Unidat central de procesamiento

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Articlo d'os 1000
Diagrama d'un processador i386 d'Intel.

Una Unidat Central de Procesamiento (UCP u más conoixita por as suyas sieglas en anglés CPU de Central Processing Unit) dita coloquialment como procesador ye un component electronico dichital capable d'interpretar instruccions de forma ordenata, de procesar datos y chenerar a información requiesta. En a CPU s'executan as instruccions d'os programas y se controla o funcionamiento d'os diferents components de l'ordinador. Gosa estar integrata en un chip dito microprocesador.

Ye constituita por dos unidatz funcionals: a unidat aritmetico-lochica, y a unidat de control.

Historia[editar | editar código]

Vista parcial d'o Harvard Mark I, un ordinador electromecanico de 1944
Programando l'ENIAC
Vista de l'EDVAC con a unidat de cinta foratata a o fondo

As primeras CPU fuoron disenyatas a mida como parti d'un ordinador mas gran, manimenos, iste costoso metodo de disenyar as CPU a mida, ta una aplicación particular, ha desapareixito y ha estato sustituito por o desembolique de clases de CPU baratas y estandarizatas adaptatas ta diferents propositos. Ista estandarización prencipió en a era d'os transistors discretos, computadors centrals, y microcomputadors, y s'aceleró a escape con a popularización d'o circuito integrato, isto ha permitito que sían disenyatos y fabricatos procesadors mas complexos en espacios chicotz. Tanto a miniaturización como a estandarización d'as CPU han aumentato a presencia d'istos dispositivos dichitals en a vida moderna dillá d'as aplicacions limitatas de maquinas de computación adedicatas. Os microprocesadors modernos son presents por tot.

Antis d'a plegata d'as maquinas parellanas a las unidatz centrals de proceso de hue día, os ordinadors como l'ENIAC heban d'estar recableyatos fisicament antis d'executar cada faina, por ixo se les deciba "ordinadors de programa fixo" (en anglés fixed-program computers), porque heban d'estar reconfiguratos ta poder executar un nuevo programa. Ya que o termin “unidat central de proceso” se define por un regular como un dispositivo ta a execución de software (programa informatico), os primers aparatos que podrían recibir ista denominación estioron ordinadors con programas embebidos.

A idea d'almadazenar os programas informaticos ya yera present en os disenyos de J. Presper Eckert y John William Mauchly ta l'ENIAC, pero heba estato descartata ta poder finalizar a maquina a escape. O 30 de chunio de 1945, antis de que se rematase l'ENIAC, o matematico John von Neumann difundió o documento titulato First Draft of a Report on the EDVAC (Primer borrador d'un informe sobre l'EDVAC). En iste documento describió o disenyo d'un ordinador con programa almadazenato que estió rematato de tot en agosto de 1949.[1] L'EDVAC fue disenyato ta executar un cierto numero d'instruccions de diferents tipos. Istas instruccions podeban estar combinatas ta creyar programas útils ta o funcionamiento de l'EDVAC. De traza significativa, os programas escritos ta l'EDVAC yeran almadazenatos en a memoria d'alta velocitat de l'ordinador en cuentas de estar definitos por medio d'o cableyato fisico de l'ordinador. Con ixo se superó una d'as limitacions importants de l'ENIAC que necesitava d'una gran cantidat de tiempo y esfuerzo ta reconfigurar l'ordinador ta poder executar una nueva faina. Con o disenyo de von Neumann o programa u software que executaba l'EDVAC podeba estar reprogramato de traza simpla cambeyando o contenito d'a memoria de l'ordinador.[2]

Encara que por un regular s'atribuye o disenyo d'os programas almadazenatos en l'ordinador a von Neumann debito a d'o suyo disenyo de l'EDVAC, antis mas atros investigadors com Konrad Zuse ya heben sucherito y implementato ideyas pareixitas. Amás a dita arquitectura Harvard d'o Harvard Mark I, que fue finalizata antis que l'EDVAC, tamién emplegaba un disenyo de programa almadazenato a traviés de cinta foratata en cuentas de memoria electronica. A diferencia fundamental entre as arquitecturas de von Neumann y Harvard ye que a zaguera desepara l'almadazenamiento y o tractamiento d'as instruccions y os datos, mientres que a primera fa servir o mismo espacio de memoria ta as dos. A mayoría d'as unidatz centrals de proceso de hue día siguen o disenyo de von Neumann pero tamién ye habitual trobar elementos de l'arquitectura Harvard.

