Introducci

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Procesador

• Introducción
• - Funcionamiento
• - Memoria caché
• - Unidades funcionales
• - Transistor
• - Circuitos integrados
• - Familias
• - Procesamiento paralelo
• - Canalización

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Introducción

• El procesador es el cerebro del ordenador.
  Permite el procesamiento de información numérica
  es decir información en formato binario, así como
  la ejecución de instrucciones almacenadas en la
  memoria.

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Funcionamiento

• Es un circuito electrónico que funciona a la
  velocidad de un reloj interno, gracias a un
  cristal de cuarzo que, sometido a una corriente
  eléctrica, enviá unos impulsos llamados picos, la
  velocidad del reloj corresponde al numero de
  pulsos por segundo. De este modo, un ordenador de
  200 MHz posee un reloj que enviá 200.000.000 por
  segundo.

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Memoria Caché

• Es una memoria rápida que permite reducir los
  tiempos de espera de las distintas informaciones
  almacenadas en la RAM.
• Memoria caché nivel 1 Se encuentra integrada
  directamente en el procesador.
• -La primera parte es la cache de instrucción.
• -La segunda parte es la cache de información.
• Memoria caché nivel 2 Se encuentra ubicada en
  la carcasa junto con el procesador.
• Memoria caché nivel 3 se encuentra ubicada en la
  placa base.

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Unidades funcionales

• Los elementos principales del microprocesador
  son
• -La unidad de control que vincula la
  información entrante para luego decodificarla y
  enviarla a la unidad de ejecución, la unidad de
  control se compone de los siguientes elementos
• -Secuenciador, contador ordinal,
  registro de instrucción
• -La unidad de ejecución cumple las tareas
  que le asigna la unidad de instrucción, se
  compone de los siguientes elementos
• -Unidad aritmética lógica, unidad de
  punto flotante, registro de estado,
  registro acumulador
• -Unidad de administración del bus Que
  administra el flujo de información
  entrante o saliente, y que se encuentra
  interconectado con el sistema
  RAM.

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Transistor

• Es un componente electronico semi-conductor que
  posee tres electrodos capaces de modificar la
  corriente que pasa atraves suyo utilizando uno de
  estos electrodos. Estos reciben el nombre de
  componentes activos en contraste a los
  componentes pasivos, tales como la resistencia o
  los capacitores que solo cuentan con 2 electrodos.

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El transistor MOS

• El transistor MOS (metal, oxido, silicona) es el
  mas utilizado en el diseño de circuitos
  integrados. Poseen dos areas con carga negativa,
  denominadas respectivamente fuente y drenaje
  separadas por una region con carga positiva,
  denominada sustrato. El sustrato posee un
  electrodo de control superpuesto, denominada
  puerta que permite apliacar la carga al sustrato.

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El transistor MOS

• Cuando la tensión no se aplica en el electrodo de
  control, el sustrato con carga positiva actúa
  como barrera y evita el movimiento de electrones
  de la fuente al drenaje. Sin embargo, cuando se
  aplica la carga a la puerta,las cargas positivas
  del sustrato son repelidas y se realiza la
  apertura de un canal de comunicación con carga
  negativa entre la fuente y el drenaje.
• El transistor actúa entonces como conmutador
  programable, gracias al electrodo de control,
  éste actúa como interruptor cerrado, y cuando no
  hay carga, actúa como interruptor abierto.

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Circuitos integrados
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Circuitos integrados

• Los transistores MOS se componen, entonces, de la
  minas de silicona, obtenidas de múltiples
  procesos. Dichas laminas de silicona se cortan en
  elementos rectangulares para formar un circuito,
  los circuitos se colocan en carcasas con
  conectores de entrada-salida y la suma de estas
  partes forman un circuito integrado. La
  minuciosidad del grabado expresado en micrones,
  define el numero de transistores por unidad de
  superficie. Puede haber millones de transistores
  en un solo procesador.
• Dado que la carcasa rectangular contiene clavijas
  de entrada-salida que parecen patas, en Francia
  utilizan el termino pulga electrónica para
  referirse a los circuitos integrados.

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Familias de procesadores

• 80x86 la x representa la familia
• ARM
• IA-64
• MIPS
• Motorola 6800
• PowerPC
• SPARC

• Esto explica porque un programa creado para un
  tipo especifico de procesador solo puede trabajar
  directamente en un sistema con otro tipo de
  procesador si se realiza lo que se denomina
  traducción de instrucciones, o emulación. El
  termino emulador se utiliza para referirse al
  programa que realiza dicha traducción.

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Procesamiento paralelo

• Consiste en la ejecución simultanea de
  instrucciones desde el mismo programa pero en
  diferentes procesadores. Implica la división del
  programa en multiples procesos manejados en
  paralelo a fin de reducir el tiempo de ejecución.
• No obstante, este tipo de tecnología necesita
  sincronización y comunicación entre los diversos
  procesos, se distribuye el trabajo en procesos
  discontinuos mas pequeños que son manejados por
  diversos departamentos. El funcionamiento de una
  empresa puede verse afectado en gran medida si la
  comunicación entre los distintos servicios
  internos no funciona de manera correcta.

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Canalización

• Se denomina canalización a la tecnología
  destinada a mejorar la velocidad de ejecución de
  instrucciones mediante la colocación de las
  diversas etapas en paralelo.
• Las etapas de ejecución de una instrucción
  correspondientes a un procesador con canalización
  clásica de 5 pasos son las siguientes
• - Recuperación recupera la instrucción de la
  cache
• -Decodificación decodifica la instrucción y
  busca operandos
• -Ejecución ejecuta la instrucción
• -Memoria accede a la memoria y escribe o
  recupera información desde allí
• -Post escritura (retirar) registra el valor
  calculado en un registro

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Canalización

• Gracias a la canalización el procesamiento de
  instrucciónes no requiere mas que los 5 pasos
  anteriores orden de los pasos (recuperación,
  decodificación, ejecución, memoria, post
  escritura)
• El objetivo de la canalización es ejecutar cada
  paso en paralelo con los pasos anteriores y los
  siguientes
• El principio de la canalización puede compararse
  a una linea de ensamblaje automotriz, el auto se
  mueve de una estación de trabajo a la otra a lo
  largo de la linea de ensamblaje y para cuando
  sale de la fabrica esta completamente terminado.
  A fin de comprender bien el principio, debe
  visualizarse la linea de ensamblaje como un todo
  y no vehículo por vehículo. Se necesitan 3 horas
  para producir cada vehículo, pero en realidad se
  produce uno por minuto.

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FIN