¿Cuál es el núcleo de una computadora?

El núcleo de la computadora se refiere a la unidad central de procesamiento, denominada CPU (Unidad Central de Procesamiento), que es un circuito integrado de muy gran escala y es el núcleo informático (Core) y el núcleo de control ( Unidad de Control) de una computadora. Su función es principalmente interpretar instrucciones de computadora y procesar datos en software de computadora.

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 muchos aspectos como tamaño, rendimiento y precio.

Hoy en día, las CPU son asequibles y los usuarios pueden montar sus propios ordenadores personales. Los componentes principales de la computadora, como la placa base, están diseñados para funcionar con la unidad central de procesamiento.

Se instalan diferentes tipos de procesadores centrales en diferentes tipos de zócalos de CPU en la placa base (como el LGA 1151 de Intel, el zócalo AM4 de AMD), lo que hace que el procesador central sea más eficiente energéticamente y más fresco.

La mayoría de los PC compatibles con IBM (Pentium se llamará más adelante "PC estándar") utilizan procesadores de arquitectura x86, que son producidos principalmente por Intel y AMD. Además, VIA Electronics también participa en la producción de centrales. unidades de procesamiento.

Información ampliada:

El principal principio de funcionamiento de la CPU, independientemente de su apariencia, es ejecutar una serie de instrucciones almacenadas en lo que se llama un programa. Lo que se discute aquí son dispositivos diseñados siguiendo la arquitectura general de von Neumann.

Los programas se almacenan en la memoria del ordenador como una serie de números. El principio de funcionamiento de casi todas las CPU de von Neumann se puede dividir en cuatro etapas: buscar, decodificar, ejecutar y reescribir.

1. Extraer, recuperar instrucciones (como un valor o una serie de valores) de la memoria del programa.

La ubicación de la memoria del programa la especifica el contador del programa, que almacena un valor utilizado para identificar la ubicación actual del programa. En otras palabras, el contador del programa registra los rastros de la CPU en el programa actual.

Después de buscar la instrucción, la PC aumenta la unidad de memoria [iwordlength] de acuerdo con la longitud de la instrucción. Las instrucciones a menudo deben obtenerse de una memoria relativamente lenta, lo que hace que la CPU espere a que lleguen las instrucciones.

2. Etapa de ejecución.

La CPU determina su comportamiento de ejecución en función de las instrucciones obtenidas de la memoria. Durante la fase de decodificación, las instrucciones se dividen en partes significativas. Los valores se interpretan en instrucciones [isa] de acuerdo con la definición de la arquitectura del conjunto de instrucciones (ISA) de la CPU.

Parte del valor de la instrucción es el código de operación, que indica qué operaciones se van a realizar. Otros valores suelen proporcionar información necesaria para la instrucción, como el objetivo de una operación de suma. Un objetivo de operación de este tipo puede proporcionar un valor constante (es decir, un valor inmediato) o un valor de dirección de un espacio: un registro o una dirección de memoria, según el modo de direccionamiento.

En el diseño antiguo, la parte de decodificación de instrucciones de la CPU era un dispositivo de hardware que no se podía cambiar. Sin embargo, en muchas CPU e ISA abstractas y complejas, a menudo se utiliza un microprograma para ayudar a convertir instrucciones en diversas formas de señales. Estos microprogramas a menudo se pueden reescribir en la CPU terminada para facilitar los cambios en las instrucciones de decodificación.

3. Etapa de decodificación.

Tras las fases de extracción y decodificación, sigue la fase de ejecución. En esta etapa se conectan varios componentes de la CPU que pueden realizar las operaciones requeridas. Por ejemplo, para pedir una operación de suma, la unidad lógica aritmética se conectará a un conjunto de entradas y a un conjunto de salidas.

Las entradas proporcionan los valores a sumar y la salida contendrá el resultado sumado. La ALU contiene un sistema de circuito para completar operaciones ordinarias simples y operaciones lógicas (como operaciones de suma y bits) en la salida. Si la operación de suma produce un resultado que es demasiado grande para que la CPU lo procese, se puede configurar el indicador de desbordamiento en el registro de indicadores (consulte la discusión sobre precisión numérica a continuación).

4. Escribe de nuevo en la etapa final.

Writeback simplemente vuelve a escribir los resultados de la fase de ejecución en un formato determinado.

Los resultados de las operaciones a menudo se escriben en registros dentro de la CPU para un acceso rápido mediante instrucciones posteriores.

En otros casos, los resultados del cálculo pueden escribirse más lentamente, como en el caso de una memoria principal más grande y más barata. Ciertos tipos de instrucciones operan en el contador del programa sin producir directamente datos de resultados.

Estos generalmente 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 afectar el comportamiento del programa porque a menudo muestran los resultados de varias operaciones. Por ejemplo, una instrucción de "comparación" determina el tamaño de dos valores y establece un valor en el registro de bandera según el resultado de la comparación. Este indicador se puede utilizar para determinar el comportamiento 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 el siguiente ciclo de instrucción. . Si se completa una 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 trata sobre las "canalizaciones RISC clásicas", que en realidad están ganando rápidamente popularidad en muchos dispositivos electrónicos que utilizan CPU simples (a menudo llamadas microcontroladores).

Enciclopedia Baidu - Unidad Central de Procesamiento