Como totz os dispositivos dichitals, as unidatz centrals de proceso nomas pueden tractar un numero limitato d'estatos y, por tanto, requieren de bells elementos de commutación tal poder diferenciar y cambear istos estatos. Antis d'o desembolique comercial d'o transistor os elementos de commutación que s'emplegaban habitualment yeran os relés y as valvulas de bueito u termoionicas. Encara que istos dispositivos presentaban avantallas de velocidat sobre os precedents, purament mecanicos, yeren poco fiables por diferents razons, por eixemplo, ta realizar un cercuito de lochica seqüencial en corrient contina con relés yera menester ta correchir o problema d'as vibracions d'o contacto. Encara que as valvulas termoionicas no teneban o problema d'a vibración d'o contacto, heban de fer-se escalfar antis de poder plegar a estar operativas de tot y eventualment deixar de funcionar debito a la chicota contaminación d'os suyos catodos que se produciba con o funcionamiento normal. Quan fallaba a estanqueidat s'aceleraba a contaminación d'o catodo. Quan una valvula fallaba caleba proceder a un diagnostico d'a CPU ta mirar de localizar o component afectato y proceder a o suyo reemplazamiento. En conseqüencia os primers ordinadors electronicos basatos en valvulas termoionicas yeren mas rapedos pero menos fiables que os ordinadors electromecanicos basatos en relés.

Os ordinadors construitos en base a las valvulas termoionicas, como l'EDVAC, funcionaban una meya de ueito horas seguitas sin de fallos, mientres que os ordinadors basatos en relés, mas lentos pero mas antigos, como o Harvard Mark I rarament fallaban.[3] En zaguerías as CPU basatas en valvulas de bueito suplantoron a las de relés, a tamas d'os problemas de fiabilidat, a causa d'a diferencia substancial d'a velocidat de proceso que ofreixeban. A mayoría d'as primeras CPU yeran sincronas y treballaban a baixas freqüencias de reloch en contimparación con as disenyos d'a microelectronica actual. As freqüencias d'o sinyal de reloche d'entre 100 kilohertz (kHz) y 4 megahertz (Mhz) yeren comuns en a epoca y yeren limitadta en gran parti a la velocidat de commutación d'os dispositivos que emplegaban.

A expresión "unidat central de proceso" ye, en termins chenerals, una descripción d'una cierta clase de maquinas de lochica que pueden executar complexos programas d'ordinador. Ista ampla definición puet facilment estar aplicata a muitos d'os primers ordinadors que existioron muito antis que o termin "CPU" fuese d'amplo uso. Manimenos, o termin en si mesmo y o suyo acronimo han estato en uso en a industria d'a informatica como minimo dende o prencipio d'os anyos 1960.

CPUs a base de transistors y circuitos integratos[editar | editar código]

Una CPU construita con cercuitos integratos de meyana integración. Corresponde a l'ordinador PDP-8 (1965) de Digital Equipment Corporation, en a fotografía tamién apareixe a memoria de nuclios de ferrita, o bus externo, a interficie TTY y a interficie d'o lector de cinta foratata.

A complexidat d'os disenyos d'as CPU se fue incrementando a mida que a tecnolochía permitiba a construcción de dispositivos electronicos cada vegata mas chicotz y fiables. A primera d'istas milloras tecnolochicas plegó con l'aparición d'o transistor. As CPU transistorizatas d'as decadas d'o 1950 y 1960 ya no amenistaban d'os dispositivos de commutación frachils y poco fiables como as valvulas de bueito u os relés electromecanicos. Con os transistors se construyoron CPUs sobre un u varios cercuitos impresos que conteneban components discretos.

