Diferencia entre revisiones de «Unidat central de procesamiento»

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A idea d'almadazenar os programas informaticos ya yera present en os disenyos de [[J. Presper Eckert]] y [[John William Mauchly]] ta l'ENIAC, pero heba estato descartata ta poder finalizar a maquina ascape. O [[30 de chunio]] de [[1945]], antis de que se rematase l'ENIAC, o matematico [[John von Neumann]] difundió o decumento titulato '' First Draft of a Report on the EDVAC'' (Primer borrador d'un informe sobre l'[[EDVAC]]). En iste decumento describió o disenyo d'un ordinador con programa almadazenato que estió rematato de tot en agosto de [[1949]].<ref>[http://cva.stanford.edu/classes/cs99s/papers/vonneumann-firstdraftedvac.pdf Primer borrador d'un informe sobre l'EDVAC] John von Neumann, (1945). Stanford University.</ref> L'EDVAC fue disenyato ta executar un cierto numero d'instruccions de diferents tipos. Istas instruccions podeban estar combinatas ta creyar programas útils ta o funcionamiento de l'EDVAC. De traza significativa, os programas escritos ta l'EDVAC yeran almadazenatos en a [[Memoria d'ordinador|memoria d'alta velocitat de l'ordinador]] en cuentas de estar definitos por meyo d'o cableyato fisico de l'ordinador. Con ixo se superó una d'as limitacions importants de l'ENIAC que necesitava d'una gran cantidat de tiempo y esfuerzo ta reconfigurar l'ordinador ta poder executar una nueva faina. Con o disenyo de von Neumann o programa u ''software'' que executaba l'EDVAC podeba estar reprogramato de traza simpla cambeyando o contenito d'a memoria de l'ordinador.<ref>Encara que l'EDVAC fue dissenyato bells anyos dimpués de que l'ENIAC estase en construcción, en [[1948]] l'ENIAC fue dotato d'a funcionalidat d'almadazenar programas, antis d'a finalización de l'EDVAC (1949), a tamas d'o feito d'haber estato descartata d'o disenyo a causa d'os costos y a calendata de finalización</ref>
 
Encara que por un regular s'atribuye o disenyo d'os programas almadazenatos en l'ordinador a von Neumann debito a d'o suyo disenyo de l'EDVAC, antis mas atros investigadors com [[Konrad Zuse]] ya heben sucherito y implementato ideyas pareixitas. A masAmás a dita [[arquitectura Harvard]] d'o [[Harvard Mark I]], que fue finalizata antis que l'EDVAC, tamién emplegaba un disenyo de programa almadazenato a traviés de [[cinta foratata]] en cuentas de memoria electronica. A esferencia fundamental entre as arquitecturas de von Neumann y Harvard ye que a zaguera desepara l'almadazenamiento y o tractamiento d'as instruccions y os datos, mientres que a primera fa servir o mismo espacio de memoria ta as dos. A mayoría d'as unidatz centrals de proceso de hue día siguen o disenyo de von Neumann pero tamién ye habitual trobar elementos de l'arquitectura Harvard.
 
