La unidá central de procesamientu o unidá de procesamientu central (conocida poles sigles CPU, del inglés: central processing unit), ye'l hardware dientro d'un ordenador o otros dispositivos programables, qu'interpreta les instruiciones d'un programa informáticu por aciu la realización de les operaciones básiques aritmétiques, lóxiques y d'entrada salida del sistema. El términu, y el so acrónimu, tuvieron n'usu na industria de la Informática a lo menos dende'l principiu de los años 1960. La forma, el diseñu de CPU y la implementación de les CPU camudó drásticamente dende los primeros exemplos, pero la so operación fundamental sigue siendo la mesma.
Un ordenador puede tener más d'una CPU; esto llámase multiprocesamiento. Toles CPU modernes son microprocesadores, lo que significa que contienen un solu circuitu integráu (chip). Dellos circuitos integraos pueden contener delles CPU nun solu chip; estos son denominaos procesadores multinucleu. Un circuitu integráu que contién una CPU tamién puede contener los dispositivos periféricos, y otros componentes d'un sistema informáticu; a esto llámase un sistema nun chip (SoC).
Dos componentes típicos d'una CPU son la unidá aritméticu lóxica (ALU), que realiza operaciones aritmétiques y lóxiques, y la unidá de control (CU), qu'estraye instruiciones de la memoria, les decodifica y les executa, llamando a la ALU cuando sía necesariu.
Non tolos sistemes computacionales tán basaos nuna unidá central de procesamientu. Una matriz de procesador o procesador vectorial tien múltiples elementos cómputu paralelu, ensin una unidá considerada'l "centru". Nel modelu de computación distribuíu, resuélvense problemes por aciu d'un conxuntu interconeutáu y distribuíu de procesadores.
Historia thumb|220px|right|El EDVAC, unu de los primeros ordenadores de programes almacenaos electrónicamente.
Los primeros ordenadores, como'l ENIAC, teníen que ser físicamente recableaos pa realizar distintes xeres, lo que fizo qu'estes máquines denominárense "ordenadores de programa fixu". Yá que el términu "CPU" xeneralmente defínese como un dispositivu pa la execución de software (programa informáticu), los primeros dispositivos que con razón podríamos llamar CPU vinieron col advenimiento del ordenador con programa almacenáu.
La idea d'un ordenador con programa almacenáu yá taba presente nel diseñu de John Presper Eckert y nel ENIAC de John William Mauchly, pero esta carauterística omitióse primero por que el aparatu pudiera tar llistu antes. El 30 de xunu de 1945, primero que se construyera la ENIAC, el matemáticu John von Neumann distribuyó'l trabayu tituláu First Draft of a Report on the EDVAC (Primer Borrador d'un Reporte sobre'l EDVAC). Foi l'esbozu d'un ordenador de programa almacenáu, que se terminó n'agostu de 1949. EDVAC foi diseñáu pa realizar un ciertu númberu d'instruiciones (o operaciones) de dellos tipos. Significativamente, los programes escritos pal EDVAC crear pa ser almacenaos na memoria d'alta velocidá del ordenador y non por que los especificara'l cableaxe físicu del ordenador. Esto superó una severa llimitación del ENIAC, que yera l'importante tiempu y esfuerciu riquíu pa volver configurar l'equipu pa realizar una nueva xera. Col diseñu de von Neumann, el programa o software que corría EDVAC podría ser camudáu a cencielles camudando'l conteníu de la memoria. Sicasí, EDVAC nun foi'l primer ordenador de programa almacenáu; la Máquina Esperimental de Pequeña Escala de Mánchester, un pequeñu prototipu d'ordenador de programa almacenáu, executó'l so primer programa'l 21 de xunu de 1948 y la Manchester Mark I executó'l so primer programa na nueche del 16 al 17 xunu de 1949.
