Los principales dispositivos de la computadora "viven" en la unidad del sistema. Estos incluyen: placa base, procesador, tarjeta de video, RAM, disco duro. Pero fuera de él, generalmente sobre la mesa, también "viven" dispositivos informáticos no menos importantes. Tales como: monitor, ratón, teclado, altavoces, impresora.

En este artículo, veremos en que consiste la computadora cómo se ven estos dispositivos, qué función realizan y dónde están ubicados.

Unidad del sistema.

En la primera categoría analizaremos aquellos dispositivos, o también llamados componentes que se “esconden” en la unidad del sistema. Son los más importantes para su obra. Por cierto, puede mirar inmediatamente en la unidad del sistema. Esto no es difícil. Basta con desatornillar los dos tornillos en la parte posterior de la unidad del sistema y mover la cubierta hacia un lado, y luego veremos una vista de los dispositivos informáticos más importantes, en orden, que consideraremos ahora.

La placa base es una placa de circuito impreso que está diseñada para conectar los componentes principales de una computadora. Algunos de ellos, por ejemplo, un procesador o una tarjeta de vídeo, se instalan directamente en la propia placa base en una ranura diseñada para ello. Y la otra parte de los componentes, por ejemplo, un disco duro o una fuente de alimentación, se conecta a la placa base mediante cables especiales.

El procesador es un microchip y al mismo tiempo el "cerebro" de la computadora. ¿Por qué? Porque es el responsable de la ejecución de todas las operaciones. Cuanto mejor sea el procesador, más rápido realizará estas mismas operaciones, respectivamente, la computadora funcionará más rápido. El procesador, por supuesto, afecta la velocidad de la computadora, e incluso mucho, pero la velocidad de la PC también dependerá de su disco duro, tarjeta de video y RAM. Por lo que el procesador más potente no garantiza una gran velocidad del ordenador si el resto de componentes están desfasados.

3. Tarjeta de vídeo.

Una tarjeta de video, o de otro modo una tarjeta gráfica, está diseñada para mostrar imágenes en la pantalla de un monitor. También se instala en la placa base, en un conector especial PSI-Express. Con menos frecuencia, se puede integrar una tarjeta de video en la placa base, pero su potencia suele ser suficiente solo para aplicaciones de oficina y navegar por Internet.

La memoria RAM es una barra rectangular, similar a un cartucho de consolas de juegos antiguas. Está destinado al almacenamiento temporal de datos. Por ejemplo, almacena el portapapeles. Copiamos algo de texto en el sitio e inmediatamente entró en la memoria RAM. La información sobre los programas en ejecución, el modo de suspensión de la computadora y otros datos temporales se almacenan en la RAM. Una característica de la memoria RAM es que los datos que contiene se eliminan por completo después de apagar la computadora.

Un disco duro, a diferencia de la memoria RAM, está diseñado para el almacenamiento a largo plazo de archivos. De otra forma se llama Winchester. Almacena datos en placas especiales. Las unidades SSD también se han vuelto populares en los últimos años.

Sus características incluyen alta velocidad, pero inmediatamente hay un inconveniente: son caros. Un disco SSD de 64 GB te costará lo mismo que un disco duro de 750 GB. Imagínese cuánto costará un SSD para varios cientos de gigabytes. ¡Guau, guau! Pero no se enoje, puede comprar una unidad SSD de 64 GB y usarla como unidad del sistema, es decir, instalar Windows en ella. Dicen que la velocidad de trabajo aumenta varias veces. El sistema se inicia muy rápido, los programas vuelan. Estoy planeando cambiar a un SSD y mantener mis archivos regulares en un disco duro tradicional.

Se necesita una unidad de disco para trabajar con discos. Aunque ya se usa con mucha menos frecuencia, todavía no hace daño en las computadoras de escritorio. Como mínimo, una unidad será útil para instalar el sistema.

6. Sistemas de refrigeración.

El sistema de refrigeración son los ventiladores que enfrían los componentes. Por lo general, se instalan tres o más enfriadores. Asegúrese de tener uno en el procesador, uno en la tarjeta de video y otro en la fuente de alimentación, y luego a pedido. Si algo está caliente, es deseable que se enfríe. Los ventiladores también se instalan en los discos duros y en la propia carcasa. Si el enfriador de la caja está instalado en el panel frontal, entonces recibe calor y los enfriadores instalados en el compartimiento trasero suministran aire frío al sistema.

La tarjeta de sonido emite sonido a los altavoces. Por lo general, está integrado en la placa base. Pero sucede que se rompe y, por lo tanto, se compra por separado, o inicialmente la calidad del propietario de la PC estándar no está satisfecha y compra otro sistema de sonido. En general, la tarjeta de sonido también tiene derecho a estar en esta lista de dispositivos de PC.

La fuente de alimentación es necesaria para que todos los dispositivos informáticos anteriores funcionen. Proporciona a todos los componentes la cantidad necesaria de electricidad.

8. Vivienda

Y para colocar la placa base, el procesador, la tarjeta de video, la memoria RAM, el disco duro, la unidad de disquete, la tarjeta de sonido, la fuente de alimentación y posiblemente algunos componentes adicionales en alguna parte, necesitamos una carcasa. Allí, todo está perfectamente instalado, retorcido, conectado y comienza la vida cotidiana, desde el encendido hasta el apagado. La temperatura requerida se mantiene en el estuche y todo está protegido contra daños.

Como resultado, obtenemos una unidad de sistema completa, con todos los dispositivos informáticos más importantes que se necesitan para su funcionamiento.

Periféricos.

Bueno, para comenzar a trabajar completamente en una computadora y no mirar la unidad del sistema "zumbido", necesitamos Periféricos. Estos incluyen aquellos componentes de la computadora que están fuera de la unidad del sistema.

El monitor en sí es necesario para ver con qué estamos trabajando. La tarjeta de video envía la imagen al monitor. Se conectan entre sí con un cable VGA o HDMI.

El teclado está diseñado para ingresar información, bueno, por supuesto, qué tipo de trabajo sin un teclado completo. Escriba texto, juegue juegos, navegue por Internet y en cualquier lugar donde necesite un teclado.

3. Ratón.

Se necesita el ratón para controlar el cursor en la pantalla. Muévalo en diferentes direcciones, haga clic, abra archivos y carpetas, llame a varias funciones y mucho más. Como sin teclado, sin mouse, en ninguna parte.

4. Altavoces.

Los altavoces se necesitan principalmente para escuchar música, ver películas y jugar. Quién más hoy en día usa columnas más que los usuarios comunes las reproducen diariamente en estas tareas.

Se necesita una impresora y un escáner para imprimir y escanear documentos y todo lo que se necesita en el campo de la impresión. O MFP, dispositivo multifuncional. Será útil para todos aquellos que a menudo imprimen, escanean, hacen fotocopias y hacen muchas otras tareas con este dispositivo.