Mientres iste periodo apareixió un nuevo metodo de fabricación de transistors que permitiba de creyar grupos de transistors sobre material semiconductor ocupando muit poco espacio, yera o naiximiento d'os circuitos integratos. Istos dispositivos permetiban a creyación d'un gran numero de transistors en un unico bloque de material semiconductor (die) u chip. En primeras nomás se facioron integracions miniaturizatas de cercuitos muit basicos como as portas lochicas de tipo NOR. As CPU basatas en istos bloques son conoixitas por un regular como dispositivos de baixa integración (SSI, en as sieglas anglesas de small-scale integration). Iste tipo de cercuitos de baixa integración, como os que fuoron emplegatos en os ordinadors d'as naus d'o programa Apollo, a soben incorporaban una decena de transistors en cada bloque. Por tanto ta la construcción d'una CPU caleba fer servir mils de chips, pero encara o espacio y a enerchía requiestos yeran muito inferiors que en o caso d'as basatas en transistors discretos. A mida que abanzaba a tecnolochía d'a microelectronica y s'incrementava o numero de transistors que se podeban integrar en os cercuitos fue disminuindo o numero de cecuitos integratos necesarios ta construir una CPU completa. Os cercuitos de meyana integración (MSI de Medium-scale integration) portiaban un centenar de transistors mientres que os de gran integración (LSI de Large-scale integration) ya podeban plegar a os 10.000.

O 1964 IBM presentar l'arquitectura System/360 que fue emplegata en una serie d'ordinadors que podeban executar os mesmos programas en diferents velocidats y rendimiento. Iste feito estió una novedat significativa ya que dica alavez a mayoria d'os ordinadors, incluyitos los d'un mesmo fabricant, yeran incompatibles entre ells. Ta fer posible ista millora IBM emplego o concepto de microcodigo que encara ye habitual en as CPUs modernas.[4] L'arquitectura System/360 gosó estar tan popular que dominó o mercato d'os ordinadors centrals mientrescadas y deixando un legato que contina estando emplegato en ordinadors modernos como a serie System z (2000) d'IBM. O mesmo anyo 1964, Digital Equipment Corporation (DEC) presentó unatro ordinador que tenió una gran influencia, o PDP-8, destinato a o mercato d'os ordinadors scientificos y de rechira. Mas tardi DEC presentaría a linia PDP-11 que gosaría estar muit popular y que orichinalment se basaba en cercuitos de baixa integración pero que pasó a emplegar components de gran integración quan estioron rentables. En contraste con os suyos predecesors basatos en circuitos de baixa y meya integración, a primera implementación d'o PDP-11 que emplegaba components de gran integración levaba una CPU nomas basata en quatre circuitos integratos.[5]

Os ordinadors basatos en transistors presentaban muitas avantallas respecto a os suyos predecesors, amás d'a millor fiabilidat y o menor consumo d'enerchía, os transistors permitioron que as CPUs podesen funcionar a velocidatz muito mas altas gracias a que o tiempo de commutación d'un transistor ye encara mas chicotas que o d'as valvulas de bueito u os relés. Gracias a istos dos elementos, o incremento d'a fiabilidat y o grandismo incremento d'a velocidat de commutación, a freqüencia de reloch d'as CPUs s'incrementó dica gosar arribar a decenas de megahertzs. Mientres a utilización d'o transistors y os cercuitos integratos esdeveniba habitual, se prencipió a experimentar en nuevos disenyos d'alto rendimento como o SIMD (Single Instruction Multiple Data) utilizato en os procesadors vectorials. Istos modelos experimentals levarían a o desembolique d'os supercomputadors como os fabricatos por a interpresa Cray Inc.

Microprocesadors[editar | editar código]

Imachen d'o cercuito integrato d'un Intel 8742 de 8 bits, que incorpora en o mesmo chip una CPU a 12 Mhz, 128 bytes de RAM, 2048 bytes d'EPROM de dentratas/salitas
Imachen d'un microprocesador Intel 80486DX2 amostrando o bloque de semiconductor (die), 12 × 6,75 mm
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L'aparición d'os microprocesadors en a decada de 1970 afectó de traza significativa a o disenyo y a implementación d'as CPUs. Dende a introducción en 1970 d'o primer microprocesador, l'Intel 4004 y d'o primero que s'emplegó de traza corrient en as CPUs, l'Intel 8080 d'o 1974, a implementación de CPUs en base a microprocesadors ha suplantato quasi de tot a os atros metodos alternativos. Os fabricants de miniordinadors y ordinadors centrals d'aquella epoca adoptoron os suyos propios programas de desembolique d'os suyos propios cercuitos integratos ta mirar d'actualizar as suyas antigas arquitecturas y producioron microprocesadors con un chuego d'instruccions que aseguravan a compatibilidat con o software d'os suyos modelos antigos.

