Unidad I- Microprocesadores

Que es un microprocesador?

Se llama microprocesador o simplemente procesador al circuito integrado central de un sistema informático, en donde se llevan a cabo las operaciones lógicas y aritméticas (cálculos) para permitir la ejecución de los programas, desde el Sistema Operativo hasta el Software de aplicación.

Un microprocesador puede operar con una o más CPU (Unidades Centrales de Procesamiento), constituidas cada una por registros, una unidad de control, una unidad aritmético-lógica y una unidad de cálculo en coma flotante (o coprocesador matemático).

Características de un microprocesador:

Los microprocesadores asemejan una pequeña computadora digital en miniatura, por lo que presenta su propia arquitectura y realiza operaciones bajo un programa de control. Dicha arquitectura se compone de:

-Encapsulado: Una cubierta cerámica que recubre el silicio y lo protege de los elementos (como el oxígeno del aire).

-Caché: Un tipo de memoria ultrarrápida disponible para el procesador, de modo que no emplee memoria RAM sino cuando sea necesario, ya que en los varios niveles de la memoria caché se guardan datos en uso para su recuperación inmediata.

-Coprocesador matemático: Llamada unidad de coma flotante, es la porción del procesador que se encarga de las operaciones lógicas y formales.

-Registros: Una memoria breve de trabajo en el procesador, diseñada para llevar el control de su propio funcionamiento y condiciones.

-Puertos: Los conductos que permiten al procesador comunicar la información con el resto de los componentes del sistema.

Para qué sirve un microprocesador?

Los microprocesadores son el “cerebro” del computador: su centro lógico de operaciones aritméticas y lógicas, adonde van a ejecutarse todos los programas del sistema, tanto los propios del Sistema Operativo, como las aplicaciones ejecutadas por el usuario. Allí también se dan las lógicas binarias del sistema y los accesos a memoria, es decir: el procesador es el motor informativo del computador.

Un microprocesador opera en base a una serie de instrucciones elementales que son preprogramadas y almacenadas bajo la forma de código binario. Estas instrucciones van a organizarse a la memoria principal, y se dan de acuerdo a varias fases, que son:

-Prefetch: O prelectura de la instrucción desde la memoria principal del sistema.

-Fetch: Envío de la instrucción específica al decodificador.

-Decodificación: Traducción de la instrucción en una serie de operaciones a realizar, y lectura de los operandos necesarios para hacerlo.

-Ejecución: Realización de la instrucción por los componentes del sistema.

-Escritura: Grabado de los resultados de vuelta en la memoria principal, o en los registros.

Estas fases se llevan a cabo en varios ciclos del CPU, y su duración depende de la frecuencia a la que trabaje el microprocesador.

Que es la segmentación?

Es un método por el cual se consigue aumentar el rendimiento de algunos sistemas electrónicos digitales que se usan principalmente en microprocesadores.

El alto rendimiento y la velocidad elevada de los modernos microprocesadores, se debe principalmente a la conjunción de tres técnicas:

1. Arquitectura Harvard (propicia el paralelismo)

2. Procesador de tipo RISC.

3. La propia segmentación.

La segmentación consiste en descomponer la ejecución de cada introducción en varias etapas para poder empezar a procesar una introducción diferente en cada una de ellas y trabajar varias a la vez.

La segmentación consiste en descomponer la ejecución de cada instrucción en varias etapas para poder empezar a procesar una instrucción diferente en cada una de ellas y trabajar con varias a la vez.

En el caso del procesador DLX podemos encontrar las siguientes etapas en una instrucción:

IF (instruction fetch): búsqueda.

ID (instruction decode): decodificación.

EX (execution): ejecución en la unidad aritmético lógica.

MEM (memory): memoria.

WB (writeback): escritura.

Cada una de estas etapas de la instrucción usa en exclusiva un hardware determinado del procesador, de tal forma que la ejecución de cada una de las etapas en principio no interfiere en la ejecución del resto.

En el caso de que el procesador no pudiese ejecutar las instrucciones en etapas segmentadas, la ejecución de la siguiente instrucción sólo se podría llevar a cabo tras la finalización de la primera. En cambio en un procesador segmentado, salvo excepciones de dependencias de datos o uso de unidades funcionales, la siguiente instrucción podría iniciar su ejecución tras acabar la primera etapa de la instrucción actual.