En este artículo, solo revisamos brevemente los principales dispositivos informáticos, y en otros, enlaces a los que ve a continuación, veremos más de cerca todos los dispositivos periféricos más populares, así como los componentes que forman parte de la unidad del sistema, es decir, los componentes.

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Casi todo el mundo sabe que en una computadora, el elemento principal entre todos los componentes de "hierro" es la unidad central de procesamiento. Pero el círculo de personas que imaginan cómo funciona el procesador es muy limitado. La mayoría de los usuarios no tienen idea de esto. E incluso cuando el sistema de repente comienza a "ralentizarse", muchas personas piensan que este procesador no funciona bien y no le dan importancia a otros factores. Para comprender completamente la situación, considere algunos aspectos de la CPU.

¿Qué es una unidad central de procesamiento?

¿De qué está hecho un procesador?

Si hablamos de cómo funciona un procesador Intel o su competidor AMD, debe observar cómo se organizan estos chips. El primer microprocesador (por cierto, era de Intel, modelo 4040) apareció allá por 1971. Podía realizar solo las operaciones más simples de suma y resta con solo 4 bits de información, es decir, tenía una arquitectura de 4 bits.

Los procesadores modernos, como los primogénitos, se basan en transistores y tienen una velocidad mucho mayor. Están hechos por fotolitografía a partir de un cierto número de obleas de silicio individuales que forman un solo cristal, en el que se imprimen los transistores, por así decirlo. El esquema se crea en un acelerador especial con iones de boro dispersos. En la estructura interna de los procesadores, los componentes principales son núcleos, buses y partículas funcionales llamadas revisiones.

Características principales

Como cualquier otro dispositivo, el procesador se caracteriza por ciertos parámetros que, al responder a la pregunta de cómo funciona el procesador, no se pueden ignorar. En primer lugar es:

• Numero de nucleos;
• Número de hilos;
• tamaño de caché (memoria interna);
• frecuencia de reloj;
• velocidad del autobús.

Por ahora, centrémonos en la velocidad del reloj. No es de extrañar que el procesador se llame el corazón de la computadora. Al igual que el corazón, funciona en modo de pulsaciones con un determinado número de ciclos por segundo. La frecuencia del reloj se mide en MHz o GHz. Cuanto más alto sea, más operaciones podrá realizar el dispositivo.

A qué frecuencia funciona el procesador, puede averiguarlo a partir de sus características declaradas o consultar la información en Pero en el proceso de procesamiento de comandos, la frecuencia puede cambiar y durante el overclocking (overlocking) puede aumentar hasta límites extremos. Por lo tanto, lo declarado es solo un indicador promedio.

La cantidad de núcleos es un indicador que determina la cantidad de centros de procesamiento del procesador (no debe confundirse con subprocesos; es posible que la cantidad de núcleos e subprocesos no coincida). Debido a esta distribución, es posible redirigir las operaciones a otros núcleos, lo que aumenta el rendimiento general.

Cómo funciona el procesador: procesamiento de instrucciones

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

La parte operativa indica lo que debe hacer el sistema informático en este momento, el operando determina en qué debe trabajar el procesador. Además, el núcleo del procesador puede contener dos centros de cómputo (contenedores, subprocesos), 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 usa en la forma de usar dos niveles de memoria caché, lo que hace posible evitar la intercepción por parte de dos o más comandos de acceso a uno de los bloques de memoria.

Los procesadores según el tipo de procesamiento de instrucciones se dividen en lineales (ejecución de instrucciones en el orden en que están escritas), cíclicos y de ramificación (ejecución de instrucciones después de procesar las condiciones de bifurcación).

Operaciones en curso

Entre las principales funciones asignadas al procesador, en el sentido de comandos o instrucciones ejecutables, existen tres tareas principales:

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

Interacción con la memoria (ROM y RAM)

En este proceso, deben tenerse en cuenta componentes como el bus y el canal de lectura/escritura que están conectados a los dispositivos de almacenamiento. La ROM contiene un conjunto permanente 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 solo pueden leer datos de la RAM, sino también escribirlos. En este caso, se utiliza el canal de escritura. Pero, si lo observa, en general, las computadoras modernas teóricamente podrían funcionar sin RAM, ya que los microcontroladores modernos pueden colocar los bytes de datos necesarios directamente en la memoria del chip del procesador. Pero no puedes prescindir de la ROM.

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

¿Cómo verificar si el procesador está funcionando?

Ahora veamos algunos aspectos de la verificación del estado del procesador. Debe entenderse claramente que si el procesador no funcionaba, la computadora no podría comenzar a descargar en absoluto.

Otra cosa es cuando quieres mirar 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 el porcentaje de carga del procesador que otorga). Para determinar visualmente este parámetro, puede 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, como CPU-Z.

También puede usar múltiples núcleos de procesador usando (msconfig) y opciones de arranque avanzadas.

Posibles problemas

Finalmente, unas pocas palabras sobre los problemas. Aquí, muchos usuarios suelen preguntar, dicen, ¿por qué funciona el procesador, pero el monitor no se enciende? Esta situación no tiene nada que ver con el procesador central. El hecho es que cuando enciende cualquier computadora, primero se prueba el adaptador de gráficos, y solo luego todo lo demás. Quizás el problema radica precisamente en el procesador del chip gráfico (todos los aceleradores de video modernos tienen sus propios procesadores gráficos).

Pero usando el ejemplo del funcionamiento del cuerpo humano, uno debe entender que en caso de un paro cardíaco, todo el cuerpo muere. Así es con las computadoras. El procesador no funciona: todo el sistema informático "muere".

El procesador es la parte principal de cualquier dispositivo informático. Pero muchos usuarios tienen una comprensión muy pobre de qué es un procesador en una computadora y qué función realiza. Aunque en el mundo moderno esta es información importante, saber cuál puede 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, aprenderá para qué sirve un procesador y cómo afecta el rendimiento de todo el dispositivo.

¿Qué es una unidad central de procesamiento?

En este caso, estamos hablando del procesador central. Después de todo, hay otros en la computadora, por ejemplo, un procesador de video.

La unidad central de procesamiento es la parte principal de la computadora, que es una unidad electrónica o circuito integrado. Ejecuta instrucciones de máquina, o código de programa, y ​​es la base del hardware del dispositivo.

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 controla el trabajo de todas las partes del sistema general.

Al mirar el procesador físicamente, es una placa pequeña, delgada y cuadrada. Tiene un tamaño pequeño 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. Al abrir la cubierta de la 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 dé el comando apropiado, la computadora no podrá realizar ni la operación más simple, por ejemplo, sumar dos números. Independientemente de lo que desee hacer en su PC, cualquier acción implica una llamada al procesador. Es por eso que es un componente tan importante de la computadora.