Les primeres CPU fueron diseñaes a midida como parte d'un ordenador más grande, xeneralmente un ordenador únicu na so especie. Sicasí, esti métodu de diseñar les CPU a midida, pa una aplicación particular, sumió en gran parte y sustituyóse pol desenvolvimientu de clases de procesadores baratos y estandarizados afechos pa unu o dellos propósitos. Esti enclín d'estandarización empezó xeneralmente na era de los transistores discretos, ordenadores centrales y microcomputadores y foi acelerada rápido cola popularización del circuitu integráu (IC), este dexó que sían diseñaos y fabricaos CPU más complexes n'espacios pequeños na orde de nanómetros. Tanto la miniaturización como la estandarización de les CPU aumentaron la presencia d'estos dispositivos dixitales na vida moderna muncho más allá de les aplicaciones llindaes de máquines de computación dedicaes. Los microprocesadores modernos apaecen en tou, dende automóviles hasta teléfonos móviles y xuguetes de neños.
Magar von Neumann munches vegaes acreitáu pol diseñu del ordenador con programa almacenáu por cuenta del so diseñu del EDVAC, otros primero qu'él, como Konrad Zuse, suxirieren y aplicáu idees similares. La denomada arquiteutura Harvard del Harvard Mark I, que se completó antes de EDVAC, tamién utilizó un diseñu de programa almacenáu usando cinta de papel furada en cuenta de memoria electrónica. Estremar clave ente les arquitectures de von Neumann y la de Harvard ye que la postrera dixebra l'almacenamientu y tratamientu d'instruiciones de la CPU y los datos, ente que'l primeru utiliza'l mesmu espaciu de memoria pa dambos. La mayoría de los CPU modernos son de diseñu von Neumann, pero los CPU con arquiteutura Harvard vense asina, sobre manera n'aplicaciones enfiñíes; por casu, los microcontroladores Atmel AVR son procesadores d'arquiteutura Harvard.
Los relés llétricos y los tubos de vacíu (válvules termoiónicas) yeren usaos comúnmente como elementos de conmutación; un ordenador útil requier miles o decenes de miles de dispositivos de conmutación. La velocidá global d'un sistema depende de la velocidá de los conmutadores. Los ordenadores de tubu, como'l EDVAC, tendieron en tener un permediu d'ocho hores ente fallos, ente que los ordenadores de relés, (anteriores y más lentos), como'l Harvard Mark I, fallaben bien raramente. A la fin, los CPU basaos en tubu aportaron a dominantes porque les significatives ventayes de velocidá producíes xeneralmente pesaben más que los problemes de confiabilidad. La mayor parte d'estes tempranes CPU síncronas corríen en frecuencies de reló baxes comparaes colos modernos diseños microelectrónicos. Yeren bien comunes nesti tiempu les frecuencies de la señal del reló con un rangu dende 100 kHz hasta 4 MHz, llindáu en gran parte pola velocidá de los dispositivos de conmutación colos que fueron construyíos.
CPU de transistores y de circuitos integraos discretos thumb|200px|CPU, memoria de nucleu y interfaz de bus esternu d'un MSI PDP-8/I. Fechu de circuitos integraos de mediana escala.
La complexidá del diseñu de les CPU aumentó xunto cola facilidá de la construcción de dispositivos electrónicos más pequeños y confiables. La primera d'eses meyores vieno col advenimiento del transistor. Les CPU transistorizadas mientres los años 1950 y los años 1960 nun tuvieron que ser construyíos con elementos de conmutación abuitaos, non fiables y fráxiles, como los tubos de vacíu y los relés llétricos. Con esta meyora, fueron construyíes CPU más complexes y más confiables sobre una o delles tarxetes de circuitu impresu que conteníen componentes discretos (individuales).
Mientres esti periodu, ganó popularidá un métodu de fabricar munchos transistores nun espaciu compactu. El circuitu integráu (IC) dexó qu'una gran cantidá de transistores fueren fabricaos nuna simple oblea basada en semiconductor o "chip". De primeres, solamente circuitos dixitales bien básicos, non especializaos, como les puertes NOR fueron miniaturizados en IC. Les CPU basaes nestos IC de "bloques de construcción" xeneralmente son referíos como dispositivos de pequeña escala d'integración "small-scale integration" (SSI). Los circuitos integraos SSI, como los usaos nel ordenador guía del Apollo (Apollo Guidance Computer), usualmente conteníen transistores que se cuntaben en númberos de múltiplos de diez. Construyir un CPU completu usando IC SSI riquía miles de chips individuales, pero inda consumía muncho menos espaciu y enerxía que diseños anteriores de transistores discretos. A midida que la teunoloxía microelectrónica avanzó, nos IC foi asitiáu un númberu creciente de transistores, menguando asina la cantidá de IC individuales necesarios pa una CPU completa. Los circuitos integraos MSI y el LSI (de mediana y gran escala d'integración) aumentaron el númberu de transistores a cientos y depués a miles.
