CPU: Definición, funciones y piezas

¿Qué es la CPU?

CPU significa Unidad Central de Procesamiento. Esta es la parte de una computadora que maneja los datos y las actividades de los diversos componentes físicos de la computadora. Transfiere instrucciones entre el hardware y el software de una computadora. También se le conoce como procesador, microprocesador o procesador central. Las entradas ingresan a una computadora y viajan a la CPU. La CPU ejecuta las instrucciones y entrega los resultados a la salida asociada. Básicamente, la CPU es el corazón de una computadora. Toma la información necesaria y la procesa, permitiendo así que la computadora funcione.

Una CPU tiene tres partes principales: unidad lógica aritmática (ALU), unidad de control (CU) y unidad de memoria. Si una CPU recibe una entrada que indica que se debe completar un cálculo u operación lógica, esto se hace con la unidad lógica aritmática. Si las instrucciones son para recuperar algo de la memoria, utilizará la unidad de control para encontrar los datos y traducirlos del binario al formato necesario para la salida solicitada. Si la entrada es simplemente para almacenar datos, entonces esta información se mueve a la unidad de memoria.

Cuando una CPU tiene entrada, debe determinar qué debe suceder a continuación. La CPU es capaz de realizar muchas funciones diferentes y realmente funciona como el corazón de la computadora. A lo largo de muchos años, la CPU se ha vuelto más pequeña, más rápida y más potente. Esto ha permitido avances increíbles en todas las áreas de la ciencia, la tecnología y la vida diaria.

Funciones de la CPU

La CPU es el corazón de la computadora y puede medirse mediante muchas funciones, unidades y eficiencias diferentes.

Transistores

Los transistores controlan el flujo de electricidad según el código binario. Cada interruptor está encendido o apagado (uno o cero). Estas señales realizan cálculos. En 1971, una potente computadora tenía 2.300 transistores. En el año 2000, una computadora promedio tenía más de 3,3 millones de transistores. Incluso un chip de silicio muy delgado contiene varios cientos de millones de transistores.

Velocidad de reloj

La velocidad del reloj, o frecuencia de reloj, es la velocidad de funcionamiento de la CPU. Esto indica el número de operaciones que realiza en un segundo. Anteriormente, esta era la medida más importante del rendimiento de una CPU. La velocidad del reloj se medía originalmente en hercios, pero debido a los avances tecnológicos, normalmente se mide en cantidades mayores, como gigahercios. Las velocidades de reloj ahora se utilizan para comparar CPU dentro de la misma familia.

Rango de números enteros

Los procesadores reciben datos en bits. Las CPU enumeran la cantidad de bits que se pueden procesar al mismo tiempo y la cantidad de RAM a la que se accede al mismo tiempo. Las computadoras pueden ser de 16, 32 o 64 bits, por ejemplo. Cuanto mayor sea el número entero, se podrá acceder a más memoria y se podrán ejecutar mayores cantidades de datos. Es importante que el sistema operativo y la CPU estén al mismo nivel para que puedan comunicarse.

Computación paralela y CPU multinúcleo

Todas las CPU contienen al menos un procesador, o “núcleo”, que es el chip que realiza los cálculos. Las primeras computadoras tenían CPU de un núcleo. Estas computadoras solo podían completar un único conjunto de tareas a la vez. Al agregar núcleos adicionales, el procesador puede funcionar más rápido. Cada núcleo permite realizar otra función en paralelo o al mismo tiempo. Las CPU multinúcleo contienen dos (duo-core), cuatro (quad-core) o más (hexa-core, octo-core) en su chip. Esto aumenta la cantidad de procesos que pueden ocurrir simultáneamente. Por ejemplo, la edición de vídeo se realiza mejor en una CPU con al menos tecnología de cuatro núcleos.

Resumen de la lección

Una CPU es una unidad central de procesamiento. Es el corazón de la computadora. Una CPU toma información, determina qué hacer con la entrada, sigue instrucciones y envía el resultado final a la salida correcta. Una CPU está formada por tres componentes principales. La ALU es la unidad aritmática y lógica. Esta parte de la CPU realiza funciones matemáticas y lógicas. La unidad de control (CU) es el sistema principal por el que pasa todo dentro de la CPU. Traduce cosas a binario y controla dónde viajan los datos. El tercer componente principal es la memoria de la CPU. Se trata de la memoria caché, que permite que los procesos más comunes almacenen información dentro de la CPU, por lo que no es necesario acceder a la memoria RAM. La memoria caché almacena sólo la información más importante para la CPU.

Muchas computadoras utilizan un microprocesador, que es un pequeño chip que contiene tanto la ALU como la CU en la misma pieza. Los microprocesadores y chips de computadora están hechos de silicio con transistores metálicos. Las CPU modernas contienen varios cientos de millones de transistores. Hay muchas formas diferentes de comparar computadoras, incluida la cantidad de procesadores que tienen, la cantidad de almacenamiento o la velocidad de su reloj. La velocidad del reloj define qué tan rápido la CPU puede ejecutar instrucciones.