Unidad central de procesamiento 1

Unidad central de procesamiento

Oblea de un microprocesador Intel 80486DX2 (tamao:126,75mm) en su empaquetado.

La Unidad Central de Procesamiento (del ingls:Central Processing Unit, CPU) o procesador, es elcomponente principal del ordenador y otrosdispositivos programables, que interpreta lasinstrucciones contenidas en los programas y procesa losdatos. Las CPU proporcionan la caractersticafundamental del ordenador digital (la programabilidad)y son uno de los componentes necesarios encontradosen los ordenadores de cualquier tiempo, junto con lamemoria principal y los dispositivos de entrada/salida.Se conoce como microprocesador el CPU que esmanufacturado con circuitos integrados. Desdemediados de los aos 1970, los microprocesadores deun solo chip han reemplazado casi totalmente todos lostipos de CPU y hoy en da, el trmino "CPU" esaplicado usualmente a todos los microprocesadores. La expresin "unidad central de proceso" es, en trminosgenerales, un dispositivo lgico que pueden ejecutar complejos programas de ordenador. Esta amplia definicinpuede fcilmente ser aplicada a muchos de los primeros ordenadores que existieron mucho antes que el trmino"CPU" estuviera en amplio uso. Sin embargo, el trmino en s mismo y su acrnimo han estado en uso en la industriade la Informtica por lo menos desde el principio de los aos 60. La forma, el diseo y la implementacin de lasCPU ha cambiado drsticamente desde los primeros ejemplos, pero su operacin fundamental ha permanecidobastante similar. Las primeras CPU fueron diseados a la medida como parte de un ordenador ms grande,generalmente un ordenador nico en su especie. Sin embargo, este costoso mtodo de disear las CPU a la medida,para una aplicacin particular, ha desaparecido en gran parte y se ha sustituido por el desarrollo de clases deprocesadores baratos y estandarizados adaptados para uno o muchos propsitos. Esta tendencia de estandarizacincomenz generalmente en la era de los transistores discretos, ordenadores centrales y microordenadors y fueacelerada rpidamente con la popularizacin del circuito integrado (IC), ste ha permitido que sean diseados yfabricados CPU ms complejas en espacios pequeos (en la orden de milmetros). Tanto la miniaturizacin como laestandarizacin de las CPU han aumentado la presencia de estos dispositivos digitales en la vida moderna muchoms all de las aplicaciones limitadas de mquinas de computacin dedicadas. Los microprocesadores modernosaparecen en todo, desde automviles, televisores, neveras, calculadoras, aviones, hasta telfonos mviles o celulares,juguetes, entre otros. En la actualidad muchas personas llaman CPU al armazn del computador (torre),confundiendo de esta manera a los principiantes en el mundo de la computacin.

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Unidad central de procesamiento 2

Historia

El EDVAC, uno de los primeros ordenadores de programasalmacenados electrnicamente.

Antes de la aceptacin comercial del transistor, losrels elctricos y los tubos de vaco (vlvulastermoinicas) eran usados comnmente comoelementos de conmutacin. Aunque stos tenandistintas ventajas de velocidad sobre los anterioresdiseos puramente mecnicos, no eran fiables porvarias razones. Por ejemplo, hacer circuitos de lgicasecuencial de corriente directa requera hardwareadicional para hacer frente al problema del rebote decontacto. Por otro lado, mientras que los tubos de vacono sufren del rebote de contacto, stos deben calentarseantes de llegar a estar completamente operacionales yeventualmente fallan y dejan de funcionar porcompleto. Generalmente, cuando un tubo ha fallado, laCPU tendra que ser diagnosticada para localizar elcomponente que falla para que pueda ser reemplazado.Por lo tanto, los primeros computadores electrnicos,(basados en tubos de vaco), generalmente eran msrpidos pero menos confiables que los ordenadoreselectromecnicos, (basados en rels). Los ordenadoresde tubo, como el EDVAC, tendieron en tener unpromedio de ocho horas entre fallos, mientras que losordenadores de rels, (anteriores y ms lentas), como el

Harvard Mark I, fallaban muy raramente. Al final, los CPU basados en tubo llegaron a ser dominantes porque lassignificativas ventajas de velocidad producidas generalmente pesaban ms que los problemas de confiabilidad. Lamayor parte de estas tempranas CPU sncronas corran en frecuencias de reloj bajas comparadas con los modernosdiseos microelectrnicos. Eran muy comunes en este tiempo las frecuencias de la seal del reloj con un rango desde100 kHz hasta 4 MHz, limitado en gran parte por la velocidad de los dispositivos de conmutacin con los que fueronconstruidos.

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Unidad central de procesamiento 3

CPU de transistores y de circuitos integrados discretos

CPU, memoria de ncleo e interfaz de bus externo de un MSI PDP-8/I.

La complejidad del diseo de las CPUaument junto con facilidad de laconstruccin de dispositivoselectrnicos ms pequeos yconfiables. La primera de esas mejorasvino con el advenimiento deltransistor. Las CPU transistorizadasdurante los aos 50 y los aos 60 notuvieron que ser construidos conelementos de conmutacin abultados,no fiables y frgiles, como los tubos devaco y los rels elctricos. Con estamejora, fueron construidas CPU mscomplejas y ms confiables sobre unao varias tarjetas de circuito impresoque contenan componentes discretos(individuales). Durante este perodo,gan popularidad un mtodo de fabricar muchos transistores en un espacio compacto. El circuito integrado (IC)permiti que una gran cantidad de transistores fueran fabricados en una simple oblea basada en semiconductor o"chip". Al principio, solamente circuitos digitales muy bsicos, no especializados, como las puertas NOR fueronminiaturizados en IC. Las CPU basadas en estos IC de "bloques de construccin" generalmente son referidos comodispositivos de pequea escala de integracin "small-scale integration" (SSI). Los circuitos integrados SSI, como losusados en el computador gua del Apollo (Apollo Guidance Computer), usualmente contenan transistores que secontaban en nmeros de mltiplos de diez. Construir un CPU completo usando IC SSI requera miles de chipsindividuales, pero todava consuma mucho menos espacio y energa que diseos anteriores de transistores discretos.A medida que la tecnologa microelectrnica avanz, en los IC fue colocado un nmero creciente de transistores,disminuyendo as la cantidad de IC individuales necesarios para una CPU completa. Los circuitos integrados MSI yel LSI (de mediana y gran escala de integracin) aumentaron el nmero de transistores a cientos y luego a miles. En1964, IBM introdujo su arquitectura de ordenador System/360, que fue usada en una serie de ordenadores que podanejecutar los mismos programas con velocidades y desempeos diferentes. Esto fue significativo en un tiempo en quela mayora de los ordenadores electrnicos eran incompatibles entre s, incluso los hechas por el mismo fabricante.Para facilitar esta mejora, IBM utiliz el concepto de microprograma, a menudo llamado "microcdigo",ampliamente usado an en las CPU modernas. La arquitectura System/360 era tan popular que domin el mercadodel mainframe durante las siguientes dcadas y dej una herencia que todava an perdura en los ordenadoresmodernos, como el IBM zSeries. En el mismo ao de 1964, Digital Equipment Corporation (DEC) introdujo otroordenador que sera muy influyente, dirigido a los mercados cientficos y de investigacin, el PDP-8. DECintroducira ms adelante la muy popular lnea del PDP-11, que originalmente fue construido con IC SSI peroeventualmente fue implementado con componentes LSI cuando se convirtieron en