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2.2.3  Unidad Central de Procesamiento

Aunque casi todos los componentes de un sistema de cómputo son impor-tantes e imprescindibles, el microprocesador o unidadcentraldeproce-samiento, CPU por sus siglas en inglés (Central Processing Unit), es tal vez el elemento determinante, ya que se trata del “corazón y cerebro” de la computadora; corazón porque de él emanan todos los flujos de infor-mación al resto de los dispositivos, y cerebro porque es donde se realizan todos los cálculos.

MicroprocesadorLos microprocesadores son circuitos electrónicos que integran en una sola tableta de silicio o de algún otro material semiconductor, muchos millones de minúsculos transistores, que actúan como conmutadores, mediante lo cual se lleva a cabo el procesamiento de todos los datos que se introdu-cen a la computadora.

El primer microprocesador de Intel, el 4004 (Figura 2.20), fue diseñado en 1971, con la idea de incorporarlo a las calculadoras que fabricaba la em-presa japonesa Busicom. Al descubrir el gran potencial de este microcir-cuito, la industria de la computación lo integró en las primeras computadoras, que ya podían programarse directamente, para realizar las operaciones re-queridas por el usuario.

Figura 2.20  El microprocesador de 4 bits 4004 de Intel, medía aproximadamente 4 x 5 mm y contenía 2,300 transistores.

Las características del primer microprocesador de Intel fueron:•  Velocidad de reloj: 740 kHz.•  Procesador de 4 bits y 16 

registros.•  Conjunto de 46 instrucciones.•  Direccionamiento de hasta 

4096 bytes.•  Ya incluía en su interior Unidad 

Aritmética Lógica y Unidad de Control.

El desarrollo de los microprocesadores (Figura 2.21) ha sido sorpren-dente, sobre todo a partir de 1989, cuando se rebasó la cantidad que se creía el límite de transistores que se podrían insertar en una sola cápsula

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de silicio, que era de 1,000,000. Algunos de los microprocesadores actua-les, como el AMDOpteron, contienen 233 millones de nanotransistores; el IntelCore2Duo-E6300, tiene 291 millones y el IntelItanium2, contiene más de 1,700 millones de nanotransistores.

Figura 2.21  Existen gran cantidad de tipos y marcas de microprocesadores, pero los de la compañía Intel Corporation han sido los más utilizados en las PC’s compatibles con el estándar de 1981 de IBM.

Figura 2.22  En esta tabla de Excel se demuestra como cada vez que aparece un nuevo microprocesador, aumenta considerablemente la cantidad de transistores en su interior.

Figura 2.23  El Dr. Gordon E. Moore, co-fundador de Intel en 1968, fue nombrado Presidente Emérito de Intel Corporation 

desde 1997. Su participación en el desarrollo de los microprocesadores y la regularidad 

con la que se ha cumplido la Ley de Moore durante más de 40 años, lo ubican como uno de los más visionarios pioneros de la 

computación moderna.

Es notorio observar que en cada nuevo microprocesador, aumentan la cantidad de transistores y la capacidad de cómputo en varias veces (Fi-gura 2.22); es por eso que resulta importante mencionar la LeydeMoore, que formuló GordonE.Moore (nacido en 1929) uno de los fundadores de Intel en 1965 (Figura 2.23), cuatro años antes de la aparición del primer microprocesador: “Elnúmerodetransistorescontenidosenunmicro-procesadorseduplicacadadieciochomeses”, cosa que hasta la fecha se sigue cumpliendo.

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UnidadAritméticaLógica(ALU)Las unidades: Bus (Bus Unit, BU), de Instrucción (Instruction Unit, IU), de Ejecución (Execution Unit, EU) y la de Direccionamiento (Addressing Unit, AU), ejecutan dentro del procesador, todas las operaciones aritméti-cas y lógicas. Para ello, cuentan con una UnidaddeControl (Control Unit, CU), que coordina las actividades y la comunicación con las diferentes partes del sistema, y la UnidadAritméticaLógica (Arithmetic and Logi-cal Unit, ALU), que se encarga de realizar apropiadamente las operaciones aritméticas y lógicas, como se muestra en el diagrama (Figura 2.24).

Figura 2.24  Diagrama muy general del funcionamiento de las unidades del microprocesador.

Figura 2.25  Los coprocesadores matemáticos realizaban las operaciones 

matemáticas de punto flotante, la generación de imágenes, el proceso de 

texto, etcétera.

Los microprocesadores en el inicio de las PC’s con el estándar de IBM fueron evolucionando como una familia llamada 8086. De esta manera, aparecieron el 80286, el 80386 y el 80486, que utilizaban los coprocesado-res matemáticos 80287, 80387 y 80487 (Figura 2.25). Del 80586 o Pentium en adelante, se eliminaron los coprocesadores matemáticos y se incluye-ron dentro del mismo microprocesador.

La Unidad Aritmética Lógica en los actuales microprocesadores, es muy compleja, ya que ésta se encarga de realizar todas las operaciones matemáticas de puntoflotante (floating point). Los nuevos procesadores que cuentan con varios núcleos, incluso disponen de una Unidaddeeje-cución en cada uno de los núcleos, y varias ALU trabajando coordinadas en cada unidad de ejecución.

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GabineteAlgunas veces se habla de CPU al referirse a la “carcasa” o gabinete (Figura 2.26) donde se ubican todos los componentes internos de la computadora como la tarjetaprincipal o tarjetamadre (motherboard), las conexiones, las tarjetas y el microprocesador, que realmente es la CPU, llamada así por-que es ahí donde se llevan a cabo el cálculo, y las funciones más importan-tes de la computadora.

Equivocadamente se llamaba CPU al gabinete, porque en su interior se 

encuentra el microprocesador, que es la unidad central de procesamiento 

de la computadora.

Figura 2.26  El gabinete o carcasa es el recipiente dentro del cual se ubican los principales componentes de la computadora, que se conocen como dispositivos internos.

Dentro del gabinete se encuentran también la fuente depoder (Figura 2.27), que se encarga de distribuir la energía eléctrica necesaria para el fun-cionamiento de todos los componentes, las tarjetas de sonido, red o módem, y todos los componentes de memoria. Además, ahí se alojan el disco duro, las unidades de disquetes y los lectores de discos com-pactos y DVD’s.

2.2.4  Tarjeta 

Figura 2.27  La fuente de poder se encarga de suministrar al sistema, la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de todos sus 

componentes.