# CPU CPU es la abreviación de Unidad Central de Procesamiento, un componente básico de todo dispositivo que procesa datos y realiza cálculos matemáticos-informáticos. El CPU proporciona la capacidad de programación y, junto con la memoria y los dispositivos de entrada/salida, es uno de los componentes presentes en la historia de los ordenadores. Con el tiempo, los microprocesadores de un chip fueron reemplazando a los CPU, usualmente cuando se hace referencia a este término se habla de los microprocesadores. Algunas de las funciones básicas del CPU son recolectar información, decodificarla en partes menores y llevar a cabo instrucciones, que luego ejecuta. ## ¿Para qué sirve un CPU? El CPU es la pieza fundamental de todo dispositivo, es considerado el cerebro de un sistema. En primer lugar, es el encargado de recibir e interpretar datos y ejecutar las secuencias de instrucciones a realizar por cada [programa](https://concepto.de/programa-informatico/) valiéndose de operaciones aritméticas y matemáticas. El CPU interpreta todos los datos que provienen del dispositivo, tanto de los programas como la información que envía el [usuario](https://concepto.de/usuario/) a través de aplicaciones. Además, controla el buen funcionamiento de cada componente del sistema para que todas las acciones sean realizadas en tiempo y forma. ## Características de un CPU Existen ciertas características que diferencian a un CPU de otro: * Consumo energético. Refiere a la cantidad de energía que consume el CPU al ejecutar acciones, a mayor calidad, mayor el consumo energético. * Frecuencia de reloj. Refiere a la velocidad de reloj que tiene el CPU y que determina la cantidad de acciones que puede ejecutar en un período de [tiempo](https://concepto.de/tiempo/). * Número de núcleos. A mayor cantidad de núcleos, mayor la cantidad de acciones que pueden realizarse en forma simultánea. * Número de hilos. Ayuda al [procesador](https://concepto.de/procesador/) a manejar y ejecutar acciones de forma más eficiente. Divide las tareas o procesos para optimizar los tiempos de espera entre una acción y la otra. * [Memoria caché](https://concepto.de/memoria-cache/). Almacena datos y permite acceder a ellos de manera rápida. La velocidad y capacidad de la memoria caché mejora el desempeño del dispositivo. * Tipo de bus. Refiere a la comunicación que establece el CPU con el resto del sistema. ## Partes del CPU Un CPU está compuesto internamente de los siguientes componentes: * Núcleo. Es la unidad base que constituye a un CPU, que interpreta y ejecuta acciones. Originariamente los procesadores solo tenían uno (single core), pero actualmente lo mínimo es dos. * Unidad de control. Es un circuito digital que extrae la instrucción de la [memoria](https://concepto.de/memoria-ram/), la descifra y la ejecuta. * Unidad aritmética lógica. Es un circuito digital que lleva a cabo las operaciones lógicas, matemáticas y aritméticas entre los datos. * Unidad de coma flotante. Es un componente especializado en el cálculo de operaciones con coma flotante. * Memoria caché. Es la memoria en la que se almacenan los datos que el usuario consulta con frecuencia, esto permite ganar velocidad al procesador. * Registros. Es una memoria de alta velocidad que permite controlar y almacenar las instrucciones en ejecución. * Controlador de memoria. Es un circuito que puede estar integrado al procesador y que regula el flujo de datos entre el procesador y la memoria. * Bus. Es un sistema digital que envía y recibe datos entre los componentes. * Tarjeta gráfica. Es el componente que procesa los datos de video e imagen, que puede estar incluido o no en el CPU. ## Tipos de CPU Los CPU se clasifican según la cantidad de núcleos en: * De un solo núcleo. Existe un solo núcleo en el procesador que puede realizar una acción a la vez, es el tipo de procesador más antiguo. * De dos núcleos. Existen dos núcleos, lo que permite realizar más de una acción a la vez. * De cuatro núcleos. Existen cuatro núcleos independientes que permiten realizar varias acciones a la vez, suelen ser procesadores más eficientes que los de dos núcleos. ## Lenguaje de los CPU  El lenguaje de los CPU es un sistema de códigos a través del que se comunican las instrucciones que debe ejecutar el procesador para el correcto funcionamiento del dispositivo. Los procesadores no interpretan cualquier tipo de información, sino aquella escrita de forma binaria, es decir, con los caracteres