Blogia
lenin2000

investigacion 4

Procesador

El procesador (CPU, por Central Processing Unit o Unidad Central de Procesamiento), es por decirlo de alguna manera, el cerebro del ordenador. Permite el procesamiento de información numérica, es decir, información ingresada en formato binario, así como la ejecución de instrucciones almacenadas en la memoria.

El primer microprocesador (Intel 4004) se inventó en 1971. Era un dispositivo de cálculo de 4 bits, con una velocidad de 108 kHz. Desde entonces, la potencia de los microprocesadores ha aumentado de manera exponencial. ¿Qué son exactamente esas pequeñas piezas de silicona que hacen funcionar un ordenador?

 

Funcionamiento

El procesador (denominado CPU, por Central Processing Unit) es un circuito electrónico que funciona a la velocidad de un reloj interno, gracias a un cristal de cuarzo que, sometido a una corriente eléctrica, envía pulsos, denominados "picos". La velocidad de reloj (también denominada ciclo), corresponde al número de pulsos por segundo, expresados en Hertz (Hz). De este modo, un ordenador de 200 MHz posee un reloj que envía 200.000.000 pulsos por segundo. Por lo general, la frecuencia de reloj es un múltiplo de la frecuencia del sistema (FSB, Front-Side Bus o Bus de la Parte Frontal), es decir, un múltiplo de la frecuencia de la placa madre.

Con cada pico de reloj, el procesador ejecuta una acción que corresponde a su vez a una instrucción o bien a una parte de ella. La medida CPI (Cycles Per Instruction o Ciclos por Instrucción) representa el número promedio de ciclos de reloj necesarios para que el microprocesador ejecute una instrucción. En consecuencia, la potencia del microprocesador puede caracterizarse por el número de instrucciones por segundo que es capaz de procesar. Los MIPS (millions of instructions per second o millones de instrucciones por segundo) son las unidades que se utilizan, y corresponden a la frecuencia del procesador dividida por el número de CPI.

Desde el punto de vista funcional, un microprocesador es un circuito integrado que incorpora en su interior una unidad central de proceso (CPU) y todo un conjunto de elementos lógicos que permiten enlazar otros dispositivos como memorias y puertos de entrada y salida (I/O), formando un sistema completo para cumplir con una aplicación específica dentro del mundo real. Para que el sistema pueda realizar su labor debe ejecutar paso a paso un programa que consiste en una secuencia de números binarios o instrucciones, almacenándolas en uno o más elementos de memoria, generalmente externos al mismo. La aplicación más importante de los microprocesadores que cambió totalmente la forma de trabajar, ha sido la computadora personal o microcomputadora.

El microprocesador o simplemente procesador, es el circuito integrado más importante, de tal modo, que se le considera el cerebro de una computadora. Está constituido por millones de transistores integrados. Puede definirse como chip, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles o en ocasiones millones, según su complejidad, de elementos llamados transistores cuyas interacciones permiten realizar las labores o funciones que tenga encomendado el chip.

Así mismo, es la parte de la computadora diseñada para llevar a cabo o ejecutar los programas. Éste ejecuta instrucciones que se le dan a la computadora a muy bajo nivel realizando operaciones lógicas simples, como sumar, restar, multiplicar o dividir. Se ubica generalmente en un zócalo específico en la placa o tarjeta madre y dispone para su correcto y estable funcionamiento de un sistema de refrigeración (generalmente de un ventilador montado sobre un disipador de metal térmicamente muy conductor).

Rapidez de reloj CPU

La Velocidad del Procesador es afectada por:

Reloj del Sistema = Un pulso electrónico usado para sincronizar


El procesamiento.

(Entre pulso y pulso solamente puede tener lugar una sola acción).

Medido en megahertz (MHz) dónde 1 MHz= 1 millón de ciclos por segundo o giga Hertz (GHz) donde 1 GHz = 1 ciclos de mil millones por segundo.

De esto es lo que están hablando cuando dicen que una computadora es una máquina de 2.4 GHz .La velocidad de su reloj es de 2.4 mil millones de ciclos por segundo.

Cuanto más grande el número = más rápido el procesamiento

Reloj del sistema

El reloj de una computadora se utiliza para dos funciones principales:

1. Para sincronizar las diversas operaciones que realizan los diferentes subcomponentes del sistema informático.

2. Para saber la hora.

El reloj físicamente es un circuito integrado que emite una cantidad de pulsos por segundo, de manera constante. Al número de pulsos que emite el reloj cada segundo se llama Frecuencia del Reloj.

