B. MANEJO DE UNIDADES PRINCIPALES DEL SISTEMA DE COMPUTO POR EL SISTEMA OPERATIVO.

Integrantes: Brandon Jared Peña catalina

David Meléndez Fernández

Jesús Antonio Ochoa Mendoza

Grupo: 308

¿Qué es una CPU?

Una CPU, o unidad central de procesamiento, es un componente de hardware y la unidad computacional central de un servidor. Los servidores y otros dispositivos inteligentes convierten los datos en señales digitales y realizan operaciones matemáticas en ellos. La CPU es el componente principal que procesa las señales y hace posible la computación. Actúa como el cerebro de cualquier dispositivo de computación. Obtiene instrucciones de la memoria, realiza las tareas necesarias y envía la salida a la memoria. Maneja todo tipo de tareas de computación necesarias para que el sistema operativo y las aplicaciones se ejecuten.

¿Cómo funciona una CPU?

Los procesadores de computadora funcionan con otros componentes de hardware y programas de software para procesar los datos y administrar el flujo de información dentro de los dispositivos electrónicos. Por lo general, funcionan en ciclos, y cada ciclo de instrucción representa tres pasos principales.

Ciclo del procesador central

Búsqueda de instrucciones

La CPU obtiene instrucciones de la memoria. Las instrucciones son códigos binarios que representan tareas u operaciones específicas para la CPU. La unidad de control interpreta la instrucción y determina la operación que se debe efectuar. También identifica los componentes específicos de la CPU que se necesitan para la tarea.

Procesamiento de instrucciones

La CPU lleva a cabo la operación especificada en los datos obtenidos. Realiza cálculos matemáticos, comparaciones lógicas, manipulación de datos o transferencia de datos entre los registros o las ubicaciones de memoria.

Almacenamiento de resultados

Después de ejecutar las instrucciones, es posible que la CPU deba almacenar los resultados en la memoria o actualizar los registros específicos con los nuevos datos. El contador de programas (PC) se actualiza para señalar la dirección de la siguiente instrucción que se va a obtener. La CPU repite el ciclo y busca, decodifica y ejecuta las instrucciones en orden.

CARACTERÍSTICAS DE LA CPU�

• 1. Velocidad del Reloj:

Medida en gigahercios (GHz), indica cuántos ciclos de procesamiento puede realizar por segundo. A mayor velocidad, más instrucciones puede ejecutar.

• 2. Número de Núcleos:

Las CPUs modernas pueden tener múltiples núcleos, lo que les permite realizar múltiples tareas simultáneamente (multitasking).

• 3. Arquitectura:

Se refiere al diseño interno de la CPU, como la arquitectura x86 o ARM. Cada arquitectura tiene su propio conjunto de instrucciones y diseño.

• 4. Caché:

-Memoria de alta velocidad integrada en la CPU que almacena datos e instrucciones frecuentemente utilizados, lo que reduce el tiempo de acceso y mejora el rendimiento.

• 5. Registros:

Pequeñas unidades de almacenamiento dentro de la CPU que contienen datos temporales e instrucciones en uso. Permiten un acceso muy rápido.

• 6. Tamaño del Procesador:

Se mide en nanómetros (nm); tamaños más pequeños generalmente permiten mayor eficiencia y velocidad, ya que se pueden incluir más transistores en un chip.

• 7. Consumo de Energía:

Medido en vatios (W), es importante para la eficiencia energética, especialmente en dispositivos móviles.