cero y uno. Cada programa o aplicación está formado por una cadena de instrucciones escritas en este código, que son correctamente interpretadas por la máquina. # Procesador Te explicamos qué es un procesador y de qué se compone. Además, cómo funcionan los procesadores y cuáles son sus etapas. ## ¿Qué es procesador? El procesador es el cerebro del sistema, justamente procesa todo lo que ocurre en la PC y ejecuta todas las acciones que existen. Cuanto más rápido sea el procesador que tiene una [computadora](https://concepto.de/computadora/), más rápidamente se ejecutarán las órdenes que se le den a la máquina. Este componente es parte del [hardware](https://concepto.de/hardware/) de muchos dispositivos, no solo de tu computadora. El procesador es una pastilla de silicio que va colocada en el socket sobre la [placa madre](https://concepto.de/placa-madre/) dentro del gabinete de la computadora de escritorio, la diferencia en una portátil es que está directamente soldado. El procesador está cubierto de algo que llamamos encapsulado, y de lo cual existen 3 tipos: PGA, LGA y BGA. El procesador es uno de los componentes de la computadora que más ha evolucionado, dado a que se les exige a los ingenieros que cada vez ofrezcan mejores procesadores para que las computadoras funcionen más rápidas y de forma más eficaz. Su evolución no ha sido solo interna, sino que también su forma externa fue modificada. Los fabricantes de procesadores de PC más populares son Intel y AMD. Este componente es el más importante podríamos decir, y generalmente el más caro, pero sin el resto de los componentes no podría servir ni actuar. ## Componentes de un procesador Un procesador está compuesto de: * Núcleos * [Caché](https://concepto.de/memoria-cache/) * Controlador de memoria * Tarjeta gráfica * Otros elementos auxiliares ## Funcionamiento de un procesador El procesador se encarga de que todo marche como está programado. El funcionamiento del procesador está determinado por un reloj que sincroniza todos los bloques funcionales y se encarga de que todo marche como debe ser o está programado para ser. El funcionamiento tiene etapas: * Leer la instrucción de la memoria * Buscar los [datos](https://concepto.de/dato-en-informatica/) * Realizar la operación * Pasar a la siguiente instrucción # Bus En arquitectura de computadores, el bus (o canal) es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores, además de circuitos integrados. Bus es una palabra inglesa que significa "transporte". En arquitectura de computadores, un bus puede conectar lógicamente varios periféricos sobre el mismo conjunto de cables. Aplicada a la informática, se relaciona con la idea de las transferencias internas de datos que se dan en un sistema computacional en funcionamiento. En el bus todos los nodos reciben los datos aunque no se dirijan a todos éstos, los nodos a los que no van dirigidos los datos simplemente los ignoran. Por tanto, un bus es un conjunto de conductores eléctricos en forma de pistas metálicas impresas sobre la tarjeta madre del computador, por donde circulan las señales que corresponden a los datos binarios del lenguaje máquina con que opera el Microprocesador. Los primeros buses de computadoras eran literalmente buses eléctricos paralelos con múltiples conexiones. Hoy en día el término es usado para cualquier arreglo físico que provea la misma funcionalidad lógica que un bus eléctrico paralelo. Los buses modernos pueden usar tanto conexiones paralelas como en serie, y pueden ser cableados en topología multidrop o en daisy chain, o conectados por hubs switcheados, como el caso del USB. \ Cuatro ranuras para tarjetas de bus PCI Express Existen dos tipos de transferencia en los buses: 1. **Serie:** El bus solamente es capaz de transferir los datos bit a bit. Es decir, el bus tiene un único cable que transmite la información. 2. **Paralelo:** El bus permite transferir varios bits simultáneamente, por ejemplo 8 bits. Aunque en primera instancia parece mucho más eficiente la transferencia en paralelo, esta presenta inconvenientes: 1. La frecuencia de reloj en el bus paralelo tiene que ser más reducida. 