Unitat Central de Procés
De Viquipèdia
Una Unitat Central de Procés (UCP/CPU) anomenada col·loquialment com a processador és un component digital capaç d'interpretar instruccions de forma ordenada, de processar dades i generar la informació requerida.
Taula de continguts |
[edita] Característiques
La CPU ens permet dotar a un ordinador de la seva capacitat més fonamental, la capacitat de programar-lo, i és un dels components absolutament necessaris per a montar qualsevol ordinador juntament amb els ports d'entrada i sortida. Una UCP pot estar integrada en un sistema com va ser el cas dels primers computadors o en un sol xip (SoC) i si és així l'anomenem microprocessador. Al principi dels anys 70 els microprocessadors cada cop van ser més complexos i mica en mica van substituir la resta de dissenys que usaven diversos xips fent que avui en dia el terme processador o CPU s'usin habitualment per a referir-nos a qualsevol microprocessador.
La forma i el disseny de les CPU han anat variant dràsticament al llarg dels anys però les característiques bàsiques del funcionament en realitat no han variat tant al llarg dels anys. Les antigues UCP eren montades en computadors d'un sol propòsit (per exemple una màquina expenedora de begudes) això feia que calgues dissenyar una UCP específica per a cada tipus de tasca encarint molt el cost, més endavant però s'aconseguiria fabricar UCPs preparades per a executar més d'un programa sent el primer pas per a arribar al que avui coneixem com a Computador Personal (PC). Amb l'expansió dels transistors CMOS i l'ús dels circuits integrats va arribar la estandarització en la fabricació de les UCP. Així,el circuit integrat ha permés anar augmentant la complexitat dels microprocessadors contínuament (seguint la Llei de Moore) fins aconseguir dissenyar-los en petits espais de només uns mil·límetres. La miniaturització i estandardització de les CPU ha incrementat la presència de dispositius digitals en la vida moderna lluny de les limitades aplicacions de les primeres UCP. Els microprocessadors moderns apareixen en gairebé qualsevol dispositiu, des de automòbils a ordinadors passant per telèfons mòbils, reproductors de música portàtils o joguines per als nens per exemple.
solució els investigadors estan estudiant nous mètodes de computació com la computadora quàntica i l'ampliació del |paral·lelisme i d'altres mèt
[edita] CPU al PC modern
Els microprocessadors moderns estan integrats per milions de transistors i altres components empaquetats en una càpsula de grandària variable segons les necessitats de l'aplicació de la CPU i que van actualment des de la grandària d'un gra de llentia fins al de quasi una galeta. Les parts lògiques que componen un microprocessador són, entre altres: unitat aritmeticològica, registres d'emmagatzemament, unitat de control, unitat d'execució, memòria cau i busos de dades de control i adreça.
Paràmetres significatius d'un processador són l'ample de banda del seu bus, mesurat habitualment en bits, la freqüència del cicle de rellotge, mesurada en hertzs i la grandària de la memòria cau mesurada en kilobytes.
Hi ha diversos fabricants de microprocessadors (alguns d'ells són IBM, Intel, Zilog, Motorola, Cyrix, AMD). Com hem vist,al llarg de la història i des de la seva primera implementació els microprocessadors han millorat enormement la seua capacitat passant dels antics models Intel 8080, Zilog Z80, Motorola 6809 fins als recents Intel Itanium, Transmeta Efficeon o Cell. Actualment els nous micros poden tractar instruccions de fins a 256 bits, havent passat anteriorment pels de 128, 64, 32, 16,etc.
Des dels anys 60, quan comença el desenvolupament d'aquesta tecnologia, l'evolució dels processadors segueix aproximadament l'anomenada llei de Moore, que en resum afirma que cada 18 mesos el nombre de transistors que es poden integrar en un microprocessador es duplica.
