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Electrónica Online

Procesador (CPU)

Procesador de Computadora

Un procesador (CPU) es el circuito lógico que responde y procesa las instrucciones básicas que maneja un ordenador. La CPU se considera el chip de circuito integrado (CI) principal y más importante de un ordenador, ya que es responsable de interpretar la mayoría de los comandos del ordenador. La CPU realiza la mayoría de las operaciones aritméticas, lógicas y de E/S básicas, además de asignar comandos para otros chips y componentes que se ejecutan en una computadora.

El término procesador se utiliza indistintamente con el término unidad central de procesamiento (CPU), aunque estrictamente hablando, la CPU no es el único procesador de un ordenador. La GPU (unidad de procesamiento gráfico) es el ejemplo más notable, pero el disco duro y otros dispositivos dentro de un ordenador también realizan algunos procesamientos de forma independiente. No obstante, por procesador se entiende generalmente la CPU.

Los procesadores se encuentran en PCs, smartphones, tabletas y otros ordenadores. Los dos principales competidores en el mercado de procesadores son Intel y AMD.

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Contenido

Los elementos básicos de un procesador

Los elementos básicos de un procesador son:

  • La unidad aritmética lógica (ALU), que realiza operaciones aritméticas y lógicas con los operandos de las instrucciones.
  • La unidad de coma flotante (FPU), también conocida como coprocesador matemático o coprocesador numérico, es un coprocesador especializado que manipula números más rápidamente que los circuitos básicos del microprocesador.
  • Registros, que contienen instrucciones y otros datos. Registra operandos de suministro a la ALU y almacena los resultados de las operaciones.
  • Memorias caché L1 y L2. Su inclusión en la CPU ahorra tiempo en comparación con tener que obtener los datos de la memoria de acceso aleatorio (RAM).

Operaciones de la CPU

Las cuatro funciones principales de un procesador son fetch, descodificar, ejecutar y escribir.

  • Fetch: es la operación que recibe instrucciones de la memoria del programa desde la RAM del sistema.
  • Decodificar: es donde la instrucción se convierte para entender qué otras partes de la CPU son necesarias para continuar la operación. Esto lo realiza el decodificador de instrucciones.
  • Ejecutar es donde se realiza la operación. Cada parte de la CPU que se necesita se activa para llevar a cabo las instrucciones.

Componentes y Cómo Funcionan las CPUs

Los componentes principales de una CPU son la ALU, los registros y la unidad de control. Las funciones básicas de la ALU y el registro están etiquetadas en la sección anterior «elementos básicos de un procesador». La unidad de control es la que opera la obtención y ejecución de instrucciones.

El procesador de un ordenador personal o embebido en pequeños dispositivos suele denominarse microprocesador. Este término significa que los elementos del procesador están contenidos en un único chip CI. Algunos ordenadores funcionan con un procesador multinúcleo, es decir, un chip que contiene más de una CPU. Una CPU suele ser un pequeño dispositivo con los pines hacia abajo en una placa base. Las CPUs también pueden estar unidas a una placa base con un disipador de calor y un ventilador para disipar el calor.

Tipos

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La mayoría de los procesadores actuales son multinúcleo, lo que significa que el circuito integrado contiene dos o más procesadores para mejorar el rendimiento, reducir el consumo de energía y procesar simultáneamente varias tareas de forma más eficiente (véase: procesamiento paralelo). Las configuraciones multinúcleo son similares a tener varios procesadores independientes instalados en el mismo ordenador, pero como los procesadores están conectados al mismo enchufe, la conexión entre ellos es más rápida.

La mayoría de los ordenadores pueden tener hasta dos o cuatro núcleos; sin embargo, este número puede aumentar hasta 12 núcleos, por ejemplo. Si una CPU sólo puede procesar un único conjunto de instrucciones a la vez, se considera un procesador mononúcleo. Si una CPU puede procesar dos conjuntos de instrucciones a la vez, se denomina procesador de doble núcleo; cuatro conjuntos se considerarían un procesador de cuatro núcleos. Cuantos más núcleos, más instrucciones a la vez puede procesar un ordenador.

Algunos procesadores utilizan el multihilo, que utiliza núcleos de procesador virtualizados. Los núcleos de procesador virtualizados se denominan vCPU. No son tan potentes como los núcleos físicos, pero pueden utilizarse para mejorar el rendimiento de las máquinas virtuales (MV). Sin embargo, añadir vCPUs innecesarias puede perjudicar los ratios de consolidación, por lo que debería haber unas cuatro-seis vCPUs por núcleo físico.

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