En 1964, IBM introdució la so arquiteutura d'ordenador System/360, que foi usada nuna serie d'ordenadores que podíen executar los mesmos programes con velocidaes y desempeños distintos. Esto foi significativu nun tiempu en que la mayoría de los ordenadores electrónicos yeren incompatibles ente sigo, inclusive les feches pol mesmu fabricante. Pa facilitar esta meyora, IBM utilizó'l conceutu de microprograma, de cutiu llamáu «microcódigo», llargamente usáu entá nes CPU modernes. L'arquiteutura System/360 yera tan popular qu'apoderó'l mercáu del mainframe mientres les siguientes décades y dexó un heriedu qu'inda entá perdura nos ordenadores modernos, como'l IBM zSeries. Nel mesmu añu de 1964, Digital Equipment Corporation (DEC) introdució otru ordenador que sería bien influyente, dirixíu a los mercaos científicos y d'investigación, el PDP-8. DEC introduciría más palantre la bien popular llinia del PDP-11, que orixinalmente foi construyíu con IC SSI pero eventualmente foi implementáu con componentes LSI cuando se convirtieron en práuticos. En fuerte contraste colos sos precursores fechos con teunoloxía SSI y MSI, la primera implementación LSI del PDP-11 contenía una CPU integrada namái por cuatro circuitos integraos LSI.
Los ordenadores basaos en transistores teníen delles ventayes frente a los sos predecesores. Amás de facilitar una creciente fiabilidá y un menor consumu d'enerxía, los transistores tamién dexaben que CPU operara a velocidaes muncho más altes debíu al curtiu tiempu de conmutación d'un transistor en comparanza a un tubu o relé. Gracies tantu a esta creciente fiabilidá como a la dramática medría de velocidá de los elementos de conmutación que por esti tiempu yeren casi puramente transistores, fuéronse algamando frecuencies de reló de la CPU de decenes de megahercios. Amás, ente que les CPU de transistores discretos y circuitos integraos usábense comúnmente, empezaron a apaecer los nuevos diseños d'altu rendimientu como procesadores vectoriales SIMD (single instruction multiple data – instruición única, datos múltiples). Estos primeros diseños esperimentales dieron llugar más palantre a la era de los superordenadores especializaos, como los fechos por Cray Inc.
Microprocesadores
Na década de 1970 los inventos fundamentales de Federico Faggin (ICs Silicon Gate MOS con puertes autoalineadas xunto cola so nueva metodoloxía de diseñu de lóxica aleatoria) camudó'l diseñu y implementación de les CPU pa siempres. Dende la introducción del primer microprocesador comercialmente disponible, el Intel 4004, en 1970 y del primer microprocesador llargamente usáu, el Intel 8080, en 1974, esta clase de CPU movió casi totalmente el restu de los métodos de implementación de la Unidá Central de procesamientu. Los fabricantes de mainframes y miniordenadores d'esi tiempu llanzaron programes de desenvolvimientu de IC propietarios p'actualizar los sos arquitectures d'ordenadores más vieyes y eventualmente producir microprocesadores con conxuntu d'instruiciones conxuntos d'instruiciones que yeren retrocompatibles coles sos hardwares y softwares más vieyos. Combináu col advenimiento y l'eventual vastu ésitu de l'agora ubicua ordenador personal, el términu "CPU" ye aplicáu agora casi puramenteIntegrated circuits are now used to implement all CPUs, except for a few machines designed to withstand large electromagnetic pulsies, say from a nuclear weapon. a los microprocesadores.