Actividad#3: Investigar la estructura y organización de un procesador (CPU).

Estructura del procesador.
El procesador es un circuito integrado que contiene todos los elementos necesarios para conformar una unidad central de procesamiento. En la actualidad este componente electrónico está compuesto por millones de transistores integrados en una misma placa de silicio.
El procesador es todo un mundo en sí mismo; aunque los primeros eran comparativamente simples, actualmente han alcanzado una notable complejidad .que su tecnología física ha avanzado paralelamente con la de construcción de circuitos integrados,
IC's, lo que a la postre ha significado unas dimensiones físicas cada vez más pequeñas y un menor consumo. La evolución de ambos parámetros no solo ha permitido incrementar la densidad de integración, también la velocidad (frecuencia de funcionamiento). Si nos referimos a la familia Intel, de los 2.100 transistores del 4004 en 1970, que con solo 46 instrucciones funcionaba a unos 800 KHz, se pasó a los 29.000 transistores del 8086 en 1979 a 14 MHz; y en 1999 a los 8.200.000 transistores del Pentium II a 2 GH. Actualmente se trabaja en el límite de la resolución óptica de los dispositivos utilizados en su construcción (se usan técnicas fotográficas con longitudes de onda cada vez menores para la luz utilizada), y debido a la altísimo frecuencia de funcionamiento, los conductores internos funcionan más como guías de onda que como conductores eléctricos convencionales. Además, las dimensiones físicas del propio dispositivo están teóricamente limitadas si se desea que todos sus elementos funcionen según un mismo patrón de tiempo (cosa que es imprescindible). Para dar una idea de las formidables dificultades técnicas que han debido resolver los diseños actuales, considere que a la velocidad del Pentium III, las señales eléctricas solo recorren 15 centímetros en cada ciclo de reloj.







ORGANIZACIÓN DEL PROCESADOR
Un procesador, incluye tanto registros visibles por el usuario como registros de control/estado. Los registros visibles por el usuario pueden ser de uso general o tener una utilidad especial, mientras que los registros de control y estado se usan para controlar el funcionamiento del procesador, un claro ejemplo es el contador de programa.


Los procesadores utilizan la segmentación de instrucciones para acelerar la ejecución. La segmentación de cauce se puede dividir en ciclo de instrucción en varias etapas separadas que operan secuencialmente, tales como la captación de instrucción, decodificación de instrucción, cálculo de direcciones de operando, ejecución de instrucción y estructura del operando resultado.


A continuación se muestra cómo se organiza un procesador, para esto se tiene que considerar los siguientes requisitos:
Captar instrucciones: el procesador lee una instrucción de memoria (registro, cache o memoria principal).
Interpretar instrucción: la instrucción se codifica para determinar qué acción es necesario.
Captar datos: la ejecución de una instrucción puede exigir leer datos de memoria o de un módulo de E/S.
Procesar datos: la ejecución de una instrucción puede exigir llevar a cabo alguna operación aritmética o lógica con los datos.
Escribir datos: los resultados de una ejecución pueden exigir escribir datos en la memoria o en el módulo de E/S.
Para hacer estas cosas, el procesador necesita almacenar instrucciones y datos temporalmente mientras una instrucción está ejecutándose, en otras palabras el procesador necesita una pequeña memoria interna.