1. Unidad de control (CU):
* función: El CU es el "cerebro" de la CPU, obteniendo instrucciones de la memoria, decodificándolas y dirigiendo la ejecución de esas instrucciones. Actúa como el controlador de tráfico, coordinando todos los demás componentes. Gestiona el ciclo Fetch-Decode-Execute.
2. Unidad de lógica aritmética (ALU):
* función: El ALU realiza operaciones aritméticas (adición, resta, multiplicación, división) y operaciones lógicas (y, o, XOR, no) en datos. Es donde ocurren los cálculos reales.
3. Registros:
* función: Ubicaciones de almacenamiento de alta velocidad dentro de la CPU. Mantienen datos e instrucciones que actualmente se están procesando. Existen diferentes tipos de registros, incluyendo:
* Registros de uso general: Utilizado para el almacenamiento temporal de datos durante los cálculos.
* Registro de instrucciones (IR): Contiene la instrucción actual que se está ejecutando.
* contador de programa (PC): Contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción que se obtendrá.
* Registro de estado (SR/Flags): Contiene información sobre los resultados de las operaciones (por ejemplo, transporte, cero, desbordamiento).
4. Cache:
* función: Memoria extremadamente rápida ubicada en el chip CPU en sí. Al almacenar frecuentemente acceden datos e instrucciones, acelerando significativamente el procesamiento al reducir la necesidad de acceder a la memoria principal más lenta (RAM). Existen diferentes niveles de caché (L1, L2, L3), siendo L1 el más rápido y más pequeño, y L3 es el más lento y más grande.
5. Unidad de interfaz de bus (BIU):
* función: Gestiona la comunicación entre la CPU y otros componentes del sistema informático, como la memoria y los dispositivos de entrada/salida. Esto implica transferir datos e instrucciones hacia y desde la CPU.
6. Unidad de punto flotante (FPU):
* función: Una unidad especializada para manejar la aritmética de punto flotante (cálculos que involucran números decimales). Esto es esencial para aplicaciones científicas y gráficas. Muchas CPU modernas integran la FPU en el núcleo, mientras que algunas más antiguas lo tenían como un chip separado.
7. Unidad de gestión de memoria (MMU):
* función: (No está presente en todas las CPU, especialmente las más simples) administra la traducción de direcciones de memoria virtual a direcciones de memoria física. Esto es crucial para la multitarea y la operación de memoria virtual.
Cómo trabajan juntos:
El ciclo Fetch-Decode-Ejecute es el corazón de la operación de la CPU:
1. buscar: El CU obtiene la siguiente instrucción de la memoria (a menudo ayudada por el caché y la BIU). La dirección de la instrucción se obtiene de la PC.
2. Decode: El CU decodifica la instrucción obtenida para determinar la operación que se realizará y los operandos (datos) involucrados.
3. Ejecutar: El CU dirige a la ALU o la FPU que realice la operación especificada en los datos contenidos en los registros. Los resultados se almacenan en registros.
4. Store (implícito): Los resultados de la operación pueden almacenarse de nuevo a la memoria u otros registros. La PC se actualiza para apuntar a la siguiente instrucción.
Este ciclo se repite continuamente, procesando instrucciones una tras otra, lo que permite que la CPU realice sus tareas informáticas. La velocidad y la eficiencia de estos procesos determinan el rendimiento general de la CPU.