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Arquitectura del microprocesador

Prof. Ing. Marco Aurelio Porro Chulli.MICROPROCESADORES

IMAGEN DE UN MICROPROCESADOR

Arquitectura del Microprocesador

DEFINICIONEl microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital. En otras palabras, el microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan clculos bajo un programa de control.

El microprocesador es algunas veces llamado unidad micro procesadora (MPU). En otras palabras, el microprocesador es una unidad procesadora de datos.

Partes del Microprocesador.Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en s, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidacin por el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zcalo de la placa base.

Memoria cach: es una memoria ultrarrpida que emplea el procesador para tener alcance directo a ciertos datos que predeciblemente sern utilizados en las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo as el tiempo de espera para adquisicin de datos.

Partes del Microprocesador.Coprocesador matemtico: unidad de coma flotante. Es la parte del micro especializada en esa clase de clculos matemticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip. Esta parte est considerada como una parte lgica junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.

Registros: son bsicamente un tipo de memoria pequea con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en cada procesador. Un grupo de registros est diseado para control del programador y hay otros que no son diseados para ser controlados por el procesador pero que la CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta y dos registros.

Partes del Microprocesador.Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones estn almacenados en memoria, y el procesador las accede desde all. La memoria es una parte interna de la computadora y su funcin esencial es proporcionar un espacio de almacenamiento para el trabajo en curso.

Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es anlogo a una lnea de telfono. Cualquier parte de la circuitera de la computadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un nmero de puerto que el procesador utiliza como si fuera un nmero de telfono para llamar circuitos o a partes especiales.

Funcionamiento del Microprocesador.Desde el punto de vista lgico, singular y funcional, el microprocesador est compuesto bsicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmtico-lgica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad en coma flotante.

El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como nmeros binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecucin de las instrucciones se puede realizar en varias fases:

PreFetch, pre lectura de la instruccin desde la memoria principal.Fetch, envo de la instruccin al decodificador.Decodificacin de la instruccin, es decir, determinar qu instruccin es y por tanto qu se debe hacer.Lectura de operandos (si los hay).Ejecucin, lanzamiento de las mquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.

Funcionamiento del Microprocesador.El microprocesador posee un arreglo de elementos metlicos que permiten la conexin elctrica entre el circuito integrado que conforma el microprocesador y los circuitos de la placa base. Dependiendo de la complejidad y de la potencia, un procesador puede tener desde 8 hasta ms de 2000 elementos metlicos en la superficie de su empaque. El montaje del procesador se realiza con la ayuda de unzcalo de CPU soldado sobre la placa base. Generalmente distinguimos tres tipos de conexin:PGA:Pin Grid Array: La conexin se realiza mediante pequeos alambres metlicos repartidos a lo largo de la base del procesador introducindose en la placa base mediante unos pequeos agujeros, al introducir el procesador, una palanca anclar los pines para que haga buen contacto y no se suelten.BGA:Ball Grid Array: La conexin se realiza mediante bolas soldadas al procesador que hacen contacto con el zcaloLGA:Land Grid Array: La conexin se realiza mediante superficies de contacto lisas con pequeos pines que incluye la placa base.

BUSES DEL PROCESADOR

QU ES UN BUS?El bus (o canal) es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de un ordenador o entre ordenadores. Est formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores adems de circuitos integrados.

Componentes de una computadoraInformticaLa funcin del bus es la de permitir la conexin lgica entre distintos subsistemas de un sistema digital, enviando datos entre dispositivos de distintos rdenes: desde dentro de los mismos circuitos integrados, hasta equipos digitales completos que forman parte de superordenadores.

La mayora de los buses estn basados en conductores metlicos por los cuales se trasmiten seales elctricas que son enviadas y recibidas con la ayuda de integrados que poseen una interfaz del bus dado y se encargan de manejar las seales y entregarlas como datos tiles. Las seales digitales que se trasmiten son de datos, de direcciones o seales de control.

BUSES DEL PROCESADOR

CPUMemoriaRAMBuses

TecladoPantallaImpresoraDisco Duro

TIPOS DE BUSESEl bus de datos son las lneas de comunicacin por donde circulan los datos externos e internos del microprocesador.

El bus de direcciones lnea de comunicacin por donde viaja la informacin especfica sobre la localizacin de la direccin de memoria del dato o dispositivo al que se hace referencia.

El bus de control lnea de comunicacin por donde se controla el intercambio de informacin con un mdulo de la unidad central y los dispositivos de entrada, salida, mixtos.

Bus de expansin:conjunto de lneas de comunicacin encargado de llevar el bus de datos, el bus de direccin y el de control a la tarjeta de interfaz (entrada, salida) que se agrega a la tarjeta principal

Bus del sistema:todos los componentes de la CPU se vinculan a travs del bus de sistema, mediante distintos tipos de datos el microprocesador y la memoria principal, que tambin involucra a la memoria cach de nivel 2. La velocidad de transferencia del bus de sistema est determinada por la frecuencia del bus y el ancho del mnimo

TIPOS DE BUSES

Imgenes de mircroprocesadores.

I3, I5, I7

Arquitectura del microprocesador

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