2. La longitud de los cables que forman el bus está limitada por las posibles interferencias, el ruido y los retardos en la señal. Además, los modernos buses serie están formados por varios canales: En este caso se transmite por varios buses serie simultáneamente. En los primeros computadores electrónicos, era muy habitual encontrar buses paralelos, quedando los buses serie dedicados para funciones de menor entidad y dispositivos lentos, como el teclado. La tendencia en los últimos años es reemplazar los buses paralelos por buses serie (que suelen ser multicanal). Estos son más difíciles de implementar, pero están dejando velocidades de transferencia más elevadas, además de permitir longitudes de cable mayores. ## Funcionamiento La función del bus es permitir la conexión lógica entre los diferentes subsistemas que componen el computador. En su mayoría los buses están formados por conductores metálicos por los cuales se transmiten señales eléctricas que son enviadas y recibidas con la ayuda de circuitos integrados que manejan un protocolo que les permite transmitir datos útiles. Además de los datos el bus transmite otras señales digitales como son las direcciones y señales de control. Los buses definen su capacidad de acuerdo a la frecuencia máxima de envío y al ancho de los datos. Por lo general estos valores son inversamente proporcionales: si se tiene una alta frecuencia, el ancho de datos debe ser pequeño. Esto se debe a que la interferencia entre las señales (crosstalk) y la dificultad de sincronizarlas, crecen con la frecuencia, de manera que un bus con pocas señales es menos susceptible a esos problemas y puede funcionar a alta velocidad. Todos los buses de computador tienen funciones especiales como las interrupciones y las DMA que permiten que un dispositivo periférico acceda a una CPU o a la memoria usando el mínimo de recursos.  ## Tipos de bus Existen dos tipos que están clasificados por el método de envío de la información: **bus paralelo o bus serial**. Hay diferencias en el rendimiento y hasta hace unos años se consideraba que el uso apropiado dependía de la longitud física de la conexión: para cortas distancias el bus paralelo, para largas el serial. ### **Bus paralelo** Es un bus en el cual los datos son enviados por bytes al mismo tiempo, con la ayuda de varias líneas que tienen funciones fijas. La cantidad de datos enviada es bastante grande con una frecuencia moderada y es igual al ancho de los datos por la frecuencia de funcionamiento. En los computadores ha sido usado de manera intensiva, desde el bus del procesador, los buses de discos duros, tarjetas de expansión y de vídeo, hasta las impresoras. El *[front-side bus](https://es.wikipedia.org/wiki/Front-side_bus "Front-side bus")* de los procesadores Intel es un bus de este tipo y como cualquier bus presenta unas funciones en líneas dedicadas: * Las líneas de dirección son las encargadas de indicar la posición de memoria o el dispositivo con el que se desea establecer comunicación. * Las líneas de control son las encargadas de enviar señales de arbitraje entre los dispositivos. Entre las más importantes están las líneas de interrupción, DMA y los indicadores de estado. * Las líneas de datos transmiten los bits de forma aleatoria de manera que por lo general un bus tiene un ancho que es potencia de 2. Un bus paralelo tiene conexiones físicas complejas, pero la lógica es sencilla, que lo hace útil en sistemas con poco poder de cómputo. En los primeros microcomputadores, el bus era simplemente la extensión del bus del procesador y los demás integrados "escuchan" las línea de direcciones, en espera de recibir instrucciones. En el PC IBM original, el diseño del bus fue determinante a la hora de elegir un procesador con I/O de 8 bits ([Intel 8088](https://es.wikipedia.org/wiki/Intel_8088 "Intel 8088")), sobre uno de 16 (el 8086), porque era posible usar hardware diseñado para otros procesadores, abaratando el producto. ### **Bus serie** En este los datos son enviados, bit a bit y se reconstruyen por medio de registros o rutinas. Está formado por pocos conductores y su ancho de banda depende de la frecuencia. Aunque originalmente fueron usados para conectar dispositivos lentos (como el teclado o un ratón), actualmente se están usando para conectar dispositivos mucho más rápidos como discos duros, unidades de estado sólido, tarjetas de expansión e incluso para el bus del procesador. ## Clases de buses.  Hay tres clases de buses: bus de datos, bus de direcciones y bus de control. Una placa base tipo ATX tiene tantas pistas eléctricas destinadas a buses, como anchos sean los Canales de Buses del Microprocesador de la CPU: 64 para el Bus de datos y 32 para el Bus de Direcciones. El "ancho de canal" explica la cantidad de bits que pueden ser transferidos simultáneamente. Así, el Bus de datos transfiere 8 bytes a la vez. Así, el Canal de Direcciones del Microprocesador para una PC-ATX puede "direccionar" más de 4 mil millones de combinaciones diferentes para el conjunto de 32 bits de su bus. ### **Bus de direcciones.