[edita] Funcionament d'un processador
Totes les dades procedents de qualsevol perifèric o unitat d'emmagatzematge del PC arriben a la memòria RAM. El microprocessador llavors es capaç de llegir la informació continguda en aquestes direccions de memoria en un ordre determinat habitualment per el sistema operatiu.
De la RAM a la CPU es troba l'anomenat bus de sistema que funciona a velocitats molt elevades (actualment entre 400-1066Mhz).
La CPU simplement processa les dades i les torna a guardar a la RAM i el destí gràcies a la seva conexió física amb el processador serà capaç de llegir de nou del bus de dades la posició de memoria desitjada.
Segons la velocitat del bus de sistema i un factor multiplicatiu s'obté la freqüència a la que treballa el processador (ex: 200Mhz×4=800Mhz).
CPU (Control Process Unit) Unitat de control de procès.
Característiques:
- La freqüència de treball del processador sol mesurar-se en GHz o MHz, (es el que els usuaris sovint i equivocadament anomenen velocitat del sistema)
- La quantitat de memòria cau (Caché) interna de què disposa
- Conjunts de instruccions suportades (3dNow, EM64T, ...)
'Tipus de conexió de la CPU:'
- Socket: Aquesta conexió és la que utilitzen la majoria dels ordinadors, acostuma a ser quadrada i esta plena de contactes menys en un dels seus extrems, allà n'hi falta un perquè així el processador només pugi encaixar d'una manera. També es sol incorporar un dissipador enganxat amb pega tèrmica i un ventilador al damunt. No tots els processadors encaixen en tots els Sockets,per exemple els processadors AMD Athlon Socket 939 no encaixen en un Socket LGA 775 (Socket únicament aplicable a una CPU Intel), mentre que els processadors Intel no són compatibles a un Socket 939.
Slot:
- 1 (Intel)
- A (AMD)
Els slots van sortir al final dels anys 90. Utilitzaven com a CPU una espècie de cartuig que necessitava una ranura especial per ficar-hi la CPU i eren diferents entre Intel i AMD.
- La CPU utilitza registres.
- La CPU és molt cara tot i que gràcies a La Llei de Moore baixa ràpidament de preu. Els preus de la CPU venen marcats sobretot per la generació a la que pertany el processador, després un segon factor decisiu serà la velocitat del rellotge.
L'arquitectura de la CPU pot ser:
Overcloking: Es pot incrementar a la força la velocitat de rellotge de la CPU. Tot i que els fabricants no ho aconsellen així es pot aconseguir un major rendiment de l'ordinador ja que cal tenir en compte que és el ritme dels cicles de rellotge el que marca el ritme en que l'ordinador processa les instruccions. El principal efecte negatiu de l'overclocking és que redueix substancialment el temps de vida del processador.
CPU Mobile: Sol ser usada pels ordinadors portàtils i és interessant perquè desactiva les parts de la CPU que no utilitzen aconseguint així conservar més energia a la bateria.
[edita] Doble nucli vs Hyper-Threading
Un processador single-threaded pot executar només una seqüència d’instruccions (thread) al mateix temps de forma successiva. Així aquest tipus de processadors són poc apropiats per a entorns multitasca tot i que degut a la dificultat per a serialitzar el disseny dels processadors HyperThreading van ser usats gairebé fins l'actualitat.
Un processador amb tecnologia HyperThreading pot executar en un sol bus de direccions almenys dues seqüències de forma paral·lela aconseguint aprofitar millor els recursos.
En l'actualitat els processador amb tecnologia de nucli doble (Dual Core) contenen 2 nuclis d’execució. Per tant s’aconsegueix l’execució paral·lela real de les dues seqüències. Al executar 2 seqüències, cadascuna farà servir un nucli d’execució independent, concepte diferent al HyperThreading.Així per exemple un processador amb nucli doble i tecnologia HyperThreading de 2 branques permet executar 4 seqüències gairebé en paral·lel obtenint així un major rendiment.
