Què és i per a què serveix el microprocessador o CPU

També conegut com CPU o unitat central de processament, el microprocessador és un motor de càlcul complet que es fabrica en un sol xip de silici. També es coneix com el cor de qualsevol ordinador normal, ja sigui una màquina d'escriptori, un servidor o un ordinador portàtil.

Vols aprendre més sobre ell? No et perdis el nostre interessant article!

Índex de continguts

Què és un microprocessador?

Segurament el microprocessador que estiguis utilitzant en el teu equip sigui un Pentium, un AMD Ryzen o una de les generacions d'Intel Core i3, i5, i7 o i9. Aquests són els processadors més populars… però realment tots fan "aproximadament el mateix" (ho deixo entre cometes,.perquè hi ha tecnologies que el diferencien) i de la mateixa manera.

El primer microprocessador va ser el Intel 4004, introduït en 1971. No era molt poderós, ja que tot el que podia fer era sumar i restar, i només podia fer això a 4 bits alhora. Però va ser increïble que tot estigués en un xip.

El microprocessador s'allotja, generalment, a través d'un sòcol concret de la placa base de l'ordinador; i a què se li afegeix, per la seva estable i correcte funcionament, un sistema de refrigeració, que inclou un dissipador de calor i ventiladors, que s'encarreguen d'eliminar tot l'excedent de calor que absorbeix el dissipador.

Entre la càpsula de l'microprocessador i el dissipador, comunament s'utilitza pasta tèrmica per tal de fer més efectiva la conductivitat de la calor. A més, al mercat hi ha altres mètodes més moderns i amb més eficàcia, com la refrigeració líquida o l'ús de cèl·lules Peltier per a una major refrigeració, si bé aquestes pràctiques es fan servir gairebé en exclusiva per fer overclocking.

Per a què serveix un microprocessador?

Un microprocessador és un component que realitza les instruccions i tasques involucrades en el processament informàtic i és el "motor" que es posa en marxa quan encens l'equip. En un sistema informàtic, el microprocessador és la unitat central que executa i gestiona les instruccions lògiques que se li transmeten.

Un microprocessador està dissenyat per a executar operacions típiques com ara addició, sostracció, divisió, multiplicació, comunicació de dispositius i interprocesos, administració d'entrades, sortides, i més.

Està compost per circuits integrats que contenen milers de transistors, depenent de la potència de l'equip.

Els microprocessadors es classifiquen generalment segons el nombre d'instruccions que poden processar en un temps determinat, la freqüència de rellotge mesura megahertz i el nombre de bits utilitzats per instrucció.

Un microprocessador està dissenyat per realitzar operacions aritmètiques i lògiques que utilitzen petites àrees de retenció de nombres trucades registres.

Quan el teu ordinador està encès, el microprocessador rep la primera instrucció de el sistema bàsic d'entrada / sortida (BIOS) que ve amb l'equip com a part de la seva memòria.

Després d'això, la BIOS, o el sistema operatiu que la BIOS càrrega en la memòria de l'ordinador, "condueix" a l'microprocessador, donant-li instruccions perquè ho realitzi. Un microprocessador accepta dades binàries com a entrada i proporciona sortida després de processar-lo, segons les instruccions emmagatzemades en la memòria.

Què és un xip?

Un xip també es diu circuit integrat. Generalment és una petita i prima peça de silici sobre la qual s'han gravat els transistors que componen el microprocessador.

Un xip pot ser tan gran com una polzada en una banda i pot contenir desenes de milions de transistors. Els processadors més simples poden consistir en uns pocs milers de transistors gravats en un xip de pocs mil·límetres quadrats.

Com funciona un microprocessador?

Imatge de wikipedia

Un processador és el cervell d'un ordinador que consisteix bàsicament en una unitat aritmètica i lògica (ALU), una unitat de control i una matriu de registre.

Com el seu nom indica, ALU realitza totes les operacions aritmètiques i lògiques sobre les dades rebudes dels dispositius d'entrada o memòria.

La matriu de registre consisteix en una sèrie de registres com l'acumulador (A), B, C, D, etcètera, que actua com a ubicacions temporals de memòria d'accés ràpid per processar dades.

Per la seva banda, la unitat de control gestiona el flux d'instruccions i dades a tot el sistema.

Així que bàsicament, un microprocessador pren l'entrada dels dispositius connectats, la processa segons les instruccions donades en la memòria, i produeix la sortida.

Avantatges d'un microprocessador

• Baix cost: els microprocessadors estan disponibles a baix cost gràcies a la tecnologia de circuits integrats. El que redueix el cost d'un sistema informàtic. Alta velocitat: els xips de microprocessador poden treballar a molt alta velocitat gràcies a la tecnologia que s'utilitza en ells. És capaç d'executar milions d'instruccions per segon. Grandària: a causa de la tecnologia d'integració a gran escala i ultra gran escala, un microprocessador es fabrica amb una mida de superfície molt reduït. Això reduirà la mida de tot el sistema informàtic. Versàtil: els microprocessadors són molt versàtils, el mateix xip es pot utilitzar per a una sèrie d'aplicacions simplement canviant el programa (instruccions emmagatzemades en la memòria). Baix consum d'energia: els microprocessadors es fabriquen generalment utilitzant la tecnologia de semiconductors complementari d'òxid metàl·lic (CMOS), en la qual els MOSFETs (transistors d'efecte de camp de metall-òxid-semiconductor) treballen en les maneres de saturació i tall. Per tant, el consum d'energia és molt baix.

