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¿Qué hacen los microprocesadores?

Microprocesadores

¿Cómo funcionan los microprocesadores?

El ordenador que estás usando ahora mismo para leer esta página Web usa un microprocesador para realizar su trabajo. El microprocesador  es el corazón de cualquier ordenador normal. Ya sea un servidor o un ordenador portátil, todos necesitan uno, y ya sea un Pentium, Sparc o cualquiera de las muchas marcas existentes o tipos de microprocesadores, harán aproximadamente lo mismo de una forma muy similar.

Un microprocesador – también conocido como CPU o unidad de proceso central – es un completo elemento de computación, fabricado en un solo chip. El primer microprocesador fue el Intel 4004, el cual fue introducido en 1971. No era demasiado potente – todo lo que podía hacer sumar y restar, y solo lo podía hacer con 4 bits a la vez. Aun así, lo increíble era que todas estas funciones estaban en un solo chip. Anteriormente a este primer modelo de microprocesador, lo ingenieros construían ordenadores con largas colecciones de chips o con componentes más discretos, como los transistores. Como anécdota, el microprocesador 4004 fue integrado en una de las primeras calculadoras electrónicas portables.

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La lógica detrás de un microprocesador

Para entender como funciona un microprocesador, es muy útil mirar en su interior y aprender de la lógica utilizada al crear uno. Para saber todo el proceso habría que incluso aprender lenguaje ensamblador - oficialmente el lenguaje de las máquinas y la lengua nativa de los microprocesadores, pero intentaremos simplificarlo un poco para un mayor entendimiento de su funcionamiento.

Un microprocesador ejecuta una serie de instrucciones en el lenguaje anteriormente mencionado para decirle al procesador que es lo que tiene que hacer. Basándose en estas instrucciones, un microprocesador hace tres cosas básicas:

  • Usando su unidad lógico aritmética (ALU), un microprocesador puede realizar operaciones matemáticas como sumar, restar multiplicar y dividir. Los microprocesadores modernos contienen procesadores flotantes que puede hacer operaciones muy sofisticadas.
  • Un microprocesador puede mover datos de una localización de memoria a otra.
  • Un microprocesador puede tomar decisiones y saltar a un nuevo grupo de instrucciones basadas en esas decisiones.

Un microprocesador puede hacer cosas muy complejas, pero las anteriores funciones descritas, son las básicas a tener en cuenta. Internamente en un microprocesador, podemos encontrar los siguientes elementos:

  • Un bus de direccionamiento, que puede ser de 8, 16 o 32 bits, y que lleva este direccionamiento a la memoria.
  • Un bus de datos, que puede ser de los mismos bits anteriormente mencionados, que puede enviar datos a la memoria y recibir datos de la memoria.
  • Una línea de lectura (RD) y otra de escritura (WR) para decirle a la memoria si quiere configurar o localizar el direccionamiento.
  • Una línea para el reloj que envía pulsos en secuencia al procesador.
  • Una línea para resetear el contador del programa a cero y reiniciar la ejecución.

Memoria en los microprocesadores

Hasta ahora se ha hablado sobre el direccionamiento de las instrucciones y los buses de datos, y las líneas de escritura y lectura. Estos buses y líneas deben ir conectados a memorias ROM y RAM, generalmente a ambos.

Memoria ROM – Es una memoria de solo lectura (Read Only Memory). Un chip ROM es configurado por una serie de bytes predefinidos. El bus le dice al chip ROM que byte coger y emplazar en el bus de datos. Cuando la línea lectura cambia su estado, este chip presenta el byte seleccionado en el bus de datos antes mencionado.

Memoria RAM – Es una memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory). Contiene bytes de información, y el microprocesador puede leer o escribir en esos bytes dependiendo de si las líneas de lectura y escritura son señalizadas. Este tipo de memoria olvida toda la información que contiene una vez que la energía se apaga. Por esto el ordenador necesita la memoria ROM.

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