Definición de CPU (Unidad Central de Procesamiento)
La CPU (del inglés Central Processing Unit, en español Unidad Central de Procesamiento) es el componente principal de una computadora encargado de procesar todas las instrucciones provenientes tanto del hardware como del software. Es considerada el "cerebro" de la computadora, ya que controla y coordina todas las operaciones del sistema y realiza los cálculos necesarios para ejecutar los programas y tareas solicitadas por el usuario.
La CPU interpreta y ejecuta las instrucciones de los programas mediante operaciones aritméticas, lógicas, de control y de entrada/salida. Por ejemplo, cuando abres una aplicación o guardas un archivo, la CPU procesa las órdenes necesarias para que esas acciones se lleven a cabo correctamente.
Ejemplo: Al escribir un texto en un procesador de texto, la CPU interpreta cada tecla presionada, actualiza el contenido en la pantalla y guarda los cambios en la memoria.
A lo largo del tiempo, las CPUs han evolucionado en velocidad, eficiencia y capacidad. Las CPUs modernas suelen tener múltiples núcleos, lo que les permite ejecutar varias tareas al mismo tiempo (multi-core), mejorando notablemente el rendimiento de la computadora.
Es importante no confundir la CPU con el gabinete, la placa madre u otros componentes de la computadora; la CPU es únicamente el procesador central. Sin embargo, en el lenguaje común, algunas personas utilizan erróneamente el término "CPU" para referirse a toda la computadora o al gabinete.
Características de la CPU
La CPU es un circuito electrónico complejo que ejecuta instrucciones de programas a través de tres funciones principales:
- Realización de cálculos aritméticos (sumas, restas, multiplicaciones, etc.).
- Ejecución de operaciones lógicas (comparaciones, condiciones, etc.).
- Gestión y control de la comunicación con la memoria principal y otros dispositivos.
El rendimiento de una computadora depende en gran medida de la potencia, velocidad y arquitectura de su CPU. Algunas CPUs son diseñadas para tareas sencillas y bajo consumo de energía, como en dispositivos móviles, mientras que otras están pensadas para tareas exigentes como servidores, juegos o edición de video.
Las CPUs modernas suelen integrar características avanzadas como múltiples núcleos, tecnologías de virtualización, memoria caché avanzada y soporte para instrucciones especializadas.
Nota: Aunque la CPU interactúa estrechamente con la memoria principal y otros componentes, físicamente es una pieza independiente, generalmente montada sobre la placa madre.
Componentes de la CPU
Diagrama del funcionamiento del CPU: las líneas negras indican flujo de datos, las rojas flujos de control y las flechas el sentido del flujo. Licencia CC
Entre los componentes internos de la CPU destacan:
- Unidad de Control (UC): interpreta las instrucciones y dirige el funcionamiento de la CPU, coordinando los demás componentes.
- Unidad aritmético-lógica (UAL o ALU): ejecuta operaciones matemáticas y lógicas.
- Registros: pequeñas unidades de almacenamiento interno que contienen datos y resultados temporales durante el procesamiento.
En CPUs modernas, se pueden encontrar también cachés (memorias ultrarrápidas) y unidades de procesamiento especializadas como FPU (unidad de procesamiento de coma flotante).
Algunos procesadores, como los procesadores vectoriales, están diseñados para ejecutar operaciones en paralelo, careciendo de una única unidad central.
Fabricantes y familias de CPU
Los dos fabricantes más importantes de microprocesadores para computadoras personales son AMD e Intel.
Familias destacadas de AMD: K6, Athlon, Turion, Phenom, Serie A, FX, Ryzen, EPYC.
Familias destacadas de Intel: 40xx, 80xxx, Pentium, Celeron, Core, Core i3/i5/i7/i9, Xeon.
Para una lista más amplia y detallada de CPUs, consultar microprocesador.
Esquema CPU y la placa madre
La CPU y su interacción con la placa madre de una computadora típica
Cómo testear la CPU de una computadora en busca de errores
Para conocer cómo probar la CPU y la placa madre en busca de fallas, leer el artículo: Cómo probar si la placa madre y la CPU de la computadora fallan.
El calor de una CPU
La CPU genera calor durante su funcionamiento. Para saber más: ¿Por qué una CPU genera calor?
Resumen: CPU
La CPU es el procesador central que ejecuta todas las instrucciones del hardware y el software de la computadora. Desde los años 60, el término se refiere a la Unidad Central de Procesamiento, pieza esencial y determinante del rendimiento de cualquier sistema informático.