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

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

Incluso la clase media de tarjetas de video deja muy atrás al controlador de video de los procesadores. Por lo tanto, la opción de una computadora sin tarjeta de video solo es adecuada para dispositivos de oficina que no impliquen realizar tareas complejas relacionadas con los gráficos.

En tales casos, de hecho existe una oportunidad de ahorrar. Después de todo, solo puede tener un conjunto de chips de procesador con un buen controlador de video y no gastar dinero en una tarjeta de video.

Cómo funciona el procesador

¿Qué es un tipo de procesador descubierto? pero como funciona? Es un proceso largo y complicado, pero una vez que le coges el tranquillo, es bastante fácil. El principio de funcionamiento del procesador central se puede considerar en etapas.

Primero, el programa se carga en la RAM, de donde extrae toda la información necesaria y un conjunto de comandos que debe ejecutar la unidad de control del procesador. Luego, todos estos datos ingresan a la memoria intermedia, el llamado caché del procesador.

La información sale del búfer, que se divide en dos tipos: instrucciones y valores. Tanto aquellos como aquellas caen en los registros. Los registros son celdas de memoria integradas en el conjunto de chips. También vienen en dos formas, según el tipo de información que reciben: registros de instrucciones y registros de datos.

Uno de los componentes de la CPU es la unidad lógica aritmética. Se ocupa de la realización de transformaciones de información utilizando cálculos aritméticos y lógicos.

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

Aquí nuevamente nos enfrentamos a una escisión. Los resultados finales se dividen en terminados e inconclusos. Vuelven a los registros, y los terminados van a la memoria intermedia.

La memoria caché del procesador consta de dos niveles principales: superior e inferior. Los comandos y datos más recientes se envían a la memoria caché superior, y los que no se utilizan van a la inferior.

Es decir, toda la información ubicada en el tercer nivel se transfiere al segundo, desde el cual, a su vez, los datos pasan al primero. Y los datos innecesarios, por el contrario, se envían al nivel inferior.

Una vez que finaliza el ciclo de cálculo, sus resultados se escriben nuevamente en la memoria RAM de la computadora. Esto es para garantizar que la memoria caché de la CPU se libere y esté 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 no están actualmente en uso van a la RAM o al nivel inferior de la memoria del procesador.

tipos de procesadores

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

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

Es decir, los productos de estas dos empresas se basan en principios diferentes. Y cada creador tiene su propio tipo de procesador único, que tiene una estructura diferente a la de la competencia.

Cabe señalar que ambas opciones tienen sus puntos fuertes y débiles. Por ejemplo, Intel se distingue por tal ventajas :

• Menos consumo de energía;
• La mayoría de los creadores de hierro se guían precisamente por la interacción con los procesadores Intel;
• En los juegos, el rendimiento es mayor;
• Intel es más fácil de interactuar con la memoria RAM de la computadora;
• Las operaciones implementadas con un solo programa son más rápidas en Intel.

Al mismo tiempo, también hay menos :

• Como regla general, el costo de los conjuntos de chips de Intel es más alto que el de la contraparte de AMD;
• Cuando se trabaja con varios programas pesados, el rendimiento cae;
• Los núcleos gráficos son más débiles que los de la competencia.

AMD se distinguen por lo siguiente beneficios:

• Mucho mejor relación calidad-precio;
• Capaz de garantizar un funcionamiento fiable de todo el sistema;
• Existe la posibilidad de overclockear el procesador, aumentando su potencia en un 10-20%;
• Núcleos gráficos integrados más potentes.

Sin embargo, AMD es inferior en los siguientes parámetros:

• La interacción con la RAM es peor;
• El procesador consume más electricidad;
• La frecuencia de trabajo en el segundo y tercer nivel de la memoria intermedia es menor;
• En los juegos, el rendimiento es menor.

Aunque se destacan sus pros y sus contras, las empresas continúan lanzando mejores procesadores. Solo tienes que elegir cuál es mejor para ti. Después de todo, es imposible decir inequívocamente que una empresa es mejor que otra.

Características principales

Entonces, ya nos dimos cuenta de que una de las principales características del procesador es su desarrollador. Pero hay una serie de parámetros a los que debe prestar aún más atención al comprar.

No nos iremos muy lejos de la marca, y mencionaremos que existen diferentes series de chips. Cada fabricante produce sus propias líneas en diferentes categorías de precios, creadas para diferentes 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 parámetro más obvio, pero sí muy importante, el zócalo. El hecho es que en el propio procesador, el zócalo debe coincidir con el zócalo correspondiente en la placa base.

De lo contrario, no podrás combinar estos dos componentes esenciales de cualquier computadora. Por lo tanto, al ensamblar una unidad de sistema, debe comprar una placa base y buscar un conjunto de chips para ella, o viceversa.

Ahora es el momento de averiguar qué características del procesador afectan su rendimiento. Sin duda, la principal es la frecuencia de reloj. Es la cantidad de operaciones que se pueden realizar en una determinada unidad de tiempo.

Este indicador se mide en megahercios. Entonces, ¿qué afecta la frecuencia de reloj del chip? Dado que indica la cantidad de operaciones durante un tiempo determinado, 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, es superior e inferior. También afecta el rendimiento del procesador.

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

Conclusión

El procesador central juega no solo uno de los más importantes, sino que incluso se puede decir que el papel principal en el funcionamiento de una computadora. De él dependerá el rendimiento de todo el dispositivo, así como las tareas para las que generalmente es posible usarlo.

Pero esto no significa que sea necesario comprar el procesador más potente para una computadora promedio. Elija el mejor modelo que satisfaga sus necesidades.

El procesador es el chip principal de la computadora. Por regla general, también es uno de los componentes de PC más caros y de más alta tecnología. A pesar de que el procesador es un dispositivo separado, tiene una gran cantidad de componentes en su estructura que se encargan de una función específica. ¿Cuáles son sus detalles?

Procesador: características del dispositivo e historial de apariencia

El componente de la PC, que ahora se conoce comúnmente como la unidad central de procesamiento, se caracteriza por una historia de origen bastante interesante. Por lo tanto, para comprender sus especificidades, será útil examinar algunos hechos clave sobre la evolución de su desarrollo. El dispositivo, que el usuario moderno conoce como la unidad central de procesamiento, es el resultado de muchos años de mejora de la tecnología para la producción de microcircuitos informáticos.

