CPU

 

La Unidad Central de Proceso (UCP o CPU), también denominada procesador, es el elemento encargado del control y ejecución de las operaciones que se efectúan dentro del ordenador con el fin de realizar el tratamiento automático de la información.

El procesador es la parte fundamental del ordenador; se encarga de controlar todas las tareas y procesos que se realizan dentro de él. Está formado por la unidad de control (UC), la unidad aritmético-lógica (UAL) y su propia memoria interna integrada en él. El procesador es la parte que gobierna el ordenador; se encarga de todo: controla los dispositivos periféricos, la memoria, la información que se va a procesar, etc.

 

 

El procesador gestiona lo que recibe y envía la memoria desde y hacia los periféricos mediante la unidad de entrada salida, los buses y los controladores del sistema.

Los componentes principales de un ordenador, son la Unidad de Control (UC) y la Unidad Aritmético-lógica (UAL).

 

La UC es la parte pensante del ordenador; es como el director de una orquesta, ya que se encarga deL gobierno y funcionamiento del ordenador. La tarea fundamental de la UC es recibir información para interpretarla y procesarla después mediante las órdenes que envía a los otros componentes del ordenador. Se encarga de traer a la memoria interna o central del ordenador (memoria RAM) las instrucciones necesarias para la ejecución de los programas y el procesamiento de los datos. Estas instrucciones y datos se extraen, normalmente de los soportes de almacenamiento externo. Además, la UC interpreta y ejecuta las instrucciones en el orden adecuado para que cada una de ellas se procese en el debido instante y de forma correcta.

Para realizar todas estas operaciones, la UC dispone de pequeños espacios de almacenamiento, denominados registros. Además de los registros, tiene otros componentes. Todos ellos se detallan a continuación: 

• Registro de instrucción.- Contiene la instrucción que se está ejecutando. Consta de diferentes campos:
• CO: Código de la operación que se va a realizar.
• MD: Modo de direccionamiento de la memoria para acceder a la información que se va a procesar.
• CDE: Campo de dirección efectiva de la información.
• Registro contador de programas.- Contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar. 
• Controlador y decodificador.- Controla el flujo de instrucciones de la CPU e interpreta la instrucción para su posterior procesamiento. Se encarga de extraer el código de la operación de la instrucción en curso.
• Secuenciador.- Genera las micro órdenes necesarias para ejecutar la instrucción.
• Reloj.- Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes. 

 

La UAL es la parte de la CPU encargada de realizar las operaciones de tipo aritmético (suma, multiplicación, etc.) así como las de tipo lógico (comparación). Los elementos que componen la ALU son los que se indican a continuación:

• Circuito combinación u operacional.- Realiza las operaciones con los datos de los registros de entrada.
• Registros de entrada.- Contienen los operandos de la operación.
• Registro acumulador.- Almacena los resultados de las operaciones.
• Registro de estado.- Registra las condiciones de la operación anterior. 

 

Para poder comprender mejor el funcionamiento de la unidad central de proceso, y del resto de componentes internos del ordenador, se enumeran a continuación las diferentes etapas de la ejecución de una instrucción:

1. La CPU extrae de memoria la siguiente instrucción a ejecutar, y la almacena en el registro de instrucción. La posición de memoria en la que se encuentra esta instrucción la almacena el registro contador de programa.
2. Se cambia el registro contador de programa con la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar.
3. Se analiza el código de operación (CO) de la instrucción, que está contenido en el registro de instrucciones.
4. A continuación, se determina a qué datos de memoria hay que acceder, y cómo hay que hacerlo. Para ello se analiza el modo de direccionamiento (MD) de memoria para acceder a la información que se va a procesar, así como el campo de dirección efectiva (CDE) de la información.
5. Se extraen los datos, si los hay, de la posición de memoria especificada por el campo de dirección efectiva, y se cargan en los registros necesarios de la CPU para ser procesados.

Mediante estas 5 etapas, (muy resumidas aquí), se puede ver cómo se ejecuta una instrucción cualquiera en el ordenador, pero es necesario tener en cuenta que este proceso es muy largo, complejo y técnico, ya que intervienen buses, otros registros de la CPU, direccionamientos de memoria, etc.