Las unidades centrales de procesamiento se utilizan ampliamente en las computadoras personales y ahora las computadoras pueden ingresar a los hogares. Debido al desarrollo de los circuitos integrados, las PC han logrado grandes avances en tamaño, rendimiento y precio.
Las CPU son ahora tan baratas que los usuarios pueden montar sus propios ordenadores personales. Los componentes principales de la computadora, como la placa base, están diseñados junto con la unidad central de procesamiento.
Se instalan diferentes tipos de CPU en diferentes tipos de ranuras de CPU en la placa base (como LGA 1151 de Intel, Socket AM4 de AMD), lo que hace que la CPU sea más eficiente energéticamente y más fría.
La mayoría de los ordenadores compatibles con IBM PC (los Pentium se llamarán "PC estándar" en el futuro) utilizan procesadores de arquitectura x86, producidos principalmente por Intel y AMD. Además, VIA Electronics también participa en la producción de unidades centrales de procesamiento.
Datos ampliados:
A pesar de lo que parece, el principal principio de funcionamiento de una CPU es ejecutar una serie de instrucciones almacenadas en lo que se llama un programa. Lo que se discute aquí es un dispositivo diseñado según la arquitectura general de von Neumann.
Los programas se almacenan en la memoria del ordenador como una serie de números. Casi todas las CPU de von Neumann se pueden dividir en cuatro etapas: buscar, decodificar, ejecutar y reescribir.
1. Extraer y recuperar instrucciones (valores numéricos o una serie de valores numéricos) de la memoria del programa.
La ubicación de la memoria del programa la especifica el contador del programa, y el contador del programa almacena un valor que identifica la ubicación actual del programa. En otras palabras, el contador del programa registra los rastros de la CPU en el programa actual.
Después de recuperar la instrucción, la PC agrega una unidad de almacenamiento [iwordlength] de acuerdo con la longitud de la instrucción. Las instrucciones generalmente se obtienen de una memoria relativamente lenta, lo que hace que la CPU espere a que se introduzcan las instrucciones.
2. Etapa de implementación.
La CPU determina su comportamiento de ejecución en función de las instrucciones obtenidas de la memoria. Durante la etapa de decodificación, las instrucciones se dividen en partes significativas. Según lo definido por la Arquitectura del conjunto de instrucciones de la CPU (ISA), los valores se interpretan como instrucciones [isa].
Parte del valor de la instrucción es el código de operación, que indica qué operación realizar. Otros valores suelen proporcionar la información necesaria para las instrucciones, como el objetivo de una operación de suma. Dependiendo del modo de direccionamiento, el objetivo de esta operación puede proporcionar un valor constante (es decir, un valor inmediato) o un valor direccionado espacialmente: un registro o una dirección de memoria.
En el diseño antiguo, la parte de decodificación de instrucciones de la CPU era un dispositivo de hardware inmutable. Sin embargo, en muchas CPU e ISA abstractas y complejas, los microprogramas se utilizan a menudo para ayudar a convertir instrucciones en diversas formas de señales. Estos microprogramas a menudo se pueden reescribir en la CPU terminada, lo que facilita el cambio de las instrucciones de decodificación.
3. Etapa de decodificación.
Tras la fase de extracción y decodificación, se pasa a la fase de ejecución. En esta etapa, está conectado a varios componentes de la CPU capaces de realizar las operaciones requeridas. Por ejemplo, si se requiere una operación de suma, la ALU se conectará a un conjunto de entradas y un conjunto de salidas.
Las entradas proporcionan los valores a sumar y la salida contendrá los resultados sumados. La ALU contiene circuitos que realizan operaciones lógicas y aritméticas ordinarias simples, como sumas y operaciones bit a bit en la salida. Si una operación de suma produce un resultado que es demasiado grande para que lo maneje la CPU, el indicador de desbordamiento se puede configurar en el registro de indicadores (consulte la discusión sobre precisión numérica a continuación).
4. Escribe una respuesta en la etapa final.
La reescritura consiste simplemente en reescribir los resultados de la fase de ejecución en un formato determinado. Los resultados de las operaciones generalmente se escriben en registros dentro de la CPU para un acceso rápido mediante instrucciones posteriores.
En otros casos, los resultados de la operación pueden escribirse en una memoria más lenta, como una memoria principal más grande y económica. Algunos tipos de instrucciones funcionarán en el contador del programa sin producir directamente datos de resultados.
Estos a menudo se denominan "saltos" y provocan un comportamiento de bucle, ejecución condicional (mediante saltos condicionales) y funciones [saltos] en el programa. Muchas instrucciones también cambian los bits de estado del registro de banderas.
Estos indicadores se pueden utilizar para influir en el comportamiento del programa porque a menudo muestran los resultados de varias operaciones. Por ejemplo, utilice la instrucción "comparar" para determinar el tamaño de dos valores y establecer un valor en el registro de banderas según el resultado de la comparación.
Este indicador se puede utilizar para determinar las tendencias del programa mediante instrucciones de salto posteriores.
Después de ejecutar la instrucción y volver a escribir los datos del resultado, el valor del contador del programa se incrementará, se repetirá todo el proceso y la siguiente instrucción secuencial se recuperará normalmente en la siguiente instrucción. ciclo. Si se completa la instrucción de salto, el contador del programa se modificará a la dirección de la instrucción de salto y el programa continuará ejecutándose normalmente.
Muchas CPU complejas pueden recuperar varias instrucciones a la vez, decodificarlas y ejecutarlas simultáneamente. Esta sección generalmente se refiere al "canal RISC clásico", que en realidad está ganando rápidamente popularidad en muchos dispositivos electrónicos que utilizan CPU simples (a menudo llamadas microcontroladores).
Enciclopedia Baidu-Unidad Central de Procesamiento