Unidat central de procesamiento

340px|right|thumb|Diagrama d'un processador i386 d'Intel. Una Unidat Central de Procesamiento (UCP u mas conoixita por as suyas siglas en anglés CPU de Central Processing Unit) dita coloquialment como procesador ye un component electronico dichital capable d'interpretar instruccions de forma ordenata, de procesar datos y chenerar a información requiesta. En a CPU s'executan as instruccions d'os programas y se controla o funcionamiento d'os diferents components de l'ordinador. Gosa estar integrata en un chip dito microprocesador.

Ye constituita por dos unidaz funcionals: a unidat aritmetico-lochica, y a unidat de control.

Historia 250px|thumb|Vista parcial d'o Harvard Mark I, un ordinador electromecanico de 1944 thumb|250px|Programando l'ENIAC thumb|250px|Vista de l'EDVAC con a unidat de cinta foratata a o fondo As primeras CPU fuoron disenyatas a mida como parti d'un ordinador mas gran, manimenos, iste costoso metodo de disenyar as CPU a mida, ta una aplicación particular, ha desapareixito y ha estato substituyiu por o desarrollo de clases de CPU baratas y standardizatas adaptatas ta diferents propositos. Ista estandardización prencipió en a era d'os transistors discretos, computadors centrals, y microcomputadors, y s'aceleró a escape con a popularización d'o circuito integrato, isto ha permitito que sían disenyatos y fabricatos procesadors mas complexos en espacios chicoz. Tanto a miniaturización como a estandardización d'as CPU han augmentato a presencia d'istos dispositivos dichitals en a vida moderna dillá d'as aplicacions limitatas de maquinas de computación adedicatas. Os microprocesadors modernos son presents por tot.

Antis d'a plegata d'as maquinas parellanas a las unidaz centrals de proceso de hue lo día, os ordinadors como l'ENIAC heban d'estar recableyatos fisicament antis d'executar cada faina, por ixo se les deciba "ordinadors de programa fixo" (en anglés fixed-program computers), porque heban d'estar reconfiguratos ta poder executar un nuevo programa. Ya que o termin “unidat central de proceso” se define por un regular como un dispositivo ta a execución de software (programa informatico), os primers aparatos que podrían recibir ista denominación estioron ordinadors con programas embebidos.

A idea d'almadacenar 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 a escape. O 30 de chunio de 1945, antis de que se rematase l'ENIAC, o matematico John von Neumann difundió o documento titulato First Draft of a Report on the EDVAC (Primer borrador d'un informe sobre l'EDVAC). En iste documento describió o disenyo d'un ordinador con programa almadacenato que estió rematato de tot en agosto de 1949.Primer borrador d'un informe sobre l'EDVAC John von Neumann, (1945). Stanford University. 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 almadacenatos en a memoria d'alta velocitat de l'ordinador en cuentas de estar definitos por medio 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 cambiando o contenito d'a memoria de l'ordinador.Encara que l'EDVAC fue dissenyato bels anyos dimpués de que l'ENIAC estase en construcción, en 1948 l'ENIAC fue dotato d'a funcionalidat d'almadacenar programas, antis d'a finalización de l'EDVAC (1949), atamas d'o feito d'haber estato descartata d'o disenyo a causa d'os costos y a calendata de finalización

Encara que por un regular s'atribuye o disenyo d'os programas almadacenatos 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. Amás a dita arquitectura Harvard d'o Harvard Mark I, que fue finalizata antis que l'EDVAC, tamién emplegaba un disenyo de programa almadacenato a traviés de cinta foratata en cuentas de memoria electronica. A diferencia fundamental entre as arquitecturas de von Neumann y Harvard ye que a zaguera desepara l'almadacenamiento 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 unidaz centrals de proceso de hue lo día siguen o disenyo de von Neumann pero tamién ye habitual trobar elementos de l'arquitectura Harvard.

Como toz os dispositivos dichitals, as unidaz centrals de proceso nomas pueden tractar un numero limitato d'estatos y, por tanto, requieren de bels elementos de commutación tal poder diferenciar y cambiar istos estatos. Antis d'o desarrollo comercial d'o transistor os elementos de commutación que s'emplegaban habitualment yeran os relés y as 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 realizar un circuito de lochica secuencial 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. Cuan fallaba a estanqueidat s'aceleraba a contaminación d'o catodo. Cuan 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 consecuencia os primers ordinadors electronicos basatos en valvulas termoionicas yeren mas rapedos pero menos fiables que os ordinadors electromecanicos basatos en relés.

