La operación fundamental de la mayoría de las CPUs, independientemente de la forma física que toman, es ejecutar una secuencia de instrucciones almacenadas llamadas de un programa. The program is represented by a series of numbers that are kept in some kind of computer memory . El programa está representado por una serie de números que se mantienen en una especie de memoria de la computadora . There are four steps that nearly all CPUs use in their operation: fetch, decode, execute, and writeback. Hay cuatro pasos que casi todas las CPU de uso en su operación: fetch, decodificar, ejecutar y reescritura.
The first step, fetch, involves retrieving an instruction (which is represented by a number or sequence of numbers) from program memory. El primer paso, ir a buscar, implica recuperar una instrucción (que está representado por un número o una secuencia de números) a partir de la memoria del programa. The location in program memory is determined by a program counter (PC), which stores a number that identifies the current position in the program. La ubicación en la memoria del programa está determinado por un contador de programa (PC), que almacena un número que identifica la posición actual en el programa. After an instruction is fetched, the PC is incremented by the length of the instruction word in terms of memory units. [ 5 ] Often, the instruction to be fetched must be retrieved from relatively slow memory, causing the CPU to stall while waiting for the instruction to be returned. Después de una instrucción se recupera, el PC se incrementa la longitud de la palabra de instrucción en términos de unidades de memoria. [5] A menudo, la instrucción a ser leída debe ser recuperada de memoria relativamente lenta, haciendo que la CPU para detener a la espera de la instrucción para ser devueltos. This issue is largely addressed in modern processors by caches and pipeline architectures (see below). Este problema es en gran parte dirigida a los procesadores modernos por los cachés y las arquitecturas de la tubería (ver más abajo).
The instruction that the CPU fetches from memory is used to determine what the CPU is to do. La instrucción que el CPU lee desde la memoria se utiliza para determinar lo que la CPU se puede hacer. In the decode step, the instruction is broken up into parts that have significance to other portions of the CPU. En la etapa de decodificación, la instrucción se divide en partes que tienen significado para otras partes de la CPU. The way in which the numerical instruction value is interpreted is defined by the CPU's instruction set architecture (ISA). [ 6 ] Often, one group of numbers in the instruction, called the opcode, indicates which operation to perform. La forma en que se interpreta el valor de la instrucción numérica es definido por la arquitectura de la CPU del conjunto de instrucciones (ISA). [6] A menudo, un grupo de números en la instrucción, llamado opcode, indica qué operación se debe realizar. The remaining parts of the number usually provide information required for that instruction, such as operands for an addition operation. Las partes restantes del número usualmente proporcionan información necesaria para que la instrucción, tales como operandos de una operación de adición. Such operands may be given as a constant value (called an immediate value), or as a place to locate a value: a register or a memory address, as determined by some addressing mode . Operandos como se puede dar como un valor constante (llamado valor inmediato), o como un lugar para buscar un valor: un registro o una dirección de memoria, según lo determinado por algún modo de direccionamiento . In older designs the portions of the CPU responsible for instruction decoding were unchangeable hardware devices. En los antiguos diseños de las partes de la CPU responsables de la instrucción eran dispositivos de decodificación de hardware inmutable. However, in more abstract and complicated CPUs and ISAs, a microprogram is often used to assist in translating instructions into various configuration signals for the CPU. Sin embargo, en las CPUs más abstractos y complicados y las NIA, un microprograma se utiliza a menudo para ayudar en la traducción de las instrucciones en señales de configuración diferentes para la CPU. This microprogram is sometimes rewritable so that it can be modified to change the way the CPU decodes instructions even after it has been manufactured. Este microprograma es a veces reescribible de modo que se pueden modificar para cambiar la forma en que el CPU decodifica instrucciones incluso después de que haya sido fabricado.
domingo, 19 de junio de 2011
Los microprocesadores
La introducción de los microprocesadores en la década de 1970 afectó significativamente el diseño e implementación de las CPU. Since the introduction of the first commercially available microprocessor (the Intel 4004 ) in 1970 and the first widely used microprocessor (the Intel 8080 ) in 1974, this class of CPUs has almost completely overtaken all other central processing unit implementation methods. Desde la introducción del primer microprocesador comercial (el Intel 4004 ) en 1970 y el primer microprocesador ampliamente usado (el Intel 8080 ), en 1974, esta clase de CPUs ha superado casi por completo todos los otros bancos centrales de procesamiento de los métodos de ejecución unidad. Mainframe and minicomputer manufacturers of the time launched proprietary IC development programs to upgrade their older computer architectures , and eventually produced instruction set compatible microprocessors that were backward-compatible with their older hardware and software. Fabricantes de mainframes y minicomputadoras de la época puso en marcha programas de desarrollo de propiedad IC para actualizar sus mayores arquitecturas de computación , y eventualmente produce el conjunto de instrucciones microprocesadores compatibles que se compatible con su hardware antiguo y software. Combined with the advent and eventual vast success of the now ubiquitous personal computer , the term CPU is now applied almost exclusively to microprocessors. Combinado con el advenimiento y el éxito de la gran final ahora ubicuo computadora personal , la CPU término se aplica casi exclusivamente a los microprocesadores. Several CPUs can be combined in a single processing chip. Varias CPUs se pueden combinar en un único chip de procesamiento.