Con el tiempo, la visión de los ingenieros sobre la estructura del procesador cambió. En las computadoras de la primera y segunda generación, los componentes correspondientes consistían en una gran cantidad de bloques separados, muy diferentes en cuanto a las tareas a resolver. A partir de la tercera generación de computadoras, las funciones del procesador comenzaron a considerarse en un contexto más estrecho. Los ingenieros de diseño de computadoras determinaron que esto debería ser el reconocimiento e interpretación de los comandos de la máquina, su entrada en los registros, así como el control de otros componentes de hardware de la PC. Todas estas funciones comenzaron a combinarse en un solo dispositivo.

microprocesadores

Con el desarrollo de la tecnología informática, los dispositivos llamados "microprocesador" comenzaron a introducirse en la estructura de la PC. Uno de los primeros dispositivos de este tipo fue el Intel 4004, lanzado por una corporación estadounidense en 1971. Los microprocesadores en la escala de un microcircuito combinaron en su estructura las funciones que definimos anteriormente. Los dispositivos modernos, en principio, funcionan sobre la base del mismo concepto. Por lo tanto, el procesador central de una computadora portátil, PC, tableta contiene en su estructura: un dispositivo lógico, registros, así como un módulo de control responsable de funciones específicas. Sin embargo, en la práctica, los componentes de los microcircuitos modernos se presentan con mayor frecuencia en un conjunto más complejo. Estudiemos esta característica con más detalle.

La estructura de los procesadores modernos.

El procesador central de una PC, computadora portátil o tableta moderna está representado por el núcleo; ahora se considera la norma que haya varios de ellos, memoria caché en varios niveles, así como controladores: RAM, bus del sistema. El rendimiento de un chip del tipo correspondiente está determinado por sus características clave. ¿En qué agregado se pueden presentar?

Las características más significativas de la CPU en las PC modernas son: tipo de microarquitectura (generalmente expresada en nanómetros), velocidad de reloj (en gigahercios), tamaño de caché en cada nivel (en megabytes), consumo de energía (en vatios) y la presencia o ausencia de un módulo de tarjeta gráfica.

Estudiemos los detalles de algunos módulos de CPU clave con más detalle. Comencemos con el núcleo.

Núcleo del procesador

La unidad central de procesamiento de una PC moderna siempre tiene un núcleo. Contiene los bloques funcionales clave del microcircuito, a través de los cuales realiza las funciones lógicas y aritméticas necesarias. Como regla general, se presentan en un determinado conjunto de elementos. Entonces, el dispositivo del procesador central asume con mayor frecuencia la presencia de bloques que son responsables de resolver las siguientes tareas:

Obtención y decodificación de instrucciones;

muestreo de datos;

Ejecución de instrucciones;

Guardar los resultados de los cálculos;

Trabajar con interrupciones.

Además, la estructura de los microcircuitos del tipo correspondiente se complementa con una unidad de control, un dispositivo de memoria, un contador de programa y un conjunto de registros. Consideremos los detalles de los componentes correspondientes con más detalle.

Núcleo del procesador: componentes

Entre los bloques clave en el núcleo del procesador central se encuentra el que se encarga de leer las instrucciones que se escriben en la dirección fijada en el contador del programa. Como regla general, durante un ciclo, se realizan varias operaciones del tipo correspondiente a la vez. El número total de instrucciones a leer está predeterminado por el índice en los bloques de decodificación. El principio fundamental aquí es que en cada ciclo los componentes marcados se cargan al máximo. Para cumplir con este criterio, los elementos de hardware auxiliares pueden estar presentes en la estructura del procesador.

En el bloque de decodificación, se procesan instrucciones que determinan el algoritmo para el funcionamiento del microcircuito en el curso de la resolución de ciertos problemas. Asegurar su funcionamiento es una tarea difícil, según muchos profesionales de TI. Esto se debe, en parte, al hecho de que la longitud de una instrucción no siempre está claramente definida. Los procesadores modernos suelen incluir 2 o 4 bloques en los que se realiza la decodificación correspondiente.

En cuanto a los componentes encargados de la captación de datos, su tarea principal es garantizar la recepción de los comandos de la memoria caché o RAM, que son necesarios para garantizar la ejecución de las instrucciones. En los núcleos de los procesadores modernos, suele haber varios bloques del tipo correspondiente.

Los componentes de control presentes en el chip también se basan en instrucciones decodificadas. Están diseñados para controlar el trabajo de los bloques que son responsables de la ejecución de instrucciones, así como distribuir tareas entre ellos, controlar su ejecución oportuna. Los componentes de control se encuentran entre los más importantes en la estructura de los microprocesadores.

En los núcleos de microcircuitos del tipo correspondiente, también hay bloques responsables de la correcta ejecución de las instrucciones. Su estructura contiene elementos como una unidad aritmética y lógica, así como un componente responsable de los cálculos de coma flotante.

Hay bloques en los núcleos del procesador que controlan el procesamiento de la expansión de conjuntos que están configurados para instrucciones. Estos algoritmos, que complementan los comandos básicos, se utilizan para aumentar la intensidad del procesamiento de datos, la implementación de procedimientos de cifrado o descifrado de archivos. La solución de tales problemas requiere la introducción de registros adicionales en la estructura del núcleo del microcircuito, así como conjuntos de instrucciones. Los procesadores modernos generalmente incluyen las siguientes extensiones: MMX (diseñado para codificar archivos de audio y video), SSE (usado para computación paralela), ATA (usado para acelerar los programas y reducir el consumo de energía de la PC), 3DNow (expansión de las capacidades multimedia de la computadora), AES (cifrado de datos), así como muchos otros estándares.

La estructura de los núcleos del procesador suele contener también bloques encargados de almacenar los resultados en la RAM de acuerdo con la dirección contenida en la instrucción.

Importante es el componente del núcleo que controla el funcionamiento del chip con interrupciones. Esta función permite que el procesador garantice la estabilidad de los programas en condiciones de multitarea.

El trabajo del procesador central también está asociado con el uso de registros. Estos componentes son análogos a la RAM, pero el acceso a ellos es varias veces más rápido. El volumen del recurso correspondiente es pequeño; por regla general, no supera un kilobyte. Los registros se clasifican en varias variedades. Estos pueden ser componentes de propósito general que participan en la realización de cálculos aritméticos o lógicos. Hay registros de propósito especial que pueden contener datos del sistema utilizados por el procesador durante la operación.

La estructura del núcleo del procesador también contiene varios componentes auxiliares. ¿Cuál por ejemplo? Este podría ser un sensor que realiza un seguimiento de cuál es la temperatura actual de la CPU. Si su rendimiento es superior a las normas establecidas, entonces el microcircuito puede enviar una señal a los módulos responsables del funcionamiento de los ventiladores, y comenzarán a girar más rápido. Hay un predictor de rama en la estructura del kernel, un componente que está diseñado para determinar qué comandos se ejecutarán después de que se completen ciertos ciclos de operaciones realizadas por el microcircuito. Un ejemplo de otro componente importante es el contador de programas. Este módulo fija la dirección del algoritmo correspondiente, que se transmite al microcircuito en el momento en que comienza a ejecutar uno u otro ciclo.

Esta es la estructura del núcleo, que se incluye en la unidad central de procesamiento de la computadora. Estudiemos ahora con más detalle algunas características clave de los microcircuitos del tipo correspondiente. A saber: tecnología de proceso, frecuencia de reloj, memoria caché y consumo de energía.