¿Cuál es la función principal de la CPU?
La función principal de la CPU es procesar y ejecutar las instrucciones provenientes de los programas y sistemas operativos, realizando cálculos, decisiones y controlando los demás componentes del sistema.
¿Cuál es la diferencia entre la CPU y el hardware de una computadora?
La CPU es una parte específica y fundamental del hardware de una computadora. Mientras el hardware abarca todos los componentes físicos (memoria, disco, placa madre, etc.), la CPU es el procesador encargado del cálculo y control central.
¿Qué es el software?
El software es el conjunto de programas e instrucciones que permiten al usuario interactuar con la computadora y realizar diversas tareas. Incluye tanto el software de sistema (como los sistemas operativos) como el software de aplicación (editores, navegadores, juegos, etc.).
¿Cuáles son las instrucciones que procesa la CPU?
La CPU procesa instrucciones de todo tipo:
- Operaciones aritméticas (suma, resta, etc.)
- Operaciones lógicas (comparaciones, condiciones)
- Transferencia de datos entre registros y memoria
- Instrucciones de control de flujo (saltos, bucles)
Todo programa o aplicación está compuesto por instrucciones que la CPU debe interpretar y ejecutar.
¿Cuál es el origen del término CPU?
El término CPU surgió en la década de 1960 con el avance de la informática y la necesidad de nombrar la parte encargada del procesamiento central de datos. Desde entonces, la CPU ha evolucionado para ofrecer cada vez mayor velocidad, eficiencia y capacidad de procesamiento.
¿Cómo se clasifican las CPU?
Las CPU se pueden clasificar según:
- Arquitectura: por ejemplo, 32 bits o 64 bits.
- Número de núcleos: CPU de uno o varios núcleos.
- Frecuencia de reloj: velocidad de procesamiento medida en GHz.
- Propósito: uso general, servidores, dispositivos móviles, etc.
Las CPUs modernas integran múltiples núcleos, permitiendo multitarea y mayor eficiencia en la ejecución de procesos complejos.
Tecnologías empleadas en CPUs |
|
| • Arquitectura |
• Harvard (Modified Harvard) • von Neumann • Dataflow • TTA |
| • Conjunto de instrucciones |
• ASIP • CISC • EDGE • EPIC • MISC • MIPS • NISC • OISC • RISC • TRIPS • VLIW • ZISC |
| • Tamaño de palabra (word) |
• 1 bit • 4 bit • 8 bit • 9 bit • 10 bit • 12 bit • 15 bit • 16 bit • 18 bit • 22 bit • 24 bit • 25 bit • 26 bit • 27 bit • 31 bit • 32 bit • 33 bit • 34 bit • 36 bit • 39 bit • 40 bit • 48 bit • 50 bit • 60 bit • 64 bit • 128 bit • 256 bit • 512 bit • bit variable |
| • Ejecución (ciclo de instrucción) |
• Segmentación (pipelining): Bubble, Operand forwarding |
| • Computación paralela |
• Paralelismo a nivel de Bit: bit-serial, palabra • Paralelismo a nivel de Instrucción: escalar, superescalar • Paralelismo de Datos: vector • Paralelismo a nivel de Memoria (MLP) • Paralelismo a nivel de Tareas: hilo de ejecución (thread) |
| • Multihilo |
• Temporal multithreading • Simultaneous multithreading: HyperThreading |
| • Taxonomía de Flynn |
• SISD • SIMD • MISD • MIMD (SPMD) • Modos de direccionamiento (addressing mode) |
| • Tipos |
• Procesador digital de señales (DSP) • GPGPU • Microcontrolador • Unidad de procesamiento físico (PPU) • System on a chip (SoC) • Celular (cellular architecture) |
| • Componentes |
• Unidad de generación de direcciones (address generation unit o AGU) |
| • Gestión de energía |
• APM • ACPI • Escala de frecuencia dinámica (Dynamic frequency scaling) • Escala de tensión dinámica (Dynamic voltage scaling) • Gating de reloj (clock gating) |
| • Seguridad por hardware de CPU |
• NX bit |
Autor: Leandro Alegsa
Actualizado: 09-07-2023
¿Cómo citar este artículo?
Alegsa, Leandro. (2023). Definición de CPU. Recuperado de https://www.alegsa.com.ar/Dic/cpu.php
