Una memoria principal almacena temporalmente los procesamientos de la CPU.
CPU es una sigla de la lengua inglesa que remite a la expresión central processing unit (en nuestro idioma, “unidad de procesamiento central”). Con esa denominación se conoce el hardware cuya función es interpretar las instrucciones de un software a través de operaciones lógicas y aritméticas.
Una computadora personal pueden contar con una CPU o con más de una para lograr el multiprocesamiento. En la actualidad, las CPU se encuentran en un circuito integrado (chip) que se conoce microprocesador. Cabe destacar que un único chip puede albergar varias CPU, dando lugar a los llamados procesadores multinúcleo.
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ResumenConfiguraciones de CPU
El zócalo de la CPU (o ranura de la CPU) se halla en la placa madre (motherboard) y permite la conexión del microprocesador, que en la mayoría de los casos no se suelda para que pueda extraerse en otro momento. Los dispositivos tales como teléfonos móviles, tabletas y consolas, por otro lado, sí traen sus componentes soldados a la placa madre, dado que las compañías que los fabrican no esperan que sus clientes modifiquen los productos.
Esto da lugar a dos tipos de configuraciones: una cerrada, en la cual no se permiten modificaciones a menos que el cliente desee perder la cobertura que ofrece legalmente la empresa manufacturera mediante la garantía; y una abierta, la que suelen tener los ordenadores de sobremesa, ideal para los aficionados al mundo de la informática que desean renovar los componentes con mucha frecuencia para estar siempre al día.
En la CPU se sitúa la ALU (Unidad Lógica Aritmética), que se encarga de resolver las operaciones lógicas y aritméticas que le llegan desde el software. La unidad de control (CU), por su parte, decodifica y ejecuta las instrucciones que extrae de la memoria y recurre a la ALU cuando se hace necesario.
La refrigeración de la CPU puede combinar un disipador de calor y pasta térmica junto al ventilador de la CPU.
Distintas arquitecturas
Al diseño y la estructura operativa de una computadora se la denomina arquitectura. El concepto refiere sobre todo a cómo trabaja la CPU.
Entre las más frecuentes se encuentra la arquitectura de Harvard, que presenta la memoria de instrucciones separada físicamente de la memoria de datos. La totalidad del almacenamiento de datos, en este marco, se da en la CPU.
Con la arquitectura de von Neumann, en tanto, la CPU puede leer y escribir datos o leer una instrucción pero no simultáneamente. Esto se debe a que los datos y las instrucciones emplean el mismo sistema de buses. La arquitectura de Harvard sí permite leer instrucciones y acceder a la memoria de datos a la vez.
Otra posibilidad es la llamada arquitectura de Harvard modificada, que posibilita el acceso a los registros de instrucción del mismo modo que si fuesen datos. La separación entre los datos y la instrucción, pues, ya no está tan marcada.
El caché de la CPU minimiza el tiempo de acceso a la memoria.
La frecuencia de reloj de la CPU
La frecuencia de reloj de la CPU señala cada cuánto los transistores concretan la apertura y el cierre del flujo eléctrico. Se trata de una magnitud física que se expresa en ciclos por segundo (hertz).
Para optimizar la operación de la CPU, se apela al procesamiento en paralelo. Esto supone la ejecución simultánea de numerosas instrucciones, dividiendo los problemas grandes en otros más pequeños que se resuelven en paralelo. Asimismo existe el recurso del overclocking, que consiste en incrementar la frecuencia de reloj (también llamada ciclo de reloj) más allá de lo especificado por el fabricante.
Sus funciones
A nivel general, puede decirse que la CPU tiene como principal función la ejecución del software (es decir, del conjunto de instrucciones que conocemos como programa informático). La representación del software se realiza a través de un código almacenado en la memoria de la computadora, que la CPU lee, decodifica, ejecuta y finalmente escribe.
A mayor velocidad de la CPU para realizar estos pasos, mayor velocidad de respuesta obtiene el usuario al utilizar una computadora. En el lenguaje coloquial, podemos indicar que una CPU potente nos permite ejecutar un software avanzado de manera rápida.
Es importante señalar que la CPU no trabaja sola, sino que por lo general divide las tareas con otros componentes, como ser la GPU (Unidad de Procesamiento Gráfico). La GPU se considera un coprocesador, ya que se trata de un microprocesador que sirve para complementar el funcionamiento de la CPU; esto no quiere decir que no sea importante o incluso esencial en el diseño de un dispositivo que necesita imprimir gráficos en pantalla, como casi todos los que se utilizan en la actualidad.
Cálculo acelerado en la GPU
NVIDIA Corporation, una empresa norteamericana fundada en 1993 que se especializa en el desarrollo de GPUs y tecnologías de circuitos integrados, presentó en 2007 un concepto que denominó cálculo acelerado en la GPU, el cual consiste en utilizar una unidad de procesamiento gráfico para asistir a la CPU y conseguir la aceleración de ciertas aplicaciones del ámbito de la ingeniería, el análisis y el aprendizaje profundo.
Cabe mencionar que el aprendizaje profundo es un grupo de algoritmos con el cual se pretende modelar abstracciones de alto nivel por medio de arquitecturas que se componen de transformaciones no lineales múltiples. Dicho en palabras más sencillas, se trata de una serie de métodos que permiten a los ordenadores asimilar datos de forma que puedan aprender automáticamente a resolver determinados problemas. Esta tarea es tan compleja y demandante, que la combinación de una CPU con una GPU es ideal para obtener resultados en menos tiempo.
