DICCIONARIO DE INFORMÁTICA Y TECNOLOGÍA
  ¿Qué significa CPU? - Información sobre CPU

Definición de CPU (Unidad Central de Procesamiento)

Leandro Alegsa (Contacto) 2016-06-26
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La CPU es la parte central del procesamiento de una computadora. Es la encargada del procesamiento de todas las instrucciones que provienen del hardware y del software. El término se empezó a usar a principios de la década del 60 del siglo pasado.

CPU proviene de central processing unit, que se traduce como a unidad central de procesamiento o unidad de procesamiento central.

Físicamente la CPU es un circuito electrónico que realiza cálculos aritméticos, lógicos y operaciones de entrada-salida para las instrucciones.

Usualmente al referirnos a CPU hablamos del procesador y más específicamente a sus unidades de procesamiento y de control. Por lo que, en esta definición de CPU, no entran elementos como la memoria principal o la circuitería de entrada-salida.

La CPU trabaja activamente con la memoria principal, aunque físicamente está separada del microprocesador.

Algunos usuarios novatos llaman "CPU" al gabinete de la computadora, e incluso algunos a toda la computadora, lo cual es un error.

El rendimiento, calidad y costo de una computadora está altamente relacionado a su CPU.

Algunas computadoras emplean procesadores de múltiples núcleos, esto significa que un único chip contiene dos o más CPUs llamados núcleos (o cores). Ver: multi-core.

Otros sinónimos usados para CPU, aunque no siempre signifiquen exactamente lo mismo: procesador, procesador central, microprocesador, cerebro de la computadora, processor, central processor, microprocessor.

Microprocesador
Microprocesador, forma parte del CPU. Es su "cerebro".


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.
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


- Unidad de Control (UC): obtiene instrucciones desde la memoria y las "ejecuta" dirigiendo operaciones coordinadas con la UAL, registros y otros componentes.

- Unidad aritmético-lógica (UAL o ALU en inglés): realiza operaciones aritméticas y lógicas.

- Registros de procesador: proveen operandos al UAL y almacenan los resultados obtenidos en el UAL


Los procesadores vectoriales tienen múltiples procesadores que operan en paralelo, no tiene una unidad considerada central.

Esquema básico CPU


Fabricantes y familias de CPU

Los principales fabricantes de microprocesadores son AMD e Intel.

Las familias de microprocesadores importantes de AMD: K6, Athlon, Turion, Phenom, serie A, Fx...

Las familias de microprocesadores importantes de Intel: 40xx, 80xxx, Pentium, Celeron, Core, Core i...

Para una lista detallada de CPUs leer: microprocesador.



Esquema CPU y la placa madre

Esquema de la CPU y su interfacción con la placa madre
La CPU y su interacción con la placa madre de una computadora típica

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 bit8 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 bit128 bit • 256 bit • 512 bit • bit variable
• Ejecución (ciclo de instrucción)

Segmentación (pipelining): Bubble, Operand forwarding
• Ejecución fuera de orden (out-of-order): Renombre de registros
• Ejecución especulativa: predictor de saltos (branch predictor), predicción de dependencia de memoria
• Riesgo (Hazards)

• 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)
Unidad aritmético lógica (UAL o ALU)
• Barrel shifter
Unidad de coma flotante (floating-point unit o FPU)
• Bus trasero (back-side bus): multiplexor, demultiplexor
• Registros
• Unidad de gestión de memoria (MMU)
Translation lookaside buffer (TLB)
Caché de CPU
• Archivo de registro (register file)
Microcódigo
Unidad de Control (CU)
Frecuencia de reloj (clock rate)

• 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
• Restricción de hardware (firmware)
• Trusted Execution Technology (Intel TXT)
• Critoprocesador seguro (Secure cryptoprocessor)
• Módulo de seguridad de hardware (HSM)
• Hengzhi chip






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