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LOS COMPONENTES DEL CPU:�

• 1. Unidad Aritmético-Lógica (ALU)
• - Función: Realiza operaciones matemáticas (como suma, resta) y lógicas (como AND, OR, NOT).
• - Importancia: Es crucial para el procesamiento de datos, ya que ejecuta las operaciones fundamentales que permiten a las aplicaciones funcionar.
• 2. Unidad de Control (CU)
• - Función: Se encarga de interpretar las instrucciones del programa y coordinar el funcionamiento de los otros componentes del CPU.
• - Mecanismo: Utiliza señales de control para dirigir el flujo de datos entre la ALU, los registros y la memoria.
• 3. Registros - Descripción: Son pequeñas unidades de almacenamiento de datos dentro del CPU.
• - Ejemplos: - Registro de Acumulación (ACC): Almacena resultados intermedios de operaciones.
• - Contador de Programa (PC): Mantiene la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar. - Registros de Propósito General: Usados para almacenar datos temporales.
• 4. Caché - Descripción: Memoria de alta velocidad que actúa como un buffer entre el CPU y la RAM.
• - Niveles:
• -L1 (Nivel 1): Muy rápida, integrada en el chip del CPU, pero de menor capacidad. - L2 (Nivel 2): Más lenta que L1, pero con mayor capacidad. - L3 (Nivel 3): Aún más lenta, compartida entre núcleos en CPUs multicore.
• 5. Bus de datos
• - Función: Canal a través del cual se transfieren datos entre el CPU, la memoria y otros dispositivos.
• - Ancho: Se mide en bits (por ejemplo, 32, 64 bits); un mayor ancho permite transferencias de más datos a la vez.

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• 4. Caché - Descripción: Memoria de alta velocidad que actúa como un buffer entre el CPU y la RAM.
• - Niveles:
• -L1 (Nivel 1): Muy rápida, integrada en el chip del CPU, pero de menor capacidad. - L2 (Nivel 2): Más lenta que L1, pero con mayor capacidad. - L3 (Nivel 3): Aún más lenta, compartida entre núcleos en CPUs multicore.
• 5. Bus de datos
• - Función: Canal a través del cual se transfieren datos entre el CPU, la memoria y otros dispositivos.
• - Ancho: Se mide en bits (por ejemplo, 32, 64 bits); un mayor ancho permite transferencias de más datos a la vez.

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• 6. Bus de direcciones
• - Función: Transporta las direcciones de memoria de los datos que se desean acceder.
• - Capacidad: Determina el tamaño máximo de memoria que puede direccionar el CPU. Por ejemplo, un bus de direcciones de 32 bits puede direccionar hasta 4 GB de RAM.
• 7. Bus de control
• - Función: Transmite señales de control que indican qué operaciones deben realizarse.
• - Ejemplos de señales: Lectura, escritura, interrupciones.
• 8. Núcleos
• - Descripción: Cada núcleo en un CPU es capaz de ejecutar tareas de forma independiente.
• - Beneficios: Mejora el rendimiento al permitir la ejecución de múltiples hilos o procesos al mismo tiempo, ideal para aplicaciones multitarea y de alto rendimiento.
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• 9. Hilos (Threads)
• - **Descripción**: Son las unidades más pequeñas de procesamiento que pueden ser gestionadas de manera independiente por un scheduler.
• - **Tecnología**: CPUs modernos utilizan tecnología como Hyper-Threading (de Intel) o Simultaneous Multithreading (de AMD), que permiten que cada núcleo maneje múltiples hilos.

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• 8. Núcleos
• - Descripción: Cada núcleo en un CPU es capaz de ejecutar tareas de forma independiente.
• - Beneficios: Mejora el rendimiento al permitir la ejecución de múltiples hilos o procesos al mismo tiempo, ideal para aplicaciones multitarea y de alto rendimiento.
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• 9. Hilos (Threads)
• - **Descripción**: Son las unidades más pequeñas de procesamiento que pueden ser gestionadas de manera independiente por un scheduler.
• - **Tecnología**: CPUs modernos utilizan tecnología como Hyper-Threading (de Intel) o Simultaneous Multithreading (de AMD), que permiten que cada núcleo maneje múltiples hilos.

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CONCLUSIÓN

• El CPU es el "cerebro" de la computadora, donde se llevan a cabo todos los cálculos y procesos necesarios para ejecutar programas. Sus componentes trabajan de manera interdependiente para garantizar un rendimiento eficiente. La evolución de la tecnología ha permitido que los CPUs sean cada vez más rápidos y potentes, lo que ha impulsado el desarrollo de aplicaciones más complejas y avanzadas en el ámbito digital. Un buen entendimiento de sus componentes es esencial para aquellos que desean profundizar en el funcionamiento de las computadoras.