Especificaciones del procesador: tipo de proceso

El desarrollo de la tecnología informática generalmente se asocia con la aparición de nuevas generaciones de computadoras a medida que mejoran las tecnologías informáticas. Al mismo tiempo, además de los indicadores de rendimiento, uno de los criterios para clasificar una computadora en una generación en particular puede considerarse su tamaño absoluto. Las primeras computadoras eran comparables en tamaño a un edificio de varios pisos. Las computadoras de la segunda generación eran comparables en tamaño, por ejemplo, a un sofá o un piano. Las computadoras del siguiente nivel ya estaban muy cerca de las que ahora nos son familiares. A su vez, las PC modernas son computadoras de cuarta generación.

En realidad, ¿para qué es todo esto? El hecho es que en el curso de la evolución de las computadoras, se formó una regla no oficial: cuanto más avanzado tecnológicamente es el dispositivo, más pequeñas son las dimensiones con el mismo rendimiento, e incluso con más, tiene. También es plenamente válido en relación con la característica considerada del procesador central, a saber, el proceso técnico de su fabricación. En este caso, importa la distancia entre los cristales de silicio individuales que forman la estructura del microcircuito. Cuanto más pequeño es, mayor es la densidad de los elementos correspondientes que la placa de la CPU coloca sobre sí misma. Además, puede considerarse más productiva, respectivamente. Los procesadores modernos se fabrican de acuerdo con la tecnología de proceso de 90-14 nm. Este indicador tiende a disminuir gradualmente.

Frecuencia de reloj

La velocidad del reloj de la CPU es uno de los indicadores clave de su rendimiento. Determina cuántas operaciones por segundo puede realizar el chip. Cuantos más, más productivo es el procesador y la computadora en su conjunto. Se puede notar que este parámetro caracteriza, en primer lugar, al kernel como un módulo independiente del procesador central. Es decir, si hay varios componentes correspondientes en el chip, cada uno de ellos funcionará a una frecuencia separada. Algunos profesionales de TI encuentran aceptable resumir estas características en todos los núcleos. ¿Qué significa? Si, por ejemplo, el procesador tiene 4 núcleos con una frecuencia de 1 GHz, entonces el indicador de rendimiento total de la PC, si sigue esta metodología, será de 4 GHz.

Componentes de frecuencia

El indicador considerado está formado por dos componentes. En primer lugar, esta es la frecuencia del bus del sistema; generalmente se mide en cientos de megahercios. En segundo lugar, es el coeficiente por el que se multiplica el indicador correspondiente. En algunos casos, los fabricantes de procesadores brindan a los usuarios la posibilidad de ajustar ambas configuraciones. Al mismo tiempo, si establece valores suficientemente altos para el bus del sistema y el multiplicador, puede aumentar significativamente el rendimiento del microcircuito. Así es como se overclockea el procesador. Es cierto que debe usarse con cuidado.

El hecho es que durante el overclocking, la temperatura del procesador central puede aumentar significativamente. Si no se instala un sistema de enfriamiento adecuado en la PC, esto puede provocar la falla del microcircuito.

Tamaño del caché

Los procesadores modernos están equipados con módulos de memoria caché. Su objetivo principal es la colocación temporal de datos, generalmente representados por un conjunto de comandos y algoritmos especiales, los que se usan con mayor frecuencia en la operación del microcircuito. ¿Qué da en la práctica? En primer lugar, la carga del procesador central se puede reducir debido al hecho de que los mismos comandos y algoritmos estarán disponibles en línea. El microcircuito, habiendo recibido instrucciones preparadas de la memoria caché, no pierde el tiempo desarrollándolas desde cero. Como resultado, la computadora funciona más rápido.

La característica principal de la memoria caché es el volumen. Cuanto más grande es, más espacioso es este módulo, respectivamente, en términos de ubicación de las mismas instrucciones y algoritmos utilizados por el procesador. Cuanto más probable es que el microcircuito encuentre cada vez entre ellos los que necesita y funcione más rápido. La memoria caché en los procesadores modernos se suele dividir en tres niveles. El primero funciona sobre la base de los microcircuitos más rápidos y de más alta tecnología, el resto son más lentos. El volumen de la memoria caché del primer nivel en los procesadores modernos es de aproximadamente 128-256 KB, el segundo, 1-8 MB, el tercero, puede superar los 20 MB.

Consumo de energía

Otro parámetro significativo del microcircuito es el consumo de energía. La alimentación de la CPU puede implicar un consumo de energía significativo. Los modelos modernos de microcircuitos consumen entre 40 y 50 vatios. En algunos casos, este parámetro tiene importancia económica, por ejemplo, cuando se trata de equipar grandes empresas con varios cientos o miles de computadoras. Pero un factor no menos importante es el consumo de energía en términos de adaptación de procesadores para su uso en dispositivos móviles: computadoras portátiles, tabletas, teléfonos inteligentes. Cuanto más bajo sea el indicador correspondiente, mayor será la duración de la batería del dispositivo.

Hablamos del modelo Intel 4004. No era potente y solo podía realizar sumas y restas. Al mismo tiempo, solo podía procesar cuatro bits de información (es decir, era de 4 bits). Pero para su época, su aparición fue un acontecimiento significativo. Después de todo, todo el procesador cabe en un solo chip. Antes de la llegada de Intel 4004, las computadoras se basaban en un conjunto completo de chips o componentes discretos (transistores). El microprocesador 4004 formó la base de una de las primeras calculadoras portátiles.

El primer microprocesador para computadoras domésticas fue el Intel 8080 presentado en 1974. Toda la potencia informática de una computadora de 8 bits se colocó en un solo chip. Pero realmente importante fue el anuncio del procesador Intel 8088. Apareció en 1979 y desde 1981 se utiliza en las primeras computadoras personales IBM PC producidas en masa.

Además, los procesadores comenzaron a desarrollarse y adquirir potencia. Cualquiera que esté al menos un poco familiarizado con la historia de la industria de los microprocesadores recuerda que el 8088 fue reemplazado por el 80286. Luego vino el turno del 80386, seguido del 80486. Luego hubo varias generaciones de Pentiums: Pentium, Pentium II, III y Pentium 4. Todos estos procesadores "Intel" basados ​​en el diseño básico del 8088. Eran retrocompatibles. Esto significa que el Pentium 4 podría procesar cualquier pieza de código para el 8088, pero lo hizo a una velocidad unas cinco mil veces mayor. No han pasado tantos años desde entonces, pero han cambiado varias generaciones más de microprocesadores.

