ARQUITECTURA DEL MICROPROCESADOR
1. Contenido.
1.1
Definición.
El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora
digital. En otras palabras, el microprocesador es como la computadora digital
porque ambos realizan cálculos bajo un programa de control. El microprocesador
utiliza el mismo tipo de lógica que es usado en la unidad procesadora central
(CPU) de una computadora digital. El microprocesador es algunas veces llamado
unidad micro procesadora (MPU). En otras palabras, el microprocesador es una
unidad procesadora de datos.
1.2
Partes.
Ø
Encapsulado: es lo
que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su
deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los
conectores externos que lo acoplaran a su zócalo de la placa base.
Ø
Memoria caché: es una
memoria ultrarrápida que emplea el procesador para tener alcance directo a
ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes
operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de
espera para adquisición de datos. Todos los micros compatibles con PC poseen la
llamada caché interna de primer nivel o L1; es decir, la que está dentro del
micro, encapsulada junto a él. Los micros más modernos (Core i3, Core i5, core
i7, etc) incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande,
aunque algo menos rápida, es la caché de segundo nivel o L2 e incluso los hay
con memoria caché de nivel 3, o L3.
Ø
Coprocesador matemático: unidad
de coma flotante. Es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos
matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip.
Esta parte está considerada como una parte «lógica» junto con los registros, la
unidad de control, memoria y bus de datos.
Ø
Registros: son
básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene
disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en
cada procesador. Un grupo de registros está diseñado para control del
programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el
procesador pero que la CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son
treinta y dos registros.
Ø
Memoria: es el
lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus
datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y
el procesador las accede desde allí. La memoria es una parte interna de la
computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de almacenamiento
para el trabajo en curso.
Ø
Puertos: es la
manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es
análogo a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la
computadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un
«número de puerto» que el procesador utiliza como si fuera un número de
teléfono para llamar circuitos o a partes especiales.
1.3
Funcionamiento.
Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador
está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una
unidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una
unidad en coma flotante.
El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:
PreFetch, pre lectura de la instrucción desde la
memoria principal.
Fetch, envío de la instrucción al decodificador
Decodificación de la instrucción, es decir, determinar
qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.
Lectura de operandos (si los hay).
Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado
que llevan a cabo el procesamiento.
Escritura de los resultados en la memoria
principal o en los registros.
Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU,
dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de
segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia
de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea
individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El
microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal
de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera
varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera
miles de MHz. Un microprocesador es un sistema abierto con el que puede
construirse un computador con las características que se desee acoplándole los
módulos necesarios.
1.4 Conexión del procesador con la Mainboard.
El
microprocesador posee un arreglo de elementos metálicos que permiten la
conexión eléctrica entre el circuito integrado que conforma el microprocesador
y los circuitos de la placa base. Dependiendo de la complejidad y de la
potencia, un procesador puede tener desde 8 hasta más de 2000 elementos
metálicos en la superficie de su empaque. El montaje del procesador se realiza
con la ayuda de un zócalo de CPU
soldado sobre la placa base. Generalmente distinguimos tres tipos de conexión:
PGA: Pin Grid Array: La conexión se realiza mediante pequeños alambres metálicos repartidos a lo largo de la base del procesador introduciéndose en la placa base mediante unos pequeños agujeros, al introducir el procesador, una palanca anclará los pines para que haga buen contacto y no se suelten.
BGA: Ball Grid Array: La conexión se realiza mediante bolas soldadas al procesador que hacen contacto con el zócalo
LGA: Land Grid Array: La conexión se realiza mediante superficies de contacto lisas con pequeños pines que incluye la placa base.
Entre las conexiones eléctricas están las de alimentación eléctrica de los circuitos dentro del empaque, las señales de reloj, señales relacionadas con datos, direcciones y control; estas funciones están distribuidas en un esquema asociado al zócalo, de manera que varias referencias de procesador y placas base son compatibles entre ellos, permitiendo distintas configuraciones.
1.5 Buses del procesador.
El bus de datos son las líneas de comunicación por donde circulan los datos externos e
internos del microprocesador.
El bus de direcciones línea de comunicación por donde viaja la información específica sobre
la localización de la dirección de memoria del dato o dispositivo al que se
hace referencia.
El bus de control línea de comunicación por donde se controla el intercambio de información
con un módulo de la unidad central y los dispositivos de entrada, salida, mixtos.
Bus de expansión: conjunto de líneas de comunicación encargado de llevar el bus de datos, el
bus de dirección y el de control a la tarjeta de interfaz (entrada, salida) que
se agrega a la tarjeta principal.