Os ordinadors construitos en base a las valvulas termoionicas, como l'EDVAC, funcionaban una meya de ueito horas seguitas sin de fallos, mientres que os ordinadors basatos en relés, mas lentos pero mas antigos, como o Harvard Mark I rarament fallaban.A Third Survey of Domestic Electronic Digital Computing Systems Weik, Martin H. (1961). Ballistic Research Laboratories. En zaguerías as CPU basatas en valvulas de bueito suplantoron a las de relés, atamas d'os problemas de fiabilidat, a causa d'a diferencia substancial d'a velocidat de proceso que ofreixeban. A mayoría d'as primeras CPU yeran sincronas y treballaban a baixas frecuencias de reloch en contimparación con as disenyos d'a microelectronica actual. As frecuencias d'o sinyal de reloche d'entre 100 kilohertz (kHz) y 4 megahertz (MHz) yeren comuns en a epoca y yeren limitadta en gran parti a la velocidat de commutación d'os dispositivos que emplegaban.

A expresión "unidat central de proceso" ye, en termins chenerals, una descripción d'una cierta clase de maquinas de lochica que pueden executar complexos programas d'ordinador. Ista ampla definición puet facilment estar aplicata a muitos d'os primers ordinadors que existioron muito antis que o termin "CPU" fuese d'amplo uso. Manimenos, o termin en si mesmo y o suyo acronimo han estato en uso en a industria d'a informatica como minimo dende o prencipio d'os anyos 1960.

CPUs a base de transistors y circuitos integratos 250px|thumb|Una CPU construita con circuitos integratos de meyana integración. Corresponde a l'ordinador PDP-8 (1965) de Digital Equipment Corporation, en a fotografía tamién apareixe a memoria de nuclios de ferrita, o bus externo, a interficie TTY y a interficie d'o lector de cinta foratata. A complexidat d'os disenyos d'as CPU se fue incrementando a mida que a tecnolochía permitiba a construcción de dispositivos electronicos cada vegata mas chicoz y fiables. A primera d'istas milloras tecnolochicas plegó con l'aparición d'o transistor. As CPU transistorizatas d'as decadas d'o 1950 y 1960 ya no amenistaban d'os dispositivos de commutación frachils y poco fiables como as valvulas de bueito u os relés electromecanicos. Con os transistors se construyioron CPUs sobre un u varios circuitos impresos que conteneban components discretos.

Mientres iste periodo apareixió un nuevo metodo de fabricación de transistors que permitiba de creyar grupos de transistors sobre material semiconductor ocupando muit poco espacio, yera o naiximiento d'os circuitos integratos. Istos dispositivos permetiban a creyación d'un gran numero de transistors en un unico bloque de material semiconductor (die) u chip. En primeras nomás se facioron integracions miniaturizatas de circuitos muit basicos como as portas lochicas de tipo NOR. As CPU basatas en istos bloques son conoixitas por un regular como dispositivos de baixa integración (SSI, en as siglas anglesas de small-scale integration). Iste tipo de circuitos de baixa integración, como os que fuoron emplegatos en os ordinadors d'as naus d'o programa Apollo, a sobén incorporaban una decena de transistors en cada bloque. Por tanto ta la construcción d'una CPU caleba fer servir mils de chips, pero encara o espacio y a enerchía requiestos yeran muito inferiors que en o caso d'as basatas en transistors discretos. A mida que abanzaba a tecnolochía d'a microelectronica y s'incrementava o numero de transistors que se podeban integrar en os circuitos fue disminuindo o numero de cecuitos integratos necesarios ta construir una CPU completa. Os circuitos de meyana integración (MSI de Medium-scale integration) portiaban un centenar de transistors mientres que os de gran integración (LSI de Large-scale integration) ya podeban plegar a os 10.000.

O 1964 IBM presentar l'arquitectura System/360 que fue emplegata en una serie d'ordinadors que podeban executar os mesmos programas en diferents velocidats 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 éls. Ta fer posible ista millora IBM emplego o concepto de microcodigo que encara ye habitual en as CPUs modernas.Architecture of the IBM System/360. Amdahl, G. M., Blaauw, G. A., & Brooks, F. P. Jr. (1964) IBM Research. L'arquitectura System/360 gosó estar tan popular que dominó o mercato d'os 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 influencia, o PDP-8, destinato a o mercato d'os ordinadors cientificos y de rechira. Mas tardi DEC presentaría a linia PDP-11 que gosaría estar muit popular y que orichinalment se basaba en circuitos de baixa integración pero que pasó a emplegar components de gran integración cuan 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 cuatre circuitos integratos."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).