Desde 2004, Intel ofrece procesadores multinúcleo. La cantidad de transistores utilizados en ellos ha aumentado en millones. Pero incluso ahora, el procesador obedece las reglas generales que se crearon para los primeros chips. La tabla refleja la historia de los microprocesadores Intel hasta 2004 inclusive. Haremos algunas aclaraciones sobre lo que significan los indicadores reflejados en ella:

• Nombre nombre). modelo de procesador
• Fecha (Fecha). El año en que se introdujo por primera vez el procesador. Muchos procesadores se introdujeron varias veces, cada vez que aumentaba su velocidad de reloj. Así, la próxima modificación del chip podría volver a anunciarse incluso varios años después de que apareciera en el mercado su primera versión.
• Transistores (Número de transistores). El número de transistores en un chip. Se puede ver que esta cifra ha aumentado constantemente
• Micras (Ancho en micras). Una micra es igual a la millonésima parte de un metro. El valor de este indicador está determinado por el grosor del cable más delgado del chip. A modo de comparación, el grosor de un cabello humano es de 100 micrones.
• Velocidad de reloj. Velocidad máxima del procesador
• ancho de datos "Bitness" de la unidad lógica aritmética del procesador (ALU, ALU). Una ALU de 8 bits puede sumar, restar, multiplicar y realizar otras operaciones en dos números de 8 bits. Una ALU de 32 bits puede funcionar con números de 32 bits. Para sumar dos números de 32 bits, una ALU de ocho bits necesita ejecutar cuatro instrucciones. Una ALU de 32 bits puede manejar esta tarea en una sola instrucción. En muchos casos (pero no en todos), el ancho del bus de datos externo es el mismo que el "bitness" de la ALU. El procesador 8088 tenía una ALU de 16 bits pero un bus de 8 bits. Los últimos Pentium se caracterizaron por una situación en la que el bus ya era de 64 bits y la ALU todavía era de 32 bits.
• MIPS (Millones de instrucciones por segundo). Le permite evaluar aproximadamente el rendimiento del procesador. Los modernos realizan tantas tareas diferentes que este indicador ha perdido su valor original y puede usarse principalmente para comparar la potencia de procesamiento de varios procesadores (como en esta tabla)

Existe una relación directa entre la velocidad del reloj, así como el número de transistores y el número de operaciones realizadas por el procesador en un segundo. Por ejemplo, la velocidad de reloj del procesador 8088 alcanzó los 5 MHz y el rendimiento: solo 0,33 millones de operaciones por segundo. Es decir, la ejecución de una instrucción requería unos 15 ciclos de procesador. En 2004, los procesadores ya podían ejecutar dos instrucciones por ciclo de reloj. Esta mejora se proporcionó al aumentar la cantidad de procesadores en el chip.

El chip también se conoce como circuito integrado (o simplemente microchip). En la mayoría de los casos, se trata de una placa de silicio pequeña y delgada en la que se "imprimen" los transistores. Un chip de dos centímetros y medio de lado puede contener decenas de millones de transistores. Los procesadores más simples pueden ser cuadrados con un lado de solo unos pocos milímetros. Y este tamaño es suficiente para varios miles de transistores.

lógica del microprocesador

Para comprender cómo funciona un microprocesador, debe estudiar la lógica en la que se basa, así como familiarizarse con el lenguaje ensamblador. Este es el idioma nativo del microprocesador.

El microprocesador es capaz de ejecutar un conjunto específico de instrucciones de máquina (comandos). Operando con estas instrucciones, el procesador realiza tres tareas principales:

• Con la ayuda de su unidad lógica aritmética, el procesador realiza operaciones matemáticas: suma, resta, multiplicación y división. Los microprocesadores modernos son totalmente compatibles con las operaciones de punto flotante (usando un procesador aritmético de punto flotante dedicado)
• El microprocesador es capaz de mover datos de un tipo de memoria a otro
• El microprocesador tiene la capacidad de tomar una decisión y, en base a su decisión, "saltar", es decir, cambiar a la ejecución de un nuevo conjunto de instrucciones.

El microprocesador contiene:

• Bus de direcciones (bus de direcciones). El ancho de este bus puede ser de 8, 16 o 32 bits. Ella se dedica a enviar la dirección a la memoria.
• Bus de datos (bus de datos): 8, 16, 32 o 64 bits de ancho. Este bus puede enviar o recibir datos de la memoria. Cuando hablamos del "bitness" del procesador, estamos hablando del ancho del bus de datos
• Canales RD (leer, leer) y WR (escribir, escribir), proporcionando interacción con la memoria
• Línea de reloj (bus de reloj) que proporciona ciclos de procesador
• Restablecer línea (borrar bus, restablecer bus), restablecer el valor del contador de programa y reiniciar la ejecución de instrucciones

Dado que la información es bastante compleja, supondremos que el ancho de ambos buses, tanto el de direcciones como el de datos, es de solo 8 bits. Y considere brevemente los componentes de este microprocesador relativamente simple:

• Los registros A, B y C son circuitos lógicos que se utilizan para el almacenamiento intermedio de datos.
• El pestillo de dirección es similar a los registros A, B y C
• El contador de programa es un chip lógico (latch) capaz de incrementar un valor en uno en un solo paso (si recibe el comando apropiado) y poner a cero el valor (sujeto a recibir el comando apropiado)
• ALU (unidad lógica aritmética) puede realizar sumas, restas, multiplicaciones y divisiones entre números de 8 bits o actuar como un sumador regular
• El registro de prueba es un pestillo especial que almacena los resultados de las operaciones de comparación realizadas por la ALU. Por lo general, la ALU compara dos números y determina si son iguales o si uno de ellos es mayor que el otro. El registro de prueba también es capaz de almacenar el bit de acarreo de la última acción del sumador. Almacena estos valores en un esquema de activación. En el futuro, estos valores pueden ser utilizados por el decodificador de comandos para tomar decisiones.
• Los seis bloques del diagrama están etiquetados como "3 estados". Estos son búferes de clasificación. Se pueden conectar varias fuentes de salida al cable, pero el búfer de clasificación solo permite que una de ellas (a la vez) pase un valor: "0" o "1". Por lo tanto, el búfer de clasificación puede omitir valores o bloquear la fuente de salida para que no transmita datos
• El registro de instrucciones y el decodificador de instrucciones mantienen todos los componentes anteriores bajo control.

Este diagrama no muestra las líneas de control del decodificador de comandos, que se pueden expresar como las siguientes "órdenes":

• "El registro A acepta el valor que actualmente proviene del bus de datos"
• "Registre B para aceptar el valor que actualmente proviene del bus de datos"
• "Registrar C para aceptar el valor que actualmente proviene de la unidad lógica aritmética"
• "El registro del contador del programa para aceptar el valor que actualmente proviene del bus de datos"
• "Registro de dirección para aceptar el valor que viene actualmente del bus de datos"
• "Registro de instrucciones para aceptar el valor que viene actualmente del bus de datos"
• "Valor de aumento del contador de programa [en uno]"
• "Reiniciar el contador de comandos"
• "Activar uno de los seis búferes de clasificación" (seis líneas de control separadas)
• "Dile a la unidad lógica aritmética qué operación realizar"
• "El registro de prueba acepta bits de prueba de ALU"
• "Activar RD (leer canal)"
• "Activar WR (canal de grabación)"

El decodificador de comandos recibe bits de datos del registro de prueba, el canal de sincronización y también del registro de comandos. Si simplificamos la descripción de las tareas del decodificador de instrucciones tanto como sea posible, entonces podemos decir que es este módulo el que "le dice" al procesador lo que debe hacer en este momento.

memoria del microprocesador

La familiaridad con la memoria de la computadora y su jerarquía lo ayudará a comprender mejor el contenido de esta sección.

