Diferencias entre CPU y Microprocesador: Componentes y Funciones

1. ¿Qué diferencia existe entre CPU y microprocesador? ¿Qué partes forman la CPU?

Diferencia: La CPU (Unidad Central de Procesamiento) es el componente encargado de ejecutar las instrucciones de un programa, gestionar datos y coordinar las operaciones entre otros componentes del sistema. Un microprocesador es un chip que integra toda la CPU en un solo componente (o núcleo) y realiza funciones como la ejecución de instrucciones, decodificación, y procesamiento de datos.

Partes de la CPU:

• ALU (Unidad Aritmético-Lógica): Realiza operaciones matemáticas y lógicas.
• Unidad de Control (UC): Controla y coordina las actividades de la CPU.
• Registros: Almacenan temporalmente datos e instrucciones.
• Bus de datos: Transmite información entre los componentes de la CPU y la memoria.

2. ¿Qué función tiene el registro Acumulador de la ALU? ¿Y el reloj en la UC?

Registro Acumulador: Es un registro temporal en la ALU que almacena los resultados intermedios de las operaciones realizadas por la ALU antes de que sean enviados a la memoria o a otros registros.

Reloj en la UC: El reloj (o clock) sincroniza las operaciones de la Unidad de Control (UC), marcando el ritmo de ejecución de las instrucciones. Cada ciclo de reloj determina una operación que la CPU puede realizar (por ejemplo, leer o escribir en la memoria, o realizar operaciones aritméticas).

3. ¿Cuáles son las fases de ejecución de una instrucción?

Las fases de ejecución de una instrucción son:

1. Búsqueda de la instrucción (Fetch): La instrucción es obtenida de la memoria y se coloca en el registro de instrucciones.
2. Decodificación (Decode): La unidad de control decodifica la instrucción, determinando qué operación debe realizarse y qué recursos se deben usar.
3. Ejecución (Execute): Se lleva a cabo la operación especificada por la instrucción (por ejemplo, sumar, comparar, mover datos).
4. Acceso a memoria (Memory Access): Si la instrucción involucra acceder a la memoria (lectura o escritura), se realiza en esta fase.
5. Escritura de resultados (Write Back): Si es necesario, los resultados de la operación se escriben en los registros o la memoria.

4. ¿Qué diferencia existe entre una unidad de control microprogramada y una unidad de control cableada? Justifica tu planteamiento. ¿A qué nos referimos cuando decimos que el juego de instrucciones es RISC?

Unidad de Control Microprogramada: Utiliza un conjunto de instrucciones o microcódigo almacenado en memoria para generar las señales de control necesarias para ejecutar cada instrucción. Esta forma es flexible y fácil de modificar.

Unidad de Control Cableada: Usa circuitos electrónicos fijos (cables y puertas lógicas) para generar señales de control. Es más rápida que la microprogramada, pero menos flexible, ya que requiere modificaciones de hardware para cambiar su funcionamiento.

Juego de Instrucciones RISC: RISC (Reduced Instruction Set Computing) se refiere a un tipo de arquitectura de CPU que utiliza un conjunto reducido de instrucciones, simples y de longitud fija, que se pueden ejecutar rápidamente. Esto contrasta con CISC (Complex Instruction Set Computing), que tiene instrucciones más complejas y variadas.

5. ¿Qué es el direccionamiento? ¿Qué tipos existen? Explica brevemente cada uno de ellos.

El direccionamiento es el proceso mediante el cual se especifica la ubicación de los datos o instrucciones en la memoria. Los tipos más comunes son:

• Direccionamiento directo: La dirección de memoria de los datos está especificada directamente en la instrucción.
• Direccionamiento indirecto: La instrucción contiene una dirección que apunta a otra dirección de memoria donde se encuentran los datos.
• Direccionamiento por registro: Los datos se encuentran en un registro de la CPU.
• Direccionamiento indexado: Se usa un valor base (dirección) y un índice (desplazamiento) para calcular la dirección efectiva.
• Direccionamiento relativo: La dirección de memoria se calcula sumando un desplazamiento a la dirección de la instrucción.

6. Si tengo un ancho de bus de 32 bits, ¿cuántas direcciones de memoria podré direccionar?

Un bus de 32 bits puede direccionar hasta 2³² direcciones de memoria, lo que equivale a 4,294,967,296 (aproximadamente 4 GB) de direcciones.

7. ¿Cuántos niveles de memoria caché existen en la actualidad?

En la actualidad, los sistemas modernos tienen 3 niveles de memoria caché:

• Caché L1: Es la más cercana al núcleo del procesador y la más rápida, pero con menor capacidad.
• Caché L2: Tiene más capacidad que la L1 y es más lenta, pero sigue siendo muy rápida comparada con la memoria principal.
• Caché L3: Es la más grande y más lenta de las cachés, pero aún mucho más rápida que la memoria principal.

8. ¿Qué tipos de encapsulado existen en la actualidad?

Los principales tipos de encapsulado de procesadores son:

• DIP (Dual In-line Package): Encapsulado de pines en dos filas paralelas.
• QFP (Quad Flat Package): Encapsulado plano con pines a los lados.
• BGA (Ball Grid Array): Los pines están en la parte inferior en forma de bolas, ideal para procesadores de alto rendimiento.
• LGA (Land Grid Array): Similar al BGA, pero los contactos son superficies planas en lugar de bolas.

9. ¿Qué función desempeña el zócalo de una placa base?

El zócalo de una placa base es el conector físico donde se coloca el procesador (CPU). Facilita la conexión eléctrica entre la CPU y el resto del sistema y permite cambiar o actualizar el procesador si es necesario.

10. ¿Qué sistemas de refrigeración existen? ¿Qué entiendes por OVERCLOCKING?

Sistemas de refrigeración:

• Refrigeración por aire: Usa un disipador de calor y un ventilador para enfriar el procesador.
• Refrigeración líquida: Utiliza un líquido refrigerante que circula por un sistema cerrado para transferir el calor lejos del procesador.

Overclocking: El overclocking es el proceso de aumentar la frecuencia de reloj de un componente (generalmente la CPU o la GPU) por encima de sus especificaciones de fábrica para obtener un rendimiento superior, pero puede generar más calor y consumir más energía.