Cada dispositivo informático tiene una CPU.

Es posible que haya oído hablar de este término tecnológico antes, pero ¿qué es exactamente? ¿Qué es una CPU y cómo funciona?

En este artículo para principiantes, aprenderá los conceptos básicos sobre lo que realmente es una CPU, y le daré una descripción general de cómo funciona.

¿Qué es una CPU y dónde se encuentra en un ordenador?

CPU es la abreviatura de Unidad Central de Procesamiento. También se le conoce como procesador o microprocesador.

Es una de las piezas de hardware más importantes en cualquier sistema de computación digital, si no la más importante.

Dentro de una CPU hay miles de transistores microscópicos, que son pequeños interruptores que controlan el flujo de electricidad a través de los circuitos integrados.

Encontrarás la CPU ubicada en la placa base de un ordenador.

La placa base de un ordenador es la placa de circuito principal dentro de un ordenador. Su trabajo es conectar todos los componentes de hardware juntos.

Conocido a menudo como el cerebro y el corazón de todos los sistemas digitales, una CPU es responsable de hacer todo el trabajo. Realiza todas las acciones que hace un ordenador y ejecuta programas.

¿Qué son los programas informáticos y dónde se almacenan?

Hay un programa para todo lo que hace una CPU.

Tienes un programa que te permite usar tu navegador web o un procesador de textos. Tiene uno que realiza operaciones matemáticas en una calculadora o le permite escribir letras y caracteres en un teclado. Y hay programas que administran hacer clic y seleccionar elementos con el mouse de un ordenador y presionar el panel táctil de su ordenador portátil.

Sea lo que sea, existe un programa para todas las actividades informáticas.

Los programas son conjuntos de instrucciones que deben ejecutarse en orden secuencial y lógico y seguirse con precisión paso a paso.

Están escritos en un lenguaje legible por humanos, un lenguaje de programación, por un programador.

Las computadoras no entienden los lenguajes de programación directamente, por lo que deben traducirse a una forma que sea más fácil de entender.

Esa forma se llama lenguaje de máquina o binario.

Binario es un sistema numérico de base dos. Se compone de sólo dos números: 0 y 1.

Esto refleja y se relaciona bien con los únicos dos estados posibles que tienen los transistores para controlar el flujo y reflujo de la electricidad: están encendidos (1) o apagados (0).

Entonces, bajo el capó, los programas se almacenan como secuencias de bits. Los bits son otro nombre para los dígitos binarios (secuencias de 1 y 0).

Los programas se almacenan de forma permanente y a largo plazo en un dispositivo de almacenamiento, ya sea un HDD (unidad de disco duro) o SSD (unidad de estado sólido).

Estos son tipos de memoria no volátiles, lo que significa que almacenan datos incluso cuando no hay energía.

Sin embargo, mientras un programa está en funcionamiento y en uso, todos sus datos se almacenan en la memoria principal, primaria o RAM (memoria de acceso aleatorio).

Este tipo de memoria es volátil y todos los datos se pierden cuando se corta la alimentación.

¿Qué hace una CPU?

En pocas palabras, una CPU es responsable de manejar el procesamiento de operaciones lógicas y matemáticas y ejecutar las instrucciones que se le dan.

Puede ejecutar millones de instrucciones por segundo, pero solo puede ejecutar una instrucción a la vez.

Primero recibe algún tipo de entrada, generalmente de un dispositivo de entrada (como una pantalla de monitor, un teclado, un mouse o un micrófono) o de un programa de software de aplicación/sistema (como su navegador web o sistema operativo).

Entonces la CPU se encarga de cuatro tareas:

- Obtener instrucciones de la memoria, para saber cómo manejar la entrada y conocer las instrucciones correspondientes para los datos de entrada en particular que recibió. Específicamente, busca la dirección de la instrucción correspondiente y reenvía la solicitud a la RAM. La CPU y la RAM trabajan constantemente juntas.
- Decodificar o traducir las instrucciones a una forma que la CPU pueda entender, que es lenguaje de máquina (binario).
- Ejecutar y llevar a cabo las instrucciones dadas.
- Almacenar el resultado de la ejecución en la memoria para su posterior recuperación cuando se solicite. Esto también se llama escribir en la memoria.
Finalmente, hay una salida de algún tipo, como imprimir algo en la pantalla.

El proceso descrito anteriormente se denomina ciclo de obtención y ejecución y ocurre millones de veces por segundo.

Las partes principales de una CPU

Ahora que conoce las tareas básicas que realiza una CPU para cada operación que ocurre en una computadora, ¿cuáles son las partes de la CPU que ayudan a realizar ese trabajo?

A continuación se muestran algunos de los componentes importantes que contiene:

- CU (abreviatura de Unidad de control). Regula el flujo de entrada y salida. Es la parte que busca y recupera las instrucciones de la memoria principal y luego las decodifica.
- ALU (abreviatura de Unidad Lógica Artitmética). La parte donde ocurre todo el procesamiento. Aquí es donde se realizan todos los cálculos matemáticos, como la suma, la resta, la multiplicación y la división, así como todas las operaciones lógicas para la toma de decisiones, como la comparación de datos.
- Registros. Una ubicación de memoria extremadamente rápida. Los datos y las instrucciones que se procesan actualmente durante el ciclo de obtención y ejecución se almacenan allí para que el procesador pueda acceder a ellos rápidamente.

¿Qué son los núcleos de CPU?

Anteriormente aprendió que una CPU generalmente puede realizar solo una acción a la vez.

Ejecuta una instrucción a la vez y lo hace con la ayuda de núcleos físicos.

Esencialmente, un núcleo es una CPU en sí misma, un dispositivo separado dentro del chip principal de la CPU. Esto significa que tiene la capacidad de hacer una sola cosa a la vez.

Sin embargo, los ordenadores modernos tienen la capacidad de admitir más de un núcleo dentro del chip principal.

Cuantos más núcleos tiene una CPU, mayor es la potencia de cálculo y más tareas se pueden ejecutar y completar simultáneamente, lo que convierte a la CPU en una multitarea en serie.

Por ejemplo, hay CPU de doble núcleo, lo que significa que hay dos CPU en el mismo chip y pueden ejecutar dos instrucciones al mismo tiempo.

Las CPU de cuatro núcleos significan que hay cuatro CPU en el mismo chip, las CPU de seis núcleos significan que hay seis núcleos, y así sucesivamente.

¿Qué es el hiperprocesamiento?

Las CPU modernas también admiten una tecnología llamada hyperthreading.

La forma en que esto funciona es que un solo núcleo físico aparece como múltiples núcleos físicos, lo que hace que el sistema operativo piense que hay más núcleos de los que realmente hay. Esto, a su vez, hace que el ordenador piense que tiene más poder del que realmente tiene.

Entonces, además de los núcleos físicos mencionados en la sección anterior, también existen estos núcleos virtuales, o subprocesos, como también se les llama.

No son núcleos físicos reales, pero parecen serlo.

La combinación de núcleos físicos y virtuales hace que el tiempo de ejecución de los programas sea aún más rápido y le da a la CPU aún más poder de cómputo.

 

 

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Fuente: Aquí