Arriba, escribimos sobre los buses (dirección y datos), así como sobre los canales de lectura (RD) y escritura (WR). Estos buses y canales están conectados a la memoria: operativa (RAM, RAM) y memoria de solo lectura (ROM, ROM). En nuestro ejemplo, consideramos un microprocesador cuyo ancho de bus es de 8 bits. Esto significa que es capaz de direccionar 256 bytes (dos a la octava). En un momento dado, puede leer o escribir en la memoria 8 bits de datos. Suponga que este microprocesador simple tiene 128 bytes de ROM (comenzando en la dirección 0) o 128 bytes de RAM (comenzando en la dirección 128).

El módulo de memoria persistente contiene un determinado conjunto persistente de bytes preinstalado. El bus de direcciones le pide a la ROM que envíe un byte específico al bus de datos. Cuando el canal de lectura (RD) cambia de estado, el módulo ROM proporciona el byte solicitado al bus de datos. Es decir, en este caso, solo es posible leer datos.

Desde la RAM, el procesador no solo puede leer información, también puede escribir datos en ella. Dependiendo de si se realiza lectura o escritura, la señal llega a través del canal de lectura (RD) o del canal de escritura (WR). Desafortunadamente, la RAM es volátil. Cuando se apaga la alimentación, pierde todos los datos colocados en él. Por esta razón, una computadora necesita un dispositivo de memoria no volátil de solo lectura.

Además, en teoría, una computadora puede funcionar sin RAM. Muchos microcontroladores le permiten colocar los bytes de datos necesarios directamente en el chip del procesador. Pero es imposible prescindir de la ROM. En las computadoras personales, la ROM se denomina sistema básico de entrada y salida (BSVV, BIOS, sistema básico de entrada / salida). El microprocesador comienza su trabajo al inicio ejecutando los comandos que encuentra en el BIOS.

Los comandos del BIOS realizan una prueba en el hardware de la computadora y luego acceden al disco duro y seleccionan el sector de arranque. Este sector de arranque es un pequeño programa separado que el BIOS primero lee del disco y luego coloca en la RAM. Después de eso, el microprocesador comienza a ejecutar instrucciones desde el sector de arranque ubicado en la RAM. El programa del sector de arranque le dice al microprocesador qué datos (destinados a una ejecución posterior por parte del procesador) deben transferirse adicionalmente del disco duro a la RAM. Así es como el procesador carga el sistema operativo.

instrucciones del microprocesador

Incluso el microprocesador más simple es capaz de procesar un conjunto bastante grande de instrucciones. El conjunto de instrucciones es una especie de plantilla. Cada una de estas instrucciones cargadas en el registro de instrucciones tiene su propio significado. No es fácil para las personas recordar la secuencia de bits, por lo que cada instrucción se describe como una palabra corta, cada una de las cuales representa un comando específico. Estas palabras componen el lenguaje ensamblador del procesador. El ensamblador traduce estas palabras a un lenguaje binario que el procesador entiende.

Aquí hay una lista de palabras de comando en lenguaje ensamblador para un procesador simple condicional, que consideramos como un ejemplo para nuestra historia:

• LOADA mem — Carga el registro A desde alguna dirección de memoria
• LOADB mem — Carga el registro B desde alguna dirección de memoria
• CONB con - Carga el valor constante en el registro B
• SAVEB mem - Guardar (guardar) el valor del registro B en la memoria en una dirección específica
• SAVEC mem - Guardar (guardar) el valor del registro C en la memoria en una dirección específica
• ADD: agregue (agregue) los valores de los registros A y B. Almacene el resultado de la acción en el registro C
• SUB - Restar (restar) el valor del registro B del valor del registro A. Almacenar el resultado de la acción en el registro C
• MUL - Multiplicar (multiplicar) los valores de los registros A y B. Almacenar el resultado de la acción en el registro C
• DIV - Divide (divide) el valor del registro A por el valor del registro B. Almacena el resultado de la acción en el registro C
• COM - Compara (compara) los valores de los registros A y B. Transfiere el resultado al registro de prueba
• JUMP addr - Salta a la dirección especificada
• JEQ addr: si se cumple la condición de valores iguales de dos registros, salte (salte) a la dirección especificada
• JNEQ addr: si no se cumple la condición para valores iguales de dos registros, salte (salte) a la dirección especificada
• JG addr: si el valor es mayor, salta a la dirección especificada
• JGE addr: si el valor es mayor o igual que, salta a la dirección especificada
• JL addr: si el valor es menor que, salta a la dirección especificada
• JLE addr: si el valor es menor o igual, salta a la dirección especificada
• STOP - Detener (detener) la ejecución

Las palabras en inglés que denotan las acciones realizadas se dan entre paréntesis por una razón. Entonces podemos ver que el lenguaje ensamblador (como muchos otros lenguajes de programación) se basa en el inglés, es decir, en el medio de comunicación habitual de aquellas personas que crearon las tecnologías digitales.

El trabajo del microprocesador en el ejemplo de cálculo factorial.

Considere la operación del microprocesador en un ejemplo específico de su ejecución de un programa simple que calcula el factorial del número "5". Primero, resolvamos este problema "en un cuaderno":

factorial de 5 = 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120

En el lenguaje de programación C, este fragmento de código que realiza este cálculo se vería así:

A=1;f=1;mientras que (a

Cuando este programa se complete, la variable f contendrá el valor del factorial de cinco.

