En la CPU hay dos partes: unidad de control y unidad aritmético-lógica. Enlazada a la CPU se encuentra la memoria principal (ROM y RAM), que describiremos posteriormente.
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El hardware Características |
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El elemento fundamental de proceso de la información, que constituyen el cerebro del ordenador y recibe el nombre de unidad central de proceso, microprocesador, o CPU. El microprocesador es responsable de todas las operaciones que se efectúan con los datos y lleva el control de los demás dispositivos del ordenador. Por ejemplo, Intel Pentium para los PC, y Motorola Power-PC para Apple.
En la CPU hay dos partes: unidad de control y unidad aritmético-lógica. Enlazada a la CPU se encuentra la memoria principal (ROM y RAM), que describiremos posteriormente.
Brevemente indicaremos que la unidad de control trae a la memoria principal del sistema las instrucciones que se precisan y se ocupa de que se ejecuten en un determinado orden.
Al conjunto de operaciones requeridas para procesar una instrucción se le denomina ciclo de la máquina.
En un ciclo, el microprocesador obtiene e interpreta una instrucción para ejecutar, a continuación ejecuta dicha instrucción, que puede consistir en extraer datos de la memoria y activar los circuitos aritmético-lógicos, o bien en transferir los datos desde la memoria a un dispositivo de salida -impresora, pantalla, etc.- o transferir los datos desde un dispositivo de entrada -teclado, ratón, etc- hacia la memoria. Posteriormente, informa al sistema operativo de los errores que se producen y registra las interrupciones del proceso. Después, se inicia un nuevo ciclo.
La unidad aritmético-lógica se encarga de las operaciones de cálculo y de lógica matemática. Dispone de circuitos electrónicos especialmente diseñados para realizar operaciones de suma, resta y de lógica.
 Para un usuario normal lo que le importa
es que el microprocesador funcione
con nuestras aplicaciones, sea fiable
y rápido. |
a) La fiabilidad es un tema de compatibilidad entre programas y máquinas y conviene estar informado de que el programa que nosotros queremos usar funciona con el procesador y la máquina que vamos a utilizar pues con frecuencia surgen sorpresas desagradables.
b) La fiabilidad del microprocesador no suele representar un problema, pues hay unos controles de calidad bastante exigentes en los pocos fabricantes mundiales de estos productos, aunque han sido sonados los casos de errores, como el famoso fallo F0 del Pentium de Intel. En otros componentes -memorias, tarjetas, discos, etc.- sí es frecuente tropezar con mecanismos poco fiables.
c) En cuanto a la rapidez del microprocesador, depende de varios factores que explicaremos a continuación: los bits internos, el número de bits del bus de datos, su arquitectura, la frecuencia de trabajo y la memoria caché.
a) Bits internos
Merece la pena explicar un par de conceptos previos, que nos harán entender el funcionamiento del ordenador: BIT y BYTE.
BIT es la unidad mínima de información y puede tomar dos valores: 0 y 1, es decir, verdadero y falso en lógica positiva o bien en electrónica dos valores muy diferentes de tensión continua. Todos los datos introducidos en los ordenadores se traducen internamente a combinaciones de bits, es decir forman cadenas de 0 y 1, utilizando cualquiera de los alfabetos o códigos binarios existentes, como el ASCII. Por ejemplo, la letra A en este código se expresa con 8 bits, que son: 10100001.
Pero no solamente las letras y número se pueden representar en un código binario. También los sonidos o los colores se pueden representar con una cadena de ceros y unos. Cualquier color se puede obtener como una mezcla de tres colores básicos, por ejemplo, rojo, verde y azul. Por ejemplo, el 2l 15 83 sería el color que se obtiene con un 21% de rojo, un 15% de verde y 83% de azul. A partir de ahí se representa en código binario dicho número con el porcentaje de cada uno de los colores básicos.
Un BYTE es una combinación de 8 bits, es decir 23 bits. Las letras del abecedario, símbolos y los números se representan con 8 bits, es decir, un byte. De esta forma podemos entender mejor la capacidad de un ordenador, al medirlo en bytes. Por ejemplo 1k es 1 kilobyte = 1024 bytes = 210 bytes. 1 Mega son 1024 kilobytes. Para hacernos una idea, en un libro de 500 folios puede haber unos 200.000 caracteres, es decir bytes.
