Mikroprozesadorea (CPU)

Mikroprozesadorea (edo, besterik gabe, prozesagailua) sistema informatiko baten zirkuitu integratu zentralik konplexuena da; ilustrazio gisa, analogiagatik, ordenagailu baten “garuna” deitzen zaio.

Programak exekutatzeaz arduratzen da, sistema eragiletik erabiltzaile-aplikazioetaraino; maila baxuko hizkuntzan programatutako jarraibideak bakarrik exekutatzen ditu, eragiketa aritmetiko eta logiko sinpleak eginez, hala nola logika bitarrak eta memoriarako sarbideak batu, kendu, biderkatu eta zatitzea.

Prozesamendu-unitate zentral bat edo gehiago izan ditzake (CPU), funtsean, erregistroz, kontrol-unitatez, unitate aritmetiko logikoz (alu) eta kalkulu-unitate bat koma flotagarrian (antzina “koprozesadore matematikoa” izenez ezagutzen zena) osatuta.

Mikroprozesadorea, oro har, ordenagailuaren oinarri-plakaren zokalo espezifiko baten bidez konektatuta dago; normalean, behar bezala eta modu egonkorrean funtzionatzeko, bero-disipadore bat duen hozte-sistema bat gehitzen zaio, eroankortasun termiko handiko materialez fabrikatua, hala nola kobrea edo aluminioa, eta disipadoreak xurgatutako gehiegizko beroa ezabatzen duen haizagailu bat edo gehiago. Disipadorearen eta mikroprozesadorearen kapsularen artean ore termikoa jarri ohi da, beroaren eroankortasuna hobetzeko. Badira beste metodo eraginkorrago batzuk ere, hala nola hozte likidoa edo muturreko hozteko peltier zelulak erabiltzea, nahiz eta teknika horiek ia soilik aplikazio berezietarako erabiltzen diren, hala nola overclocking praktiketarako.

microprocesador bilaketarekin bat datozen irudiak

Mikroprozesadore baten errendimendua neurtzea lan konplexua da, gama bereko prozesadoreek eraginkortasun ezberdinarekin prozesa ditzaketen “karga” mota ezberdinak baitaude. Errendimenduaren metrika bat familia bereko nukleoekiko prozesadoreak konparatzea ahalbidetzen duen erloju maiztasuna da, adierazle hau oso mugatua delarik marka eta erreferentzia bereko prozesadoreak merkaturatzeko erabiltzen diren diseinu ugaritasuna dela eta. Errendimendu handiko sistema informatiko bat paraleloan lan egiten duten hainbat mikroprozesadorez hornituta egon daiteke, eta mikroprozesadore bat, aldi berean, hainbat nukleo fisiko edo logikoz osatuta egon daiteke. Nukleo fisiko batek PUZ bakarti baten jarduera guztiak egiten dituen mikroprozesadore kasi-independentearen barne-zati bati egiten dio erreferentzia; nukleo logiko bat nukleo fisiko baten simulazioa da, prozesamendua modu eraginkorragoan banatzeko. Prozesadorearen barruan ahalik eta elementu gehien integratzeko joera dago, eraginkortasun energetikoa eta miniaturizazioa areagotuz. Elementu integratuen artean puntu flotatzaileko unitateak, RAM memoriaren kontrolagailuak, busen kontrolagailuak eta bideo-prozesadoreak daude.

EZAUGARRIAK:

Mikroprozesadoreek miniaturazko ordenagailu digital txiki baten antza dute, horregatik bere arkitektura propioa aurkezten du eta kontrol programa baten pean eragiketak egiten ditu. Arkitektura hori honela osatzen da:

Kapsularatzea: Silizioa estaltzen duen eta elementuetatik babesten duen estalki zeramikoa (airearen oxigenoa, adibidez).
Cache: Prozesadorearentzat eskuragarri dagoen memoria ultralasterra, RAM memoria behar denean baino ez erabiltzeko moduan; izan ere, caché memoriaren hainbat mailatan datuak gordetzen dira, berehala berreskuratzeko.
Koprozesadore matematikoa: Koma flotatzailearen unitatea, eragiketa logiko eta formalez arduratzen den prozesadorearen zatia da.
Erregistroak: Prozesadoreko lanaren memoria laburra, bere funtzionamendua eta baldintzak kontrolatzeko diseinatua.
Portuak: Prozesadoreak informazioa sistemako gainerako osagaiekin komunikatzeko aukera ematen duten hodiak.

microprocesador bilaketarekin bat datozen irudiak

FUNTZIONAMENDUA:

Mikroprozesadore batek oinarrizko jarraibide batzuen arabera jarduten du. Jarraibide horiek aurreprogramatu eta kode bitar moduan biltegiratzen dira. Jarraibide horiek memoria nagusiaren arabera antolatuko dira, eta hainbat faseren arabera emango dira:

Prefetch: Edo sistemaren memoria nagusitik instrukzioa aurrez irakurtzea.
Fetch: Jarraibide espezifikoa deskodetzaileari bidaltzea.
Deskodetzea: Egin beharreko eragiketa batzuetan instrukzioa itzultzea, eta hori egiteko beharrezkoak diren operandoak irakurtzea.
Gauzatzea: Sistemaren osagaiek instrukzioa egitea.
Idazketa: Itzulerako emaitzak grabatzea memoria nagusian, edo erregistroetan.
Fase horiek PUZaren hainbat ziklotan egiten dira, eta horien iraupena mikroprozesadoreak lantzen duen maiztasunaren araberakoa da.