As anteriors cheneracions de CPUs heban estato implementatas como un conchunto de components discretos y numerosos circuits integratos sobre un u mas circuitos impresos. D'atra man, os microprocesadors son construitos con un chicot numero de circuitos integratos, por un regular un nomás, con un nivel muit alto d'integración (VLSI de Very Large Scale Integration). A mida redueita d'as CPUs son o resultato d'estar implementatas sobre un unico bloque de material semiconductor (die), de traza que o factor de forma leva un tiempo de commutación mas chicot a la vegata que disminuye a capacitancia parasita d'as puertas.

Isto ha feito que os microprocesadors sincronso tiengan freqüencias de reloch dende bellas decenas de megahertzs dica bells gigahertzs. Amás a mas, a mida que a evolución d'a tecnolochía ha permitito a construcción de transistors de mida muit chicota sobre un cercuito integrato, a complexidat y o numero de transistors que contiene una CPU s'ha incrementato exponencialment. Ista tendencia ye descrita por a lai de Moore, que ha contrimostrato estar prou exacta en as suyas prediccions sobre o creixemient d'a complexitat d'as CPUs y d'atros tipos de cercuitos integratos.

Mientres que a complexitat, a mida, a construcción y a forma cheneral d'as CPUs ha cambeyato muitismo en os zaguers seisanta anyos, cal remarcar que o disenyo de base y a función no han cambeyato guaire. Quaise totas as CPUs actuals pueden estar descritas de traza precisa como maquinas con programa almadazenato de von Neumann. Mientres que a debandita lei de Moore contina estando valida han prencipiato a apareixer qüestions arredol d'os limites d'os cercuitos integratos de transistors. A extrema miniaturización d'as puertas electronicas ha feito que bells efectos antis poco intresants s'haigan tornato cada vegata mas importants, en son eixemplos a electromigración (a degradación progresiva d'as interconexions metalicas que comporta una perduga d'a fiabilidat d'os cercuitos integratos) y as corrients de fuyita (que son as responsables d'un sobreconsumo d'enerchía electrica). Istos nuevos problemas son entre muitos d'atros, bell uns d'os factors que han levato a os investigadors a la rechira de nuevas tecnolochías como a computación quantica a la vegata que s'abanza en a utilización d'a computación paralela y d'atros metodos que estendillan a utilización d'o modelo clasico de von Neumann.

Os recients procesadors multi nuclio contan con a presencia de quantos nuclios aintro d'un solo cercuito integrat, a suya eficacia pende muito d'a topolochía d'a interconexión entre os nuclios. Bellas nuevas aproximacions como a superposición d'a memoria (en anglés memory stacking) son en estudeyo y habrían de conducir a una millora d'o rendimiento. As previsions basatas en a tendencia d'os zaguers 10 anyos indicarían que os procesadors habrían de blincar d'o petaflop arredol de l'anyo 2010 ta os servidors y o 2012 en o caso d'os ordinadors personals. O supercomputador melitar IBM Roadrunner estió o primero en trescruzar ista barrera en chunio de 2008[6] y poco dimpués, en noviembre d'o mesmo anyo, o supercomputador Jaguar de Cray Inc. tamién lo fació.[7]

Elementos[editar | editar código]

Os procesadors quasi siempre son en forma de Circuito Integrato

Os microprocesadors modernos son integratos por millons de transistors y atros components empaquetatos en una capsula de grandaria variable seguntes as necesidatz de l'aplicación d'a CPU y que van actualment dende a grandaria d'un grano de lentella dica o de quasi una galleta. As partis lochicas que componen un microprocesador son, entre atras:

Unidat aritmetico-lochica[editar | editar código]

A unidat aritmetico-lochica, UAL u ALU (en anglés Arithmetic Logical Unit) realiza una operación seguntes o "codigo d'operación" (en anglés operation code) indicato por a Unidat de Control. Ista operación puet estar aritmetica (suma, resta, divisió u multiplicación), lochica (AND, OR, XOR..), u un desplazamiento d'os bits d'a variable (shift).

Unidat de control[editar | editar código]

A unidat de control ye una unidat incluyita en a CPU encargata de leyer as instruccions maquina almadazenatas en a memoria prencipal y de chenerar os sinyals de control necesarios ta controlar y coordinar a resta d'as unidat funcionals d'un ordinador con o proposito de executar as instruccions leyitas.

Rechistros[editar | editar código]

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Ta más detalles, veyer l'articlo Rechistros d'a CPUveyer os articlos [[{{{2}}}]] y [[{{{3}}}]]veyer os articlos [[{{{4}}}]], [[{{{5}}}]] y [[{{{6}}}]]veyer os articlos [[{{{7}}}]], [[{{{8}}}]], [[{{{9}}}]] y [[{{{10}}}]].