La frecuencia del reloj se mide en Ciclos por Segundo, también llamados Hertzios, siendo cada ciclo un pulso del reloj. Como la frecuencia del reloj es de varios millones de pulsos por segundo se expresa habitualmente en Megahercios.

El reloj marca la velocidad de proceso de la computadora generando una señal periódica que es utilizada por todos los componentes del sistema informático para sincronizar y coordinar las actividades operativas, evitando el que un componente maneje unos datos incorrectamente o que la velocidad de transmisión de datos entre dos componentes sea distinta.

Cuanto mayor sea la frecuencia del reloj mayor será la velocidad de proceso de la computadora y podrá realizar mayor cantidad de instrucciones elementales en un segundo.

El rango de frecuencia de los microprocesadores oscila entre los 4,77 megahercios del primer PC diseñado por IBM y los 200 megahercios de las actuales computadoras basadas en los chips Intel Pentium.

Energía de trabajo

.2.4.1. La alimentación eléctrica.

La tensión de alimentación empleada por un microprocesador es importante, debido a una serie de razones:

  • El consumo eléctrico está directamente relacionado con la disipación de calor por el microprocesador: a mayor voltaje, mayor cantidad de calor generada.
  • La reducción en el consumo de energía es un tema de enorme interés en los últimos tiempos, especialmente en relación con los ordenadores portátiles y otros sistemas de autonomía limitada.

Los microprocesadores generalmente suelen tener un voltaje interno y otro externo. El voltaje externo, el mismo que emplea la placa base, suele tener valores interiores a los 3 V o incluso menos.

El voltaje interno, el del núcleo del microprocesador, varía en función de cada modelo y cada vez es menor debido a diseños cada día más optimizados. Suele oscilar entre los 3,3 V y 1 V de algunos microprocesadores recientes.

Capacidad

Dependiendo del tipo de procesador y su velocidad, se obtendrá un mejor o peor rendimiento. La velocidad de los procesadores se mide en Megahertz (MHZ = millones de ciclos por segundo), este parámetro indica el número de ciclos de instrucciones que el procesador realiza por segundo, pero solo sirve para compararlo con procesadores del mismo tipo, por ejemplo un procesador 586 de 133 MHz no es más rápido que un Pentium de 100 MHz.

Disipación de calor

Un disipador es un elemento físico, sin partes móviles, destinado a eliminar el exceso de calor de cualquier elemento.

Su funcionamiento se basa en la segunda ley de la termodinámica, transfiriendo el calor de la parte caliente que se desea disipar al aire. Este proceso se propicia aumentando la superficie de contacto con el aire permitiendo una eliminación más rápida del calor excedente.

Un disipador extrae el calor del componente que refrigera y lo evacua al exterior, normalmente al aire. Para ello se necesita una buena conducción de calor a través del mismo, por lo que se suelen fabricar de aluminio por su ligereza, pero también de cobre, mejor conductor del calor, pero más pesado.

En el caso habitual, el disipador está en íntimo contacto con el dispositivo que refrigera, empleando grasa de silicona o láminas termo conductoras para asegurar una baja resistencia térmica entre el componente y el disipador. Para evacuar el calor al ambiente, se aumenta la superficie del disipador mediante aletas o varillas, cuyo diseño varía dependiendo de si existe circulación forzada del aire o sólo convección natural.

El acabado suele ser negro para mejorar la radiación, pero muchas veces se deja el metal expuesto y únicamente se protege de la corrosión. El acabado no debe aumentar la resistencia térmica.

Tamaño de palabra

En el contexto de la informática, una palabra es una cadena finita de bits que son manejados como un conjunto por la máquina. El tamaño o longitud de una palabra hace referencia al número de bits contenidos en ella, y es un aspecto muy importante al momento de diseñar una arquitectura de computadores.

El tamaño de una palabra se refleja en muchos aspectos de la estructura y las operaciones de las computadoras. La mayoría de los registros en un ordenador normalmente tienen el tamaño de la palabra. El valor numérico típico manipulado por un ordenador es probablemente el tamaño de palabra. La cantidad de datos transferidos entre la CPU del ordenador y el sistema de memoria a menudo es más de una palabra. Una dirección utilizada para designar una localización de memoria a menudo ocupa una palabra.

Los ordenadores modernos normalmente tienen un tamaño de palabra de 16, 32 ó 64 bits. Muchos otros tamaños se han utilizado en el pasado, como 8, 9, 12, 18, 24, 36, 39, 40, 48 y 60 bits, el slab es uno de los ejemplos de uno de los primeros tamaños de palabra. Algunos de los primeros ordenadores eran decimales en vez de binarios, típicamente teniendo un tamaño de palabra de 10 ó 12 dígitos decimales y algunos de los primeros ordenadores no tenían palabras una longitud de palabra fija.