Como totz os dispositivos [[Sistema dichital|dichitals]], as unidatz centrals de proceso nomas pueden tractar un numero limitato d'estatos y, por tanto, requieren de bells elementos de commutación tal poder diferenciar y cambeyar istos estatos. Antis d'o desenvolique comercial d'o [[transistor]] os elementos de commutación que s'emplegaban habitualment yeran os [[relé]]s y as [[Valvula de bueito|valvulas de bueito]] u termoionicas. Encara que istos dispositivos presentaban avantallas de velocidat sobre os precedents, purament mecanicos, yeren poco fiables por diferents razons, por eixemplo, ta reyalizar un cercuito de [[lochica seqüencial]] en [[corrient contina]] con relés yera menester ta correchir o problema d'as vibracions d'o contacto. Encara que as valvulas termoionicas no teneban o problema d'a vibración d'o contacto, heban de fer-se escalfar antis de poder plegar a estar operativas de tot y eventualment deixar de funcionar debito a la chicota contaminación d'os suyos catodos que se produciba con o funcionamiento normal. Quan fallaba a estanqueidat s'aceleraba a contaminación d'o catodo. Quan una valvula fallaba caleba proceder a un diagnostico d'a CPU ta mirar de localizar o component afectato y proceder a o suyo reemplazamiento. En conseqüencia os primers ordinadors electronicos basatos en valvulas termoionicas yeren mas rapedos pero menos fiables que os ordinadors electromecanicos basatos en relés.
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O [[1964]] [[IBM]] presentar l'arquitectura System/360 que fue emplegata en una serie d'ordinadors que podeban executar os mesmos programas en diferents velocitats y rendimiento. Iste feito estió una novedat significativa ya que dica alavez a mayoria d'os ordinadors, incluyitos los d'un mesmo fabricant, yeran incompatibles entre ells. Ta fer posible ista millora IBM emplego o concepto de [[microcodigo]] que encara ye habitual en as CPUs modernas.<ref>[http://www.research.ibm.com/journal/rd/441/amdahl.pdf ''Architecture of the IBM System/360'']. Amdahl, G. M., Blaauw, G. A., & Brooks, F. P. Jr. (1964) IBM Research.</ref> L'arquitectura System/360 gosó estar tan popular que dominó o mercato d'os [[Ordinador central|ordinadors centrals]] mientrescadas y deixando un legato que contina estando emplegato en ordinadors modernos como a serie System z ([[2000]]) d'IBM. O mesmo anyo 1964, Digital Equipment Corporation (DEC) presentó unatro ordinador que tenió una gran enfluyencia, o PDP-8, destinato a o mercato d'os ordinadors scientificos y de rechira. Mas tardi DEC presentaría a linia PDP-11 que gosaría estar muit popular y que orichinalment se basaba en cercuitos de baixa integración pero que pasó a emplegar components de gran integración quan estioron rentables. En contraste con os suyos predecesors basatos en circuitos de baixa y meya integración, a primera implementación d'o PDP-11 que emplegaba components de gran integración levaba una CPU nomas basata en quatre circuitos integratos.<ref>[http://www.computer.museum.uq.edu.au/pdf/EK-LSI11-TM-003%20LSI-11%2C%20PDP-11-03%20User's%20Manual.pdf "LSI-11 Module Descriptions"] LSI-11, PDP-11/03 Manual de l'usuari. Maynard, Massachusetts: Digital Equipment Corporation. pàg. 4–3. Digital Equipment Corporation (3ª edición, 1976).</ref>
 
Os ordinadors basatos en transistors presentaban muitas avantallas respecto a os suyos predecesors, a masamás d'a millor fiabilidat y o menor consumo d'enerchía, os transistors permitioron que as CPUs podesen funcionar a velocidatz muito mas altas gracias a que o tiempo de commutación d'un transistor ye encara mas chicotas que o d'as valvulas de bueito u os relés. Gracias a istos dos elementos, o incremento d'a fiabilidat y o grandismo incremento d'a velocidat de commutación, a freqüencia de reloch d'as CPUs s'incrementó dica gosar arribar a decenas de megahertzs. Mientres a utilización d'o transistors y os cercuitos integratos esdeveniba habitual, se prencipió a experimentar en nuevos disenyos d'alto rendimento como o [[SIMD]] (''Single Instruction Multiple Data'') utilizato en os [[Procesador vectorial|procesadors vectorials]]. Istos modelos experimentals levarían a o desenvolique d'os [[supercomputador]]s como os fabricatos por a interpresa [[Cray Inc.]]
 
=== Microprocesadors ===
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As anteriors cheneracions de CPUs heban estato implementatas como un conchunto de components discretos y numerosos circuits integratos sobre un u mas circuitos impresos. D'atra man, os microprocesadors son construyitos con un chicot numero de circuitos integratos, por un regular un nomás, con un nivel muit alto d'integración ([[VLSI]] de ''Very Large Scale Integration''). A mida reducita d'as CPUs son o resultato d'estar implementatas sobre un unico bloque de material semiconductor (''die''), de traza que o factor de forma leva un tiempo de commutación mas chicot a la vegata que disminuye a [[capacitancia]] parasita d'as [[Puerta lochica|puertas]].
 
Isto ha feito que os microprocesadors sincronso tiengan freqüencias de reloch dende bellas decenas de megahertzs dica bells gigahertzs. A masAmás a mas, a mida que a evolución d'a tecnolochía ha permitito a construcción de transistors de mida muit chicota sobre un cercuito integrato, a complexidat y o numero de transistors que contiene una CPU s'ha incrementato exponencialment. Ista tendencia ye descrita por a [[lai de Moore]], que ha contrimostrato estar prou exacta en as suyas prediccions sobre o creixemient d'a complexitat d'as CPUs y d'atros tipos de cercuitos integratos.
 