** El Bus de Direcciones, por otra parte, está vinculado al bloque de Control de la CPU para tomar y colocar datos en el Sub-sistema de Memoria durante la ejecución de los procesos de cómputo. La memoria RAM es direccionable, de forma que cada celda de memoria tiene su propia dirección. Las direcciones son un número que selecciona una celda de memoria dentro de la memoria principal o en el espacio de direcciones de la unidad de entrada/salida. El bus de direcciones es un canal del microprocesador totalmente independiente del bus de datos donde se establece la dirección de memoria del dato en tránsito. Para el Bus de Direcciones, el "ancho de canal" explica así mismo la cantidad de ubicaciones o Direcciones diferentes que el microprocesador puede alcanzar. Esa cantidad de ubicaciones resulta de elevar el 2 a la 32ª potencia. "2" porque son dos las señales binarias, los bits 1 y 0; y "32ª potencia" porque las 32 pistas del Bus de Direcciones son, en un instante dado, un conjunto de 32 bits. Nos sirve para calcular la capacidad de memoria en el CPU. ### **Bus de control.** Este bus transporta señales de estado de las operaciones efectuadas por la CPU. El método utilizado por el ordenador para sincronizar las distintas operaciones es por medio de un reloj interno que posee el ordenador y facilita la sincronización y evita las colisiones de operaciones (unidad de control).Estas operaciones se transmiten en un modo bidireccional. El bus de control gobierna el uso y acceso a las líneas de datos y de direcciones. Como éstas líneas están compartidas por todos los componentes, tiene que proveerse de determinados mecanismos que controlen su utilización. Las señales de control transmiten tanto órdenes como información de temporización entre los módulos. Mejor dicho, es el que permite que no haya colisión de información en el sistema. ### **Bus de datos.** Mueve los datos entre los dispositivos del hardware de Entrada como el teclado, el escáner, el ratón, etc.; de salida como la Impresora, el Monitor o la tarjeta de Sonido; y de Almacenamiento como el Disco Duro, el Disquete o la Memoria-Flash. Estas transferencias que se dan a través del Bus de Datos son gobernadas por varios dispositivos y métodos, de los cuales el Controlador PCI, "Peripheral Component Interconnect", Interconexión de componentes Periféricos, es uno de los principales. Su trabajo equivale, simplificando mucho el asunto, a una central de semáforos para el tráfico en las calles de una ciudad. ## Lista de buses. ### Buses en el pc. * Tarjetas internas * PCI * AGP, exclusivo de [tarjetas gráficas](https://www.google.com/url?q=http%3A%2F%2Fes.wikipedia.org%2Fwiki%2FTarjeta_gr%25C3%25A1fica&sa=D&sntz=1&usg=AFrqEzeTy5AUlO0qofxrhuGPJj8AbQH87A "Tarjeta gráfica"). * PCI-Express sustituye tanto a PCI como a AGP como nuevo estándar. * ISA. * VESA (Existencia efímera y sustituido por PCI). * Bus MCA (propiedad de IBM y también de existencia efímera(al igual que VESA)). * Ranura AMR * Ranura CNR Usada para un módem. * Conexión exterior * USB. * Firewire (IEEE 1394). * Almacenamiento * PATA o IDE Es el más habitual en [discos duros](https://www.google.com/url?q=http%3A%2F%2Fes.wikipedia.org%2Fwiki%2FDisco_duro&sa=D&sntz=1&usg=AFrqEzdQsM0Y0CJIZYhchC2CEsUE2X7T7Q "Disco duro") * SATA sustituirá al PATA. * SCSI Bastante más caro que ATA * SAS Sustituirá al SCSI paralelo * También se usan USB y Firewire para almacenamiento. ### Buses en mac. * PCI (también se usa en Mac además de otras plataformas) * USB * Firewire * NuBus ### Buses en electrónica. * 1-wire * I²C * RS-485 * LVDS * IEµ en desarrollo * SPI * SMBus * CAN * Profibus * Modbus * GPIB (IEEE 488) * PXI ### Buses domótica. * EIB * Vantage # Enlaces de interés * CPU, Concepto, [https://concepto.de/cpu/](https://concepto.de/cpu/) * Procesador, Concepto, [https://concepto.de/procesador/](https://concepto.de/procesador/) * Bus (informática), Wikipedia, [https://es.wikipedia.org/wiki/Bus_(inform%C3%A1tica)#Bus_de_direcciones](https://es.wikipedia.org/wiki/Bus_(inform%C3%A1tica)#Bus_de_direcciones) * Buses, elHacker, [https://wiki.elhacker.net/hardware/buses](https://wiki.elhacker.net/hardware/buses)