Bus del sistema: todos los componentes de la CPU se vinculan a través del bus de sistema,
mediante distintos tipos de datos el microprocesador y la memoria principal,
que también involucra a la memoria caché de nivel 2. La velocidad de
trasferencia del bus de sistema está determinada por la frecuencia del bus y el
ancho del mínimo
2.
Resumen.
Realizando una síntesis del tema
podremos decir que la arquitectura del microprocesador es muy parecida a la del
computador ya que tiene varias partes como: coprocesador matemático, memoria
cache, registros, puertos y encapsulado pero además de ello tiene circuitos de
comunicación interna y las unidades de segmentación, de prueba de protección,
decodificación, paginación y pre localización que todos deben funcionar
correctamente formando un todo en una sola palabra Microprocesador siendo esta
de gran importancia para el funcionamiento del computador ya que es la
encargada de procesar los datos.
3.
Summary.
Definition:
The microprocessor has a similar
architecture to the digital computer. In other words, the microprocessor is
like a digital computer because both perform calculations under program
control. The microprocessor uses the same kind of logic that is used in the
central processing unit (CPU) of a digital computer. The microprocessor is
sometimes called micro processing unit (MPU). In other words, the
microprocessor is a data processing unit.
Parts:
Encapsulation: it is what surrounds the
silicon wafer itself, to give consistency, prevent deterioration (for example,
by air oxidation) and allow connection to external connectors that will engage
it to its socket on the motherboard .
Memory cache: a flash memory used by the
processor to directly reach certain data that "predictably" will be
used in the following operations, without having to go to the RAM, thereby
reducing the time waiting for data acquisition. All PC compatible micros have
internal call first-level cache or L1; ie which it is within the micro
encapsulated with him. Most modern micros (Core i3, Core i5, core i7, etc) are
also included within another level cache, bigger, although somewhat less
rapidly, is the second-level cache or L2 and even there with cache level 3, or
L3.
Math coprocessor: floating point unit. It is part
of micro specializing in that kind of mathematical calculations, it was
formerly outside the processor in another chip. This part is considered a
"logic" part along with records, control unit, memory and data bus.
Records: are basically a type of small
special-purpose memory that the micro is available for particular uses. There
are several groups of records in each processor. A group of records is designed
to control programmer and there are others that are not designed to be
controlled by the processor but the CPU used in some operations, a total of thirty-two
registers.
Memory: is where the processor finds the
program instructions and data. Both data and instructions are stored in memory,
the processor and the access from there. Memory is an internal part of the
computer and its essential function is to provide a storage space for work in
progress.
Ports: it is the way the processor
communicates with the outside world. A port is analogous to a telephone line.
Any part of the circuitry of the computer with which the processor needs to
communicate, has assigned a "port number" that the processor uses
like a phone number to call circuits or special parts.
4.
Recomendaciones.
Si alguno de nosotros intentamos, armar
un computador comprando las piezas que la conforman, es necesario conocer todas
sus partes de tal manera que al final funcione correctamente sin ninguna
deficiencia, esta información presentada solo es la principal sobre la
arquitectura del microprocesador, tenemos que tener en cuenta que existen
varias marcas que podríamos adquirir de acuerdo a nuestros recursos, si nos
profundizamos un poco más debemos conocer que sus velocidades de los micro son
muy importantes ya que son una ventaja o desventaja al momento de procesar
datos.
5.
Conclusiones.
Este trabajo nos fue de gran ayuda para
nosotros como grupo, de esta manera logramos conocer un poco más sobre el
microprocesador, conociendo así toda su arquitectura, y reconociendo la
importancia que tiene este para el computador siendo así una pieza fundamental
dentro de ella.
6.
Apreciación del equipo.
Para la realización de este trabajo se
tuvo que realizar una investigación muy minuciosa, recopilando la mejor
información para formar de esta manera un trabajo muy compacto para todos los
lectores, esperando que les sea de gran ayuda en algún trabajo que necesiten.
7.
Glosario de términos.
Minuciosa: persona que hace las cosas con
detenimiento y cuidando los más pequeños detalles.
Compacto: Que está
formado por elementos muy juntos
Segmentación: Un método para aumentar el rendimiento de sistemas electrónicos digitales,
fuertemente utilizado para el análisis de imágenes digitales.
Decodificación: Es el proceso por el cual se convierten símbolos en información entendible por
el receptor. Su proceso contrario es la codificación.
8.
Linkografía.
Wikipedia.
blogspot.pe
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