Components i Arquitectures de la CPU: Guia Essencial

La CPU: Unitat Central de Processament

Parts Lògiques Fonamentals

La CPU es compon de diverses parts lògiques essencials per al processament de dades:

1. Unitat de Control: Gestor central del flux de dades (bussos, etc.).
2. Unitat Aritmètica-Lògica (ALU): Engloba les operacions amb combinacions lògiques.
3. Registres: Memòries volàtils que estan dins del processador. Són petites en mida i molt ràpides. Funció: emmagatzemar els operands (números implicats en l'operació) o el resultat de l'operació. És la part més propera al processador.
4. Unitats d'Execució SIMD: Gestionen el processament en paral·lel o seqüencial de les operacions. SIMD significa *Single Instruction Multiple Data*. Gestiona amb quants processadors s'executen les operacions.
5. Memòria Caché: Memòria volàtil per guardar dades. És ràpida, però no tant com els registres, i de mida petita, però més gran que els registres. Realitza operacions intermèdies.
6. Unitat de Punt Flotant: Realitza operacions de punt flotant, essencial per a gràfics. El punt flotant serveix per determinar el decimal dels números en codi binari que indiquen el resultat.
7. Program Counter (PC): Registre especial que guarda l'adreça de la següent instrucció a executar. Funció: saber per on anava el flux d'execució.

Paràmetres Clau del Processador

• Velocitat de Rellotge: Permet que les tasques es facin de forma síncrona.
• Bus de Dades: Amplada de bits del bus de dades (bits a cada cicle de rellotge).
• Memòria Caché: Interna, integrada en el microprocessador.
• Nombre de Cores: (Exemples: Dual-core, Quad-core, etc.).

La BIOS (Basic Input/Output Service)

La BIOS és una memòria ROM, amb algunes parts modificables i altres no. Serveix per arrencar l'ordinador mentre localitza els dispositius externs com el teclat, la pantalla o el disc on es carrega el sistema operatiu.

La BIOS sol utilitzar tecnologies com *PROM*, *EPROM* o *FLASH*. La memòria d'emmagatzematge de la BIOS és electrònica CMOS.

Arquitectures de Processament

Arquitectura Von Neumann

Aquesta arquitectura (personal, general, econòmica) gestiona millor l'espai de la memòria. El programa i les dades estan emmagatzemats en la mateixa memòria principal.

Les instruccions del programa estan a la memòria principal, i la Unitat de Control només s'ocupa del cicle d'execució de les instruccions, que es produeix de manera seqüencial.

Problema: La comunicació entre la CPU i la memòria és clau per al processament de dades i pot esdevenir un “coll d’ampolla” per al rendiment de l’ordinador.

Arquitectura de Harvard

Aquesta arquitectura (més cara, més efectiva, menys utilitzada) es caracteritza per disposar d'una memòria separada per al programa i d'una altra per a les dades.