Funcionamiento Interno de la CPU: Fases, Arquitecturas y Tecnologías Clave

Fases de una Instrucción

Fase de Búsqueda de una Instrucción

1. La unidad de control envía una microorden para que el contenido del registro contador de programa, que contiene la dirección de la siguiente instrucción, sea transferido al registro de dirección de memoria.
2. La posición de memoria que figura en el registro de dirección de memoria es utilizada por el selector para transferir su contenido al registro de intercambio de memoria.
3. Se transfiere la instrucción desde el registro de intercambio de memoria al registro de instrucción.
4. Posteriormente, el decodificador procede a interpretar la instrucción que acaba de llegar al registro de instrucción, quedando dispuesto para la activación del circuito sumador de la UAL e informando al secuenciador.
5. El registro contador de programa se autoincrementa con un valor 1, de tal forma que queda apuntando a la siguiente instrucción consecutiva en memoria.

Fase de Ejecución de una Instrucción

1. Se transfiere la dirección del primer operando desde el registro de instrucción al registro de dirección de memoria.
2. El selector extrae de la memoria dicho dato, depositándolo en el registro de intercambio de memoria.
3. Se transfiere la dirección del segundo operando desde el registro de instrucción al registro de memoria.
4. El selector extrae de la memoria dicho dato y lo deposita en el registro de intercambio de memoria.
5. Se lleva este operando desde este registro al registro de entrada 2 de la UAL.
6. El secuenciador envía una microorden a la UAL para que se ejecute la operación.
7. Este resultado se envía desde el acumulador al registro de intercambio.
8. Se transfiere desde el registro de instrucción al registro de dirección de memoria la dirección donde ha de almacenarse el resultado en la memoria.
9. Se transfiere el resultado desde el registro de intercambio de memoria a la dirección de memoria indicada en el registro de dirección.

Arquitecturas Intel

Intel Sandy Bridge

La arquitectura vigente de Intel se denomina Sandy Bridge. Todos los procesadores Intel, tanto para ordenadores de sobremesa como portátiles, pertenecen a esta generación tecnológica. La arquitectura Sandy Bridge es una evolución de Nehalem, con un tamaño de transistor de 32 nm y mejoras en apartados como el TurboBoost, que permite que el procesador aumente dinámicamente su velocidad por encima de la nominal. En pocas palabras, la lógica interna del procesador lleva cuenta de la temperatura y la potencia disipada por los núcleos, y si está dentro de los márgenes seguros de operación, aumenta la frecuencia hasta varios cientos de megahercios. El rendimiento de una CPU ya no es una ciencia exacta; por ejemplo, si se instala un disipador de más calidad, se podrá obtener un mayor rendimiento a partir de un mismo procesador.

Intel Ivy Bridge

Ivy Bridge no entraña cambios significativos en la arquitectura, más allá de los asociados a la adopción de una tecnología de fabricación de 22 nm, con transistores más pequeños. De este modo, para un mismo nivel de rendimiento consumirán lo mismo que los actuales Sandy Bridge. Lo que se mejorará respecto a Sandy Bridge es el apartado gráfico, con una mayor potencia de procesamiento de juegos. Asimismo, Ivy Bridge será compatible con DDR3L, el estándar de memoria DDR3 de ultra bajo voltaje, lo cual supone una ventaja adicional para equipos portátiles, o para ordenadores donde se busque el máximo ahorro energético.

Tecnologías Clave

HyperThreading

Esta técnica surgió para intentar aprovechar los ciclos de reloj en que la CPU se encuentra esperando a que le lleguen nuevos datos o instrucciones que procesar. HyperThreading simula un sistema biprocesador con una única CPU física, duplicando algunas secciones de la CPU que se encargan de guardar el estado de un proceso. Así, cuando la CPU se queda en estado de espera mientras está ejecutando un determinado proceso, con HyperThreading los recursos de ejecución son asignados a otro proceso, lo que conlleva una optimización. HyperThreading está disponible tanto en procesadores de un solo núcleo como en los de varios.

El TDP

El TDP es un parámetro que define la cantidad de potencia térmica que debe ser disipada en un determinado componente para que este pueda funcionar correctamente. Este valor, que se mide en vatios (W), representa la cantidad de calor a disipar en un uso normal.