Funcionamiento interno del microprocesador en el computador

Esquema del funcionamiento interno de un microprocesador

Una vez conocidos los elementos básicos del ordenador, nos centraremos en describir cuál es el funcionamiento interno del microprocesador y, fundamentalmente, de sus componentes: la unidad de control (UC) y la unidad aritmético-lógica (UAL).

La unidad de control consta de los siguientes elementos:

• Registro de instrucciones (RI): contiene la instrucción que se está ejecutando en cada momento.
• Contador (C): contiene la dirección de memoria donde se encuentra la próxima instrucción a ejecutar.
• Reloj: proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes que marcan los instantes en que han de comenzar los pasos que constituyen cada instrucción. Determina la velocidad de trabajo del ordenador, ya que esta depende del número de instrucciones que procesa por segundo.
• Decodificador (D): se encarga de analizar e interpretar la instrucción en curso (que está en el RI), determinando las órdenes necesarias para su ejecución.
• Secuenciador (S): con la información suministrada por el decodificador, genera la secuencia de órdenes elementales que, sincronizadas con los impulsos del reloj, hacen que se ejecute la instrucción cargada en el registro de instrucciones.

La unidad aritmético-lógica consta, a su vez, de:

• Banco de registros (BR): almacena temporalmente los datos que intervienen en las operaciones que está realizando la UAL.
• Circuitos operadores (CIROP): realizan las operaciones elementales aritméticas y lógicas.
• Registro de resultados (RR): en él se depositan los resultados obtenidos en los circuitos operadores.

El proceso se desarrolla de la siguiente manera:

• 1. La UC recibe desde la memoria RAM las instrucciones a través del bus de datos, de forma que la instrucción en curso llega al registro de instrucciones.
• 2. A continuación, el decodificador se encarga de interpretarla (para que la UAL pueda operar con ella).
• 3. El secuenciador genera la serie de órdenes elementales necesarias para ejecutar la instrucción (que son enviadas a la UAL).
• 4. La UAL realiza las operaciones indicadas y envía los resultados obtenidos a la UC, que los almacena en la RAM.
• 5. El reloj sincroniza el sistema, marcando los instantes en que ha de comenzar cada nueva instrucción.
• 6. El contador determina a través del bus de direcciones dónde se encuentra la próxima instrucción. Cuando haya terminado de ejecutarse la instrucción en curso, esta nueva instrucción pasará al RI y se repetirá el proceso.

La unidad central de proceso: el microprocesador

 

Dirigir y coordinar todos los componentes del equipo. Por ejemplo, hay que enviar las órdenes adecuadas para que aparezca sobre la pantalla el resultado de una operación.

• Realizar las operaciones aritméticas y lógicas. Por ejemplo, sumar o restar dos números; o bien decidir si una cantidad es mayor, menor o igual que otra.

En los ordenadores modernos estas tareas son realizadas por el microprocesador, un circuito integrado que incorpora hasta millones de transistores. La característica básica de un microprocesador («micro», en el lenguaje habitual) es la velocidad de proceso, que indica el número de operaciones que es capaz de realizar por segundo. Los micros modernos tienen una velocidad de proceso de cientos de megahercios, e incluso superan el gigahercio.

El primer microprocesador se desarrolló en 1971, y realizaba unas cuantas miles de operaciones por segundo. Desde entonces, los avances han sido continuos hasta llegar a los microprocesadores actuales, que incorporan decenas de millones de transistores. Sin embargo, el micro no es el único componente que determina el rendimiento de un equipo informático. Además, para la mayor parte de las tareas desarrolladas habitualmente en un hogar (escribir textos, navegar por Internet, etc.) no es necesario disponer de micros demasiado potentes.