Previous generations of CPUs were implemented as discrete components and numerous small integrated circuits (ICs) on one or more circuit boards. Las generaciones anteriores de procesadores fueron implementadas como componentes discretos y numerosos pequeños circuitos integrados (ICs) en una o más tarjetas de circuitos. Microprocessors, on the other hand, are CPUs manufactured on a very small number of ICs; usually just one. Microprocesadores, por el contrario, son CPUs fabricados en un número muy pequeño de los circuitos integrados, por lo general sólo uno. The overall smaller CPU size as a result of being implemented on a single die means faster switching time because of physical factors like decreased gate parasitic capacitance . El tamaño total de CPU más pequeña, como resultado de ser implementado en un único chip significa menor tiempo de conmutación debido a factores físicos como la puerta de disminución de la capacitancia parásita . This has allowed synchronous microprocessors to have clock rates ranging from tens of megahertz to several gigahertz. Esto ha permitido que los microprocesadores síncronos tener frecuencias de reloj que van desde decenas de megahertz a varios gigahertz. Additionally, as the ability to construct exceedingly small transistors on an IC has increased, the complexity and number of transistors in a single CPU has increased dramatically. Además, como la capacidad de construir transistores excesivamente pequeños en un IC se ha incrementado la complejidad y el número de transistores en una sola CPU ha aumentado dramáticamente. This widely observed trend is described by Moore's law , which has proven to be a fairly accurate predictor of the growth of CPU (and other IC) complexity to date. Esta tendencia ampliamente observada es descrita por la ley de Moore , que ha demostrado ser un factor de predicción bastante exacta del crecimiento de la CPU (y otros IC) la complejidad de la fecha.
Previous generations of CPUs were implemented as discrete components and numerous small integrated circuits (ICs) on one or more circuit boards. Las generaciones anteriores de procesadores fueron implementadas como componentes discretos y numerosos pequeños circuitos integrados (ICs) en una o más tarjetas de circuitos. Microprocessors, on the other hand, are CPUs manufactured on a very small number of ICs; usually just one. Microprocesadores, por el contrario, son CPUs fabricados en un número muy pequeño de los circuitos integrados, por lo general sólo uno. The overall smaller CPU size as a result of being implemented on a single die means faster switching time because of physical factors like decreased gate parasitic capacitance . El tamaño total de CPU más pequeña, como resultado de ser implementado en un único chip significa menor tiempo de conmutación debido a factores físicos como la puerta de disminución de la capacitancia parásita . This has allowed synchronous microprocessors to have clock rates ranging from tens of megahertz to several gigahertz. Esto ha permitido que los microprocesadores síncronos tener frecuencias de reloj que van desde decenas de megahertz a varios gigahertz. Additionally, as the ability to construct exceedingly small transistors on an IC has increased, the complexity and number of transistors in a single CPU has increased dramatically. Además, como la capacidad de construir transistores excesivamente pequeños en un IC se ha incrementado la complejidad y el número de transistores en una sola CPU ha aumentado dramáticamente. This widely observed trend is described by Moore's law , which has proven to be a fairly accurate predictor of the growth of CPU (and other IC) complexity to date. Esta tendencia ampliamente observada es descrita por la ley de Moore , que ha demostrado ser un factor de predicción bastante exacta del crecimiento de la CPU (y otros IC) la complejidad de la fecha.
La unidad de control
La unidad de control de la CPU contiene un circuito que utiliza señales eléctricas para dirigir todo el sistema informático para llevar a cabo las instrucciones del programa almacenado. The control unit does not execute program instructions; rather, it directs other parts of the system to do so. La unidad de control no ejecuta las instrucciones del programa, sino que se dirige a otras partes del sistema para hacerlo. The control unit must communicate with both the arithmetic/logic unit and memory. La unidad de control debe comunicarse tanto con la unidad aritmética / lógica y la memoria.
jueves, 19 de mayo de 2011
Unidad central
The central processing unit (CPU) is the portion of a computer system that carries out the instructions of a computer program, and is the primary element carrying out the functions of the computer or other processing device. The central processing unit carries out each instruction of the program in sequence, to perform the basic arithmetical, logical, and input/output operations of the system. This term has been in use in the computer industry at least since the early 1960s.[1] The form, design and implementation of CPUs have changed dramatically since the earliest examples, but their fundamental operation remains much the same.
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