 

32 bits

En arquitectura de computadoras, 32 bits es un adjetivo usado para describir enteros, direcciones de memoria u otras unidades de datos que comprenden hasta 32 bits (4 octetos) de ancho, o para referirse a una arquitectura de CPU y ALU basadas en registros, bus de direcciones o bus de datos de ese ancho.

32 bits es también un término dado a una generación de computadoras en las cuales los procesadores eran de 32 bits.

Un campo de almacenamiento de 32 bits permite 232 combinaciones posibles. Debido a esto, el rango de valores naturales que pueden ser almacenados en 32 bits es de 0 hasta 4.294.967.295 (que es 232 − 1). Para enteros con signo, utilizando el complemento a dos, el rango es desde −2.147.483.648 ( − 232 − 1) hasta +2.147.483.647 (232 − 1 − 1). Estos rangos delimitan los sistemas de numeración comunes que utilizan 32 bits, tales como las direcciones IP ó las fechas POSIX (provocando el efecto 2038).

Los buses de datos y de direcciones son usualmente más anchos que 32 bits, a pesar de que éstas se almacenen y manipulen internamente en el procesador como cantidades de 32 bits. Por ejemplo, el Pentium Pro es un procesador de 32 bits, pero el bus de direcciones externo tiene un tamaño de 36 bits, y el bus de datos externo de 64 bits.

 

64 bits

En arquitectura de computadoras, 64 bits es un adjetivo usado para describir enteros, direcciones de memoria u otras unidades de datos que comprenden hasta 64 bits (8 octetos) de ancho, o para referirse a una arquitectura de CPU y ALU basadas en registros, bus de direcciones o bus de datos de ese ancho.

Los microprocesadores de 64 bits han existido en las supercomputadoras desde 1960 y en servidores y estaciones de trabajo basadas en RISC desde mediados de los años 1990. En 2003 empezaron a ser introducidos masivamente en las computadoras personales (previamente de 32 bits) con las arquitecturas x86-64 y los procesadores PowerPC G5.

Aunque una CPU puede ser internamente de 64 bits, su bus de datos o bus de direcciones externos pueden tener un tamaño diferente, más grande o más pequeño y el término se utiliza habitualmente para describir también el tamaño de estos buses. Por ejemplo, muchas máquinas actuales con procesadores de 32 bits usan buses de 64 bits (p.ej. el Pentium original y las CPUs posteriores) y pueden ocasionalmente ser conocidas como "64 bits" por esta razón. El término también se puede referir al tamaño de las instrucciones dentro del conjunto de instrucciones o a cualquier otro elemento de datos (p.ej. las cantidades de 64 bits de coma flotante de doble precisión son comunes). Sin más calificaciones, sin embargo, la arquitectura de las computadoras de 64 bits tiene integrados registros que son de 64 bits, que permite soportar (interna y externamente) datos de 64 bits.

 

Núcleos

En informática, un núcleo o kernel (de la raíz germánica Kern) es un software que actúa de sistema operativo.[1] [2] Es el principal responsable de facilitar a los distintos programas acceso seguro al hardware de la computadora o en forma más básica, es el encargado de gestionar recursos, a través de servicios de llamada al sistema. Como hay muchos programas y el acceso al hardware es limitado, también se encarga de decidir qué programa podrá hacer uso de un dispositivo de hardware y durante cuánto tiempo, lo que se conoce como multiplexado. Acceder al hardware directamente puede ser realmente complejo, por lo que los núcleos suelen implementar una serie de abstracciones del hardware. Esto permite esconder la complejidad, y proporciona una interfaz limpia y uniforme al hardware subyacente, lo que facilita su uso al programador.

Cuando se aplica voltaje al procesador de un dispositivo electrónico, éste ejecuta un reducido código en lenguaje ensamblador localizado en una dirección concreta en la memoria ROM (dirección de reset) y conocido como reset code, que a su vez ejecuta una rutina con la que se inicializa el hardware que acompaña al procesador. También en esta fase suele inicializarse el controlador de las interrupciones. Finalizada esta fase se ejecuta el código de arranque (startup code), también código en lenguaje ensamblador, cuya tarea más importante es ejecutar el programa principal (main)) del software de la aplicación.[3]

¿Y esta publicidad? Puedes eliminarla si quieres.

0 comentarios

¿Y esta publicidad? Puedes eliminarla si quieres
¿Y esta publicidad? Puedes eliminarla si quieres