Cada microprocesador puede trabajar simultáneamente con un número determinado de bits, es decir, un dato importante que debemos conocer es el número de bits internos del microprocesador. Es semejante a una cosechadora que es capaz de segar varias filas de maíz en cada vuelta que da al campo. Cuantas más filas sea capaz de segar en cada vuelta, antes acabará de cosechar el campo. También en el microprocesador, cuanto mayor sea el número de bits internos, menos tardará en procesar los datos. Valores típicos para los microprocesadores son 16, 32 ó 64 bits.
b) Bus de datos
El bus de datos es la autopista por la que se transporta la información por las placas de circuito impreso de los ordenadores, entre la CPU y el resto de dispositivos que iremos viendo en este apartado. Siguiendo con nuestro ejemplo de la cosechadora, una vez que tiene el grano almacenado, lo deposita en los remolques de los camiones. De nada sirve disponer de una gran cosechadora, si luego perdemos mucho tiempo cargando el maíz en los camiones. También en el ordenador cuanto mayor sea el número de bits del bus de datos, más fluido y rápido será el tráfico.
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Nuevamente resaltamos la importancia
de la placa
madre, pues depende
de ella, de su arquitectura el que podamos tener estos cuellos
de botella. |
c) Frecuencia de trabajo
Ya hemos hablado del ciclo de la máquina como la serie de operaciones requerida para procesar una instrucción. Otro de los factores que afectan a la rapidez con que se ejecutan las instrucciones en el microprocesador es precisamente la frecuencia de trabajo. En el ejemplo de la cosechadora, podemos tener una cosechadora grande con muchos camiones, pero al no haber capataz, todo el mundo trabaja con mucha calma.
Dentro de los ordenadores hay un reloj que va marcando el ritmo de trabajo, que es también semejante al metrónomo que utilizan los pianistas. Es el número que acompaña al microprocesador en la propaganda, por ejemplo un Pentium-400, e indica la velocidad en Megahertzios. La velocidad del microprocesador es directamente proporcional a la frecuencia en Megahertzios que le llega del reloj que marca dicho ritmo. Cuanta más alta es la frecuencia, mayor es la velocidad.
d) Arquitectura
Siendo importante ese dato, la frecuencia de trabajo no es el único factor que afecta a la velocidad del microprocesador: por ejemplo un Pentium II a 233 MHz era más rápido que un Pentium MMX a 233MHz, pero más lento que un Power PC a 233 MHz.
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Es un error típico - y publicidad engañosa-
utilizar la frecuencia de trabajo como sinónimo de velocidad
del equipo, y además
no se debe usar para comparar microprocesadores diferentes. |
Por ejemplo, la arquitectura del microprocesador, es decir, cómo está diseñado, es sin duda, un factor fundamental que influye en su rendimiento. Dos arquitecturas típicas de ordenadores son la CISC, utilizada en los 386, 486, Pentium, etc. y la RISC, utilizada en los Power PC de Apple o IBM. Una diferencia importante es que en el mismo ciclo de reloj, los procesadores RISC pueden empezar a ejecutar una instrucción antes de que la anterior se complete, véase Santodomingo (1997, pág. 68).
Hemos presentado al microprocesador como componente fundamental del ordenador. Sin embargo, su importancia no debe exagerarse ya que el mejor microprocesador, acompañado de otros componentes más pobres proporciona un equipo mediocre. Frecuentemente en el lenguaje se emplea la parte por el todo: me he comprado un Pentium, decimos, cuando hemos adquirido un ordenador. Los fabricantes y vendedores lo saben y por eso muchos montan microprocesadores de gama alta aunque luego rebajan la calidad del resto de componentes, que describiremos a continuación.
En diciembre de 1999, una misión fundamental de los astronautas del Discovery fue renovar el microprocesador del Telescopio Hubble, dotándolo de un mero
¡486! en la época del Pentium III. La explicación: es más que suficiente para la sencilla tarea que realiza (girar el telescopio) y es un microprocesador muy fiable.
Por contra, las consolas de videojuegos disponen de procesadores de 64 o 128 bits, más que los de los ordenadores personales.
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