Microprocesador

Objetivos

·        Definir que es un microprocesador

·        Reconocer los tipos de microprocesador

Microprocesador

1 definición

El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador.

Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.

Esta unidad central de procesamiento está constituida, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmética lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante (conocida antiguamente como «coprocesador matemático»).

2. historia

1971: 4004

El 15 de Noviembre de 1971 Intel lanza su primer microprocesador: el Intel 4004. El Intel4004 (i4004), un CPU de 4bits, fue el primer microprocesador en un sólo chip, así como el primero disponible comercialmente. Con el Intel4004 se conseguía situar en placas de 0,25centímetros cuadrados un circuito integrado que contenía 2300 transistores.

1972:8008

El 1 de Abril de 1972, Intel anunció una Versión mejorada de su procesador anterior. Era El 8008, y su principal ventaja frente a otros Modelos, fue poder acceder a más memoria procesar 8 bits. La velocidad de su reloj Alcanzaba los 740KHz.

1974:8080

En Abril de 1974 Intel lanzó el 8080 comuna velocidad de reloj que alcanzaba los 2

MHz. Al año siguiente, aparece en el mercado el primer ordenador personal, de nombre Altair,basado en la micro arquitectura del Intel 8080..El procesador de este computador suponía multiplicar por 10 el rendimiento del anterior, gracias a sus 2 MHz de velocidad.

1977:8085

En 1977 sale al mercado el Intel 8085, procesador de 8 bits, binariamente compatible con el anterior i8080, pero exigía menos soporte de hardware, así permitía sistemas de microordenadores más simples.

8086 & 8088

En junio de 1978 y 1979 hacen su aparición los microprocesadores 8086 y 8088 que pasaron a formar el IBM PC, equipo que salió al mercado en 1981.

• Los i8086 e i8088 se basaron en el diseño del Intel 8080 y el Intel 8085, y de hecho son compatibles a nivel de ensamblador con el i8080.

• Ambos tienen cuatro registros generales de 16bits, que también pueden ser accedidos como ocho registros de 8 bits, con cuatro registros.

1982:80286

El 1 de Febrero de 1982, Intel daba un nuevo vuelco a la industria con

la aparición de los primeros 80286 (el famoso ordenador”286”) con una

Velocidad entre 6 y 25 MHz y un diseño mucho más cercano a los actuales

Microprocesadores. El 286 tiene el honor de ser el primer microprocesador

Microprocesador 286 1982 usado para crear ordenadores clones en masa. Gracias al sistema de

“licencias cruzadas”, aparece en el mercado el primer fabricante de clónicos

“IBM compatible.

1985:80386

El 16 de octubre de 1985 Intel lanza el i80386, con arquitectura de x86. Fue empleado como la unidad central de proceso de muchos computadores personales desde mediados de los años 80 hasta principios de los 90.

• También conocido como 386, con una velocidad de reloj entre 16 y 40 Mhz. Este producto se Destacó principalmente por ser un microprocesador con arquitectura de 32 bits.

1992:80386sx

En 1988, Intel desarrolla un sistema sencillo de actualizar los antiguos 286 gracias a la aparición del 80386SX, que sacrificaba el bus de datos para dejarlo en uno de 16 bits, pero a menor costo. Estos procesadores irrumpieron con la explosión del entorno gráfico Windows, desarrollado por Microsoft unos años antes, pero que aún no había tenido la suficiente aceptación por parte delos usuarios.

1998: petium ii

En 1998 aparece el primer procesador Xeon, con nombre Pentium ii xeonque utilizaba tanto el chipset 440GX como el 450NX.

1999:pentium III.

• Las primeras versiones eran muy similares al Pentium II, siendo la diferencia más importante la introducción de las instrucciones

SSE. Al igual que con el Pentium II, existía una versión Celeron de bajo presupuesto y una versión XEON para quienes

Necesitaban mayor poder de cómputo.

2003: Pentium M

En marzo de 2003 llega el Intel Pentium Microprocesador con arquitectura x86 (i686),que representa un cambio radical para Intel, ya que no es una versión de bajo consumo del Pentium 4 sino una versión fuerte mente modificada del diseño del Pentium III (que a suaves es una modificación del Pentium Pro).

2006: Xeon dual Core

El 26 de junio de 2006, Intel anuncia la nueva Generación: Xeon Dual Core con tecnología de doble núcleo. Este nuevo procesador brindaba un80% más de rendimiento por vatio y en un 60%más rápido que la competencia. Además, la nueva generación ofrecía más del doble de rendimiento que la generación anterior de servidores basados en el procesador Intel Xeon, que era capaz de ejecutar aplicaciones de 32 y 64 bits.

2008: Intel Atom

El 2 de marzo de 2008 Intel anuncia la llegada de Intel Atom, nombre de una línea

Anteriormente denominada Silverthorne /Diamondville. Diseñados para un