El compilador de C traduce (es decir, traduce) este código a un conjunto de instrucciones de lenguaje ensamblador. En el procesador que estamos considerando, la RAM comienza en la dirección 128 y la memoria de solo lectura (que contiene lenguaje ensamblador) comienza en la dirección 0. Por lo tanto, en el lenguaje de este procesador, este programa se verá así:

// Asume a en la dirección 128 // Asume F en la dirección 1290 CONB 1 // a=1;1 SAVEB 1282 CONB 1 // f=1;3 SAVEB 1294 LOADA 128 // si a > 5 salta a 175 CONB 56 COM7 JG 178 LOADA 129 // f=f*a;9 LOADB 12810 MUL11 SAVEC 12912 LOADA 128 // a=a+1;13 CONB 114 ADD15 SAVEC 12816 JUMP 4 // vuelta a if17 STOP

Ahora surge la siguiente pregunta: ¿cómo se ven todos estos comandos en la memoria permanente? Cada una de estas instrucciones debe representarse como un número binario. Para simplificar la comprensión del material, supongamos que cada una de las instrucciones en lenguaje ensamblador del procesador que estamos considerando tiene un número único:

• CARGA-1
• CARGAR-2
• CONB-3
• GUARDARB-4
• Memoria SAVEC - 5
• AÑADIR-6
• SUB-7
• MUL-8
• div-9
• COM-10
• Dirección SALTO - 11
• Dirección JEQ - 12
• Dirección JNEQ - 13
• Dirección JG - 14
• Dirección JGE - 15
• Dirección JL - 16
• Dirección JLE - 17
• PARADA-18

// Suponga que a en la dirección 128 // Suponga que F en la dirección 129 Addr instrucción de máquina/valor 0 3 // CONB 11 12 4 // SAVEB 1283 1284 3 // CONB 15 16 4 // SAVEB 1297 1298 1 // LOADA 1289 12810 3 / / CONB 511 512 10 // COM13 14 // JG 1714 3115 1 // LOADA 12916 12917 2 // LOADB 125 126 6 // ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 11 // JUMP 430 831 18 // STOP

Como puede ver, siete líneas de código C se han convertido en 18 líneas de lenguaje ensamblador. Tomaron 32 bytes en ROM.

Descodificación

La conversación sobre la decodificación tendrá que comenzar con una consideración de cuestiones filológicas. Por desgracia, no todos los términos informáticos tienen correspondencias inequívocas en ruso. La traducción de la terminología a menudo se realizó de manera espontánea y, por lo tanto, el mismo término en inglés se puede traducir al ruso de varias maneras. Y así sucedió con el componente más importante de la lógica del microprocesador "decodificador de instrucciones". Los expertos en informática lo llaman tanto un decodificador de instrucciones como un decodificador de instrucciones. Ninguna de estas variantes del nombre puede llamarse más o menos "correcta" que la otra.

El decodificador de instrucciones es necesario para traducir cada código de máquina en un conjunto de señales que accionan varios componentes del microprocesador. Si simplificamos la esencia de sus acciones, podemos decir que es él quien coordina el "software" y el "hardware".

Considere la operación del decodificador de comando usando el ejemplo de la instrucción ADD que realiza la acción de suma:

• Durante el primer ciclo de reloj del procesador, se carga una instrucción. En esta etapa, el decodificador de instrucciones necesita: activar el búfer de clasificación para el contador de instrucciones; activar el canal de lectura (RD); active el pestillo del búfer de clasificación para pasar la entrada al registro de instrucciones
• Durante el segundo ciclo de reloj del procesador, se decodifica la instrucción ADD. En este punto, la ALU realiza la suma y transfiere el valor al registro C
• Durante el tercer ciclo de la frecuencia del reloj del procesador, el contador del programa aumenta su valor en uno (teóricamente, esta acción se superpone con lo que sucedió durante el segundo ciclo)

Cada instrucción se puede representar como un conjunto de operaciones ejecutadas secuencialmente que manipulan los componentes del microprocesador en un orden determinado. Es decir, las instrucciones del programa conducen a cambios completamente físicos: por ejemplo, cambiar la posición del pestillo. Algunas instrucciones pueden requerir dos o tres ciclos de reloj del procesador para completarse. Otros pueden incluso necesitar cinco o seis ciclos.

Microprocesadores: rendimiento y tendencias

El número de transistores en un procesador es un factor importante que influye en su rendimiento. Como se mostró anteriormente, el procesador 8088 requería 15 ciclos de reloj para ejecutar una instrucción. Y para realizar una operación de 16 bits, tomó alrededor de 80 ciclos en total. Así quedó dispuesto el multiplicador ALU de este procesador. Cuantos más transistores y más potente sea el multiplicador ALU, más podrá hacer el procesador en un ciclo.

Muchos transistores son compatibles con la tecnología de canalización. En el marco de la arquitectura de tubería, hay una imposición parcial de instrucciones ejecutables entre sí. Una instrucción puede requerir los mismos cinco ciclos para ejecutarse, pero si el procesador procesa simultáneamente cinco instrucciones (en diferentes etapas de finalización), entonces, en promedio, una instrucción requerirá un ciclo de reloj del procesador para ejecutarse.

En muchos procesadores modernos, hay más de un decodificador de instrucciones. Y cada uno de ellos admite canalización. Esto permite ejecutar más de una instrucción por ciclo de procesador. Para implementar esta tecnología, se requiere una cantidad increíble de transistores.

procesadores de 64 bits

Aunque los procesadores de 64 bits solo se generalizaron hace unos años, existen desde hace relativamente mucho tiempo: desde 1992. Tanto Intel como AMD actualmente ofrecen tales procesadores. Un procesador de 64 bits es aquel que tiene una unidad lógica aritmética (ALU) de 64 bits, registros de 64 bits y buses de 64 bits.

La razón principal por la que los procesadores necesitan 64 bits es que esta arquitectura expande el espacio de direcciones. Los procesadores de 32 bits solo pueden acceder a dos o cuatro gigabytes de RAM. Alguna vez estas cifras parecían gigantes, pero han pasado años y hoy no sorprenderás a nadie con tal recuerdo. Hace unos años, la memoria de una computadora típica era de 256 o 512 megabytes. En aquel entonces, el límite de 4 GB solo era un problema para los servidores y las máquinas que ejecutaban bases de datos grandes.

Pero muy rápidamente resultó que incluso los usuarios comunes a veces no tienen suficientes dos o incluso cuatro gigabytes de RAM. Esta molesta limitación no se aplica a los procesadores de 64 bits. El espacio de direcciones disponible para ellos parece infinito en estos días: dos a los sesenta y cuatro bytes, es decir, algo así como mil millones de gigabytes. En un futuro previsible, no se espera una memoria RAM tan gigantesca.

El bus de direcciones de 64 bits, así como los buses de datos amplios y de alta velocidad de las placas base correspondientes, permiten que las computadoras de 64 bits aumenten la velocidad de entrada y salida de datos al interactuar con dispositivos como un disco duro y una tarjeta de video. . Estas nuevas características aumentan significativamente el rendimiento de las computadoras modernas.

Pero no todos los usuarios sentirán los beneficios de la arquitectura de 64 bits. Es necesario, en primer lugar, para quienes editan videos y fotos, y también trabajan con varias imágenes grandes. Las computadoras de 64 bits son apreciadas por los conocedores de los juegos de computadora. Pero aquellos usuarios que, usando una computadora, simplemente se comunican en las redes sociales y navegan por la web y editan archivos de texto, lo más probable es que simplemente no sientan ninguna ventaja de estos procesadores.

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