ET RECOMENDAMOSQué és el Vcore i com pots ajustar per baixar el consum de l'processador

• Menys generació de calor: comparats amb els dispositius de tubs de buit (vàlvula termo-iònica), els dispositius de semiconductors no emeten tanta calor. Fiable: els microprocessadors són molt fiables, i la taxa de fallades és molt inferior a mesura que s'utilitza la tecnologia de semiconductors. Portàtil: els dispositius o sistemes informàtics fabricats amb microprocessadors poden fer-se portàtils a causa de la reduïda grandària i baix consum d'energia.

Termes comuns usats en un microprocessador

Per entendre com funciona un microprocessador, és útil mirar cap a dins i aprendre sobre la lògica utilitzada per crear-ne un. En el procés també es pot aprendre sobre el llenguatge natiu d'un microprocessador i moltes de les coses que els enginyers poden fer per augmentar la velocitat d'un processador.

Aquests són alguns termes comuns que es fan servir en el camp dels microprocessadors:

el Bus

Un bus és un conjunt de conductors destinats a transmetre dades, adreces o informació de control a diferents elements d'un microprocessador. Usualment, un microprocessador tindrà 3 tipus de busos: Data Bus, Control Bus i Address Bus. Un processador de 8 bits utilitzarà un bus de 8 bits d'ample.

Conjunt d'instruccions

El conjunt d'instruccions és el grup de comandes que un microprocessador pot entendre. El conjunt d'instruccions és una interfície entre el maquinari i el programari. Una instrucció ordena a l'processador que canviï els transistors rellevants per fer algun processament de dades. Per exemple ADD A, B; s'utilitza per afegir dos nombres emmagatzemats en els registres A i B.

Longitud de paraula

Longitud de paraula és el nombre de bits al bus de dades intern d'un processador o és el nombre de bits que un processador pot processar alhora.

Per exemple, un processador de 8 bits tindrà un bus de dades de 8 bits, registres de 8 bits i processarà 8 bits alhora. Per a realitzar operacions de bits més alts (32 o 16 bits), dividirà això en una sèrie d'operacions de 8 bits.

memòria cau

La memòria cau és una memòria d'accés aleatori integrada en el processador. D'aquesta manera, el processador pot accedir a les dades de la memòria cau més ràpidament que amb una RAM normal. També es coneix com a "memòria de CPU". La memòria cau s'utilitza per emmagatzemar dades o instruccions a què el programari o programa fa referència amb freqüència durant l'operació. Així, augmentarà la velocitat total de l'operació.

Freqüència de rellotge

Els microprocessadors utilitzen un senyal de rellotge per controlar la velocitat a la qual s'executen les instruccions, sincronitzar altres components interns i controlar la transferència de dades entre ells. Per tant, la velocitat de rellotge es refereix a la velocitat a la qual un microprocessador executa les instruccions. Generalment, es mesura en hertzs i s'expressa en megahertzs (MHz), gigahertzs (GHz), etcètera.

Classificació dels microprocessadors

Els microprocessadors es poden classificar de la següent manera:

Longitud de paraula

Basant-nos en la longitud de paraula d'un processador, podem tenir processadors de 8 bits, 16 bits, 32 bits i 64 bits.

RISC - Conjunt d'instruccions reduïdes

RISC és un tipus d'arquitectura de microprocessador que utilitza un conjunt d'instruccions petites, de propòsit general i altament optimitzat, en lloc d'un conjunt d'instruccions més especialitzades com es troben en altres components.

ET RECOMENDAMOSCómo comprovar la temperatura de l'processador

RISC ofereix un alt rendiment sobre la seva arquitectura oposada CISC. En un processador, l'execució de cada instrucció requereix un circuit especial per carregar i processar les dades. Per tant, a l'reduir les instruccions, el processador farà servir circuits simples i un funcionament més ràpid.

Aquests microprocessadors posseeixen:

• Joc d'instruccions simplesProgramas més grandesConsta d'un gran nombre de registrosCircuito de processador simple (petit nombre de transistors) Més ús de RAMInstrucciones de longitud fijaModos d'adreçament sencillosNormalmente es fixa el nombre de cicles de rellotge per executar una instrucció

CISC - Conjunt d'instruccions complexes

CISC és l'arquitectura de microprocessador oposada a RISC. Es realitza per reduir el nombre d'instruccions per programa, ignorant el nombre de cicles per instrucció. D'aquesta manera, les instruccions complexes es converteixen directament en maquinari, el que fa que el processador sigui més complex i lent en el seu funcionament.

Aquesta arquitectura està dissenyada per reduir el cost de la memòria, reduint la durada de el programa.

Aquests microprocessadors posseeixen:

• Conjunt d'instruccions complejasPrograma més pequeñoMenor nombre de registrosCircuito de processador complexa (més transistors) Poc ús de RAMInstrucciones de longitud variableVariedad de maneres de direccionamientoNúmero variable de cicles de rellotge per a cada instrucció

processadors especials

Hi ha alguns processadors que estan dissenyats per manejar algunes funcions específiques:

• DSP (Processadors de senyal digital) coprocessadors: processadors usats juntament amb un processador principal (coprocessador matemàtic 8087 usat amb 8086) Processadors d'entrada / salidaTransputer: microprocessador amb memòria local pròpia

ET RECOMENDAMOS¿Qué processador triar per al meu nou PC?

Per finalitzar, un microprocessador és la unitat més important dins d'un sistema informàtic i és responsable de processar el conjunt únic d'instruccions i processos, per tant, és essencial analitzar quins són els millors microprocessadors en l'actualitat per fer una bona elecció. Aquests detalls que hem comentat són d'un processador, però bàsic per entendre com funciona un processador de fa 20 - 30 anys. Actualment hi ha moltes més funcions, que us convidem que investigueu. Què us ha semblat el nostre article? Esperem els vostres comentaris!