Son chicotas unidatz que almadazenan datos d'o procesador, a capacidat d'os rechistros será una u una atra. Por eixemplo en arquitecturas de 64 bits, os rechistres son de 64 bits. En procesadors Pentium, son de 32 bits. Y en microcontroladors, gosan estar de 8 bits. Se pueden implementar con flip-flops u, actualment, con fichers de rechistros (Static RAM).

Memoria cache[editar | editar código]

Como l'acceso a memoria prencipal ye muit lento en comparación con as velocidatz d'o procesador, en procesadors con ciertas prestacions se gosa emplegar una memoria a meyo camín que mantiene una copia d'os datos de memoria, dita memoria cache, ta suavizar ista diferencia de velocidatz.

Caracteristicas[editar | editar código]

A CPU dota a l'ordinador d'a suya capacidat mas fundamental, a capacidat de programar-lo, y ye un d'os components absolutament necesarios ta montar qualsiquier ordinador chunto con os puertos de dentrata y salita. Una CPU puet estar integrada en un sistema como yera o caso d'os primers computadors u en un solo chip (SoC) y si ye asinas se diz microprocesador. En primerías d'os anyos 70 os microprocesadors cada vegata yeran mas complexos y poquet a poquet substituyoron a resta de disenyos que emplegaban diversos chips fendo que hue en día o termin procesador u CPU s'use habitualment ta referir-nos a qualsiquier microprocesador.

A forma y o disenyo d'as CPU han ito variando drasticament a o largo d'os anyos pero as caracteristicas basicas d'o funcionamiento en realidat no han variato tanto a o largo d'os anyos. As antigas CPU yeran montatas en computadors d'un solo proposito (por eixemplo una maquina expendedora de bebitas) ixo feba que calese disenyar una CPU especifica ta cada tipo de fairan encarecindo muito o cost, mas entabán s'aconseguiría fabricar CPU preparatas ta executar mas d'un programa estando o primer trango ta plegar a o que hue conoixemos como Computador Personal (PC). Con a expansión d'os transistors CMOS y l'uso d'os cercuitos integratos plegó a estandarización en a fabricación d'as CPU. Asinas, o cercuito integrato ha permitito ir aumentando a complexidat d'os microprocesadors continament (seguindo a lei de Moore) dica conseguir disenyar-los en chicotz espacios de nomás bells milimetros. A miniaturización y estandarización d'as CPU ha incrementato a presencia de dispositivos dichitals en a vida moderna luent d'as limitatas aplicacions d'as primeras UCP. Os microprocesadors modernos apareixen en quasi qualsiquier dispositivo, dende automobils dica ordinadors pasando por telofons mobils, reproductors de musica portatils u chuguets ta os ninos por eixemplo.

Os investigadors son estudeyando nuevos metodos de computación como a ordinador quantico, l'ampliación d'o paralelismo, y atras mas.

CPU en o PC moderno[editar | editar código]

Parametros significativos d'un procesador son l'amplo de banda d'o suyo bus, mesurato por un regular en bits, a freqüencia d'o ciclo de reloch, mesurata en hertzs y a grandaria d'a memoria cache mesurata en kilobytes.

Bi ha diversos fabricants de microprocesadors (bell uns d'ells son IBM, Intel, Zilog, Motorola, Cyrix, AMD). Como s'ha visto, a lo largo d'a historia y dende a suya primera implementación os microprocesadors han amillorato muitismo a suya capacidat pasando d'os antigos modelos Intel 8080, Zilog Z80, Motorola 6809 a os recients Intel Itanium, Transmeta Efficeon u Cell. Actualment os nuevos micros pueden tractar instruccions de dica 256 bits, habendo pasato anteriorment por os de 128, 64, 32, 16, etc.

Dende os anyos 60, quan comencipia o desembolique d'ista tecnolochía, a evolución d'o procesadors sigue alto u baixo a dita lai de Moore, que en resumen afirma que cada 18 mesos o numero de transistors que se pueden integrar en un microprocesador se duplica.

Funcionamento d'un procesador[editar | editar código]

Totz os datos procedents de qualsiquier periferico u unidat d'almadazenamiento d'o PC plegan a la memoria RAM. O microprocesador alavez ye capable de leyir a información contenita en istas adrezas de memoria en un orden determinato habitualment por o sistema operativo.