Mientres que a complexitat, a mida, a construcción y a forma cheneral d'as CPUs ha cambeyato muitismo en os zaguers seisanta anyos, cal remarcar que o disenyo de base y a función no han cambeyato guaire. Quaise totas as CPUs actuals pueden estar descritas de traza precisa como maquinas con programa almadazenato de von Neumann. Mientres que a debandita lai de Moore contina estando valida han prencipiato a apareixer qüestions arredol d'os limites d'os cercuitos integratos de transistors. A extrema miniaturización d'as puertas electronicas ha feito que bells efectos antis poco intresants s'haigan tornato cada vegata mas importants, en son eixemplos a [[electromigración]] (a degradación progresiva d'as interconexions metalicas que comporta una perduga d'a fiabilidat d'os cercuitos integratos) y as corrients de fuyita (que son as responsables d'un sobreconsumo d'enerchía electrica). Istos nuevos problemas son entre muitos d'atros, bell uns d'os factors que han levato a os investigadors a la rechira de nuevas tecnolochías como a [[computación quantica]] a la vegata que s'avanza en a utilización d'a [[computación paralela]] y d'atros metodos que estendillan a utilización d'o modelo clasico de von Neumann.
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* A CPU utiliza rechistros.
* A CPU ye muit cara encara que gracias a [[lai de Moore]] baixa ascape de pre. Os pres d'a CPU vienen marcatos mas que mas por a cheneración a la que perteneixe o procesador, dimpués un segundo factor decisivo será a velocidat d'o reloch.
 
'''L'arquitectura d'a CPU puet estar:'''
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* [http://www.arm.com/ ARM Holdings] - ARM Holdings ye una d'as pocas companyias que disenyan CPUs y las licencian sin de participar en a fabricación. Os microprocesadors con [[arquitectura ARM]] son unos d'os mas populars en o campo d'as [[Sistema incrustato|aplicacions incrustatas]].
* [http://www.freescale.com/ Freescale Semiconductor] (antis [[Motorola]]) - Freescale Semiconductor ha disenyato diversos sistemas incrustatos y [[System-on-a-chip|SoC]] d'os procesadors basatos en [[PowerPC]].
* [http://www-03.ibm.com/chips/ IBM Microelectronics] – A división de microelectronica d'[[IBM]] ye a responsable d'a mayoria d'os disenyos d'os procesadors [[IBM POWER|POWER]] y PowerPC, a masamás de muitas d'as CPU utilizatas en as [[Consola de chuego|consolas de chuegos]].
* [http://www.intel.com/ Intel Corp] – [[Intel]] ha disenyato quantas d'as series mas importants de CPUs, com por eixemplo a [[IA-32]] u a [[Itanium|IA-64]]. Tamién produce diversos chips perifericos que emplegan as suyas CPUs.
* [http://www.mips.com/ MIPS Technologies] - MIPS Technologies ha desenvolicato l'arquitectura MIPS, son pioners en os disenyos de tecnolochía [[RISC]].
* [http://www.am.necel.com/ NEC Electronics] - [http://www.am.necel.com/ NEC Electronics], han denvolicato as arquitecturas [http://www.am.necel.com/micro/product/all_8_general.html/ 78K0 8-bit], [http://www.am.necel.com/micro/product/all_16_general.html/ 78K0R 16-bit] i [http://www.am.necel.com/micro/product/all_32_general.html/ V850 32-bit].
* [http://www.sun.com/ Sun Microsystems] - [[Sun Microsystems]], han denvolicato l'arquitectura [[SPARC]], un disenyo de tecnolochía RISC.
* [http://www.ti.com/home_p_allsc Texas Instruments] – A división de semiconductors de [[Texas Instruments]] dissenya y produce diversos tipos de microcontroladors a masamás de muitos atros productos basatos en materials semiconductors.
* [http://www.transmeta.com/ Transmeta] – Transmeta Corporation son os creyadors d'os microprocesadors de gama baixa x86 como Crusoe y Efficeon.
* [http://www.viatech.com/ VIA Technologies] – VIA ye una companyía de Taiwan adedicata a la producción de CPUs de gama baixa compatibles con l'arquitectura x86.