizar varios núcleos, cada uno de los cuales es en realidad un procesador independiente. Cuantos más núcleos, mayor será el rendimiento de la PC.

El procesador se comunica con otros dispositivos (por ejemplo, con RAM) a través de buses de datos, direcciones y control. El ancho del bus es múltiplo de 8 (ya que estamos tratando con bytes) y es diferente para diferentes modelos y también es diferente para el bus de datos y el bus de direcciones.

El ancho del bus de datos indica la cantidad de información (en bytes) que se puede transferir en $1$ tiempo (por $1$ ciclo de reloj). La cantidad máxima de RAM con la que puede trabajar la CPU depende del ancho del bus de direcciones.

De frecuencia autobús del sistema Depende de la cantidad de datos que se transmiten durante un período de tiempo. Para las PC modernas, por un ciclo de reloj de $1$ puedes transferir varios bits. También es importante rendimiento bus, igual a la frecuencia del bus del sistema multiplicada por la cantidad de bits que se pueden transferir por $1$. Si la frecuencia del bus del sistema es $100$ MHz y se transfieren $2$ bits por $1$ ciclo de reloj, entonces el rendimiento es $200$ Mbit/seg.

El ancho de banda de las PC modernas se calcula en gigabits (o decenas de gigabits) por segundo. Cuanto mayor sea este indicador, mejor. El tamaño de la memoria caché también afecta el rendimiento de la CPU.

Los datos para el funcionamiento de la CPU provienen de la RAM, pero desde... Dado que la memoria es más lenta que la CPU, a menudo puede estar inactiva. Para evitar esto, se coloca memoria caché entre la CPU y la RAM, que es más rápida que la RAM. Funciona como un amortiguador. Los datos de la RAM se envían al caché y luego a la CPU. Cuando la CPU requiere los siguientes datos, si están disponibles en la memoria caché, se toman de ella; de lo contrario, se accede a la RAM. Si un programa ejecuta un comando tras otro secuencialmente, cuando se ejecuta un comando, los códigos siguientes comandos cargado desde la RAM al caché. Esto acelera enormemente el trabajo, porque... Se reduce la espera de la CPU.

Nota 1

Hay tres tipos de memoria caché:

• La caché de nivel 1 es la más rápida, se encuentra en el núcleo de la CPU y, por lo tanto, tiene un tamaño pequeño (entre 8 y 128 KB).
• El caché de $2$ está en la CPU, pero no en el núcleo. Es más rápido que la RAM, pero más lento que el caché de nivel 1. Tamaño desde $128$ KB hasta varios MB.
• La caché de nivel 3 es más rápida que la memoria principal, pero más lenta que la caché de nivel 2.

La velocidad de la CPU y, en consecuencia, de la computadora depende del tamaño de este tipo de memoria.

La CPU sólo puede admitir un determinado tipo de RAM: $DDR$, $DDR2$ o $DDR3$. Cuanto más rápido funciona RAM, mayor será el rendimiento de la CPU.

La siguiente característica es el zócalo (conector) en el que se inserta la CPU. Si la CPU está diseñada para un determinado tipo de socket, no se puede instalar en otro. Mientras tanto, sólo hay un zócalo de CPU en la placa base y debe coincidir con el tipo de procesador.

Tipos de procesador

La principal empresa que produce CPU para PC es empresa intel. El primer procesador de PC fue el procesador de 8086 dólares. El siguiente modelo fue $80286$, luego $80386$, con el tiempo la cifra $80$ fue bajando y la CPU empezó a llamarse con tres números: $286$, $386$, etc. La generación de procesadores a menudo se denomina familia $x86$. También se producen otros modelos de procesadores, por ejemplo, las familias Alpha, Power PC, etc. Las empresas fabricantes de CPU también incluyen AMD, Cyrix, IBM y Texas Instruments.

En el nombre del procesador a menudo se pueden encontrar los símbolos $X2$, $X3$, ​​​​$X4$, que significan el número de núcleos. Por ejemplo, en el nombre Phenom $X3$ $8600$, los símbolos $X3$ indican la presencia de tres núcleos.

Entonces, los principales tipos de CPU son $8086$, $80286$, $80386$, $80486$, Pentium, Pentium Pro, Pentium MMX, Pentium II, Pentium III y Pentium IV. Celeron es una versión simplificada procesador pentium. Después del nombre, normalmente se indica la velocidad del reloj de la CPU. Por ejemplo, Celeron $450$ ​​​​denota el tipo de CPU Celeron y su frecuencia de reloj– $450$ ​​MHz.

El procesador debe instalarse en placa madre con la frecuencia del bus del sistema correspondiente al procesador.

EN últimos modelos La CPU tiene un mecanismo de protección contra el sobrecalentamiento, es decir. Cuando la temperatura supera la temperatura crítica, la CPU cambia a una frecuencia de reloj más baja, lo que consume menos energía.

Definición 2

si en sistema computacional varios procesadores paralelos, estos sistemas se denominan multiprocesador .