D'a RAM a la CPU se troba o dito bus de sistema que funciona a velocidatz muit altas (actualment entre 400-1066Mhz).

A CPU simplament procesa os datos y los torna a alzar en a RAM y o destín gracias a la suya conexión fisica con o procesador será capable de leyer de nuevo d'o bus de datos a posición de memoria deseyata.

Seguntes a velocidat d'o bus de sistema y un factor multiplicativo s'obtiene a freqüencia a la que treballa o procesador (ex: 200Mhz×4=800Mhz).

CPU (Control Process Unit) Unidat de control de proceso.

Caracteristicas:

  • A freqüencia de treballo d'o procesador gosa mesurar-se en GHz o MHz, (ye lo que os usuarios a soben y equivocadament dicen velocidat d'o sistema)
  • A cantidat de memoria cache interna de que disposa
  • Conchuntos de instruccions soportatas (3dNow, EM64T, ...)

'Tipos de conexión d'a CPU:'

  • Socket: Ista conexión ye la que emplegan a mayoría d'os ordinadors, gosa estar quadrata y ye plena de contactos menos en un d'os suyos extremos, a on que'n i manca un ta que asinas o procesador nomás pueda encaixar d'una manera. Tamién se gosa incorporar un disipador enchegato con pegamento termica y un ventilador dencima. No totz os procesadors encaixen en totz os sockets, por exemple os procesadors AMD Athlon Socket 939 no encaixen en un Socket LGA 775 (socket unicament aplicable a una CPU Intel), mientres que os procesadors Intel no son compatibles a un Socket 939.

Slot:

  • 1 (Intel)
  • A (AMD)

Os slots apareixioron en zaguerías d'os anyos 90. Utilizaban como CPU una especie de cartucho que necesitaba una ranura especial ta ficar-ie a CPU y yeran diferents entre Intel y AMD.

  • A CPU utiliza rechistros.
  • A CPU ye muit cara encara que gracias a lai de Moore baixa a escape de pre. Os pres d'a CPU vienen marcatos mas que mas por a cheneración a la que perteneixe o procesador, dimpués un segundo factor decisivo será a velocidat d'o reloch.

L'arquitectura d'a CPU puet estar:

  • RISC:(Reduced Instruction Set Computer)

A filosofía d'os procesadors RISC apareixió d'a necesidat d'aumentar a eficacia d'as CPU, ye basata en l'arquitectura CISC y consiste en treballar con instruccions mas simplas, ixo permite que os procesadors sían mas rapedos y eficients pero tamién fa que as CPU pendan de compiladors mas complexos. Bells modelos que la usan son PowerPC (MAC), SPARC

  • CISC:(Complex Instruction Set Computer)

Estió a primera arquitectura de CPUs, os suyos inicios se remontan a la decada d'os 1960 y 1970, ye prou economica, tien pocas errors, a suya arquitectura ye muit complexa, o suyo sistema de treballo se basa en microprogramación y as instruccions son decodificatas internament y executatas con una serie de microinstruccions almadazenatas en a ROM. La usan Intel y AMD a ran externo.

Overcloking: Se puet incrementar a la fuerza a velocidat de relloch d'a CPU. Encara que os fabricants no lo aconsellan asinas se puet aconseguir un mayor rendimiento de l'ordinador ya que cal para cuenta que ye o ritmo d'os ciclos de reloch o que marca o ritmo en què l'ordinador procesa as instruccions. o prencipal efecto negativo de l'overclocking ye que reduce substancialment o tiempo de vida d'o procesador.

CPU Mobile: Gosa estar emplegata por os ordinadors portatils y ye intresant porque desactiva as partis d'a CPU que no emplega conseguindo asinas conservar mas enerchía en a batería.

Doble nuclio vs Hyper-Threading[editar | editar código]

Un processador single-threaded puet executar nomás una seqüencia d'instruccions (thread) a o mesmos tiempo de forma succesiva. Asinas iste tipo de procesadors son poco apropiatos ta entornos multitarea encara que debito a la dificultat ta serializar o disenyo d'os procesadors HyperThreading han estato emplegatos poco dica l'actualidat.

Un procesador con tecnolochía HyperThreading puet executar en un solo bus d'adrezas a o menos dos seqüencias de traza paralela conseguindo aproveitar millor os recursos.

En l'actualidat os procesador con tecnolochía de nuclio doble (Dual Core) contienen 2 nuclios d'execución. Por tanto se consigue a execución paralela real d'as dos seqüencias. En executar 2 seqüencias, cadaguna ferá servir un nuclio d'execución independient, concepto diferent a o HyperThreading. Asinas por eixemplo un procesador con nuclio doble y tecnolochía HyperThreading de 2 brancas permite executar 4 seqüencias quasi en paralelo obtenindo asinas un mayor rendimiento.

Procesadors vectorials y o SIMD[editar | editar código]

Un menos común pero cada vegata mas important paradigma de CPU (y de fet, de computación en cheneral) tracta con vectors. Como diz o suyo nombre, os procesadors vectorials s'ocupen de múltiples piezas de datos en o contexto d'una instrucción, isto contrasta con os procesadors escalars, que tractan una pieza de dato por cada instrucción. Istos dos esquemas d'ocupar-se d'os datos son por un regular referitos respectivament como SISD (Single Instruction, Single Data, en aragonés Simple Instrucción, Simple Dato) y SIMD (Single Instruction, Multiple Data, en aragonés Simple Instrucción, Multiples Datos). A gran utilidat de creyar CPUs que s'ocupen de vectors de datos radica en a optimización de tareas que gosan requerir a mesma operación, por eixemplo, una suma, u un producto escalar, a estar realizata en un gran conchunto de datos. Bells eixemplos clasicos d'istos tipos de tareas son as aplicacions multimedia (imachens, vidio, y sonito), asinas como muitos tipo de tareas scientificas y d'incheniería. Mientres que una CPU escalar ha de completar tot o proceso de leyer, decodificar, y executar cada instrucción y valor en un conchunto de datos, una CPU vectorial puet realizar una simple operació en un comparativament gran conchunto de datos con una sola instrucción. Ixo, prou que sí, ye nomás posible quan l'aplicación gosa requerir muitos pasos que apliquen una operación a un conchunto gran de datos. A mayoría d'o primers CPU vectorials, como o Cray-1, yeran asociatos quasi exclusivament con aplicacions d'investigación scientifica y criptografia. Manimenos, a mida que a multimedia se desplazó en gran parti a medios dichitals, ha gosato estar significativa a necesidat d'una cierta forma de SIMD en CPUs de proposito cheneral. Poco dimpués que prencipiase a estar común incluyir unidatz de coma flotant en procesadors d'uso cheneral, tamién prencipioron a apareixer especificacions y implementacions d'unidatz d'execución SIMD ta as CPU d'uso cheneral. Bellas d'istas primeras especificacions SIMD, como o MMX de Intel yeran nomás ta numers enters. Ixo demostró estar un impedimento significativo ta bells desembolicadors de software, ya que muitas d'as aplicacions que se beneficiaban d'o SIMD tractaban mas que mas con numers de coma flotant. Progresivament, istos primers disenyos fuoron refinatos y refeitos en bella d'as comuns, modernas especificacions SIMD, que por un regular son asociatas a un ISA. Bells eixemplos modernos notables son o SSE de Intel y o AltiVec relacionato con o PowerPC (tamién conoixito como VMX).

Referencias[editar | editar código]

  1. Primer borrador d'un informe sobre l'EDVAC John von Neumann, (1945). Stanford University.
  2. Encara que l'EDVAC fue dissenyato bells anyos dimpués de que l'ENIAC estase en construcción, en 1948 l'ENIAC fue dotato d'a funcionalidat d'almadazenar programas, antis d'a finalización de l'EDVAC (1949), a tamas d'o feito d'haber estato descartata d'o disenyo a causa d'os costos y a calendata de finalización
  3. A Third Survey of Domestic Electronic Digital Computing Systems Weik, Martin H. (1961). Ballistic Research Laboratories.
  4. Architecture of the IBM System/360. Amdahl, G. M., Blaauw, G. A., & Brooks, F. P. Jr. (1964) IBM Research.
  5. "LSI-11 Module Descriptions" LSI-11, PDP-11/03 Manual de l'usuari. Maynard, Massachusetts: Digital Equipment Corporation. pàg. 4–3. Digital Equipment Corporation (3ª edición, 1976).
  6. Computer science reaches historic breakthrough
  7. Oak Ridge National Laboratory's Cray XT5 "Jaguar" Supercomputer

Se veiga tamién[editar | editar código]

Vinclos externos[editar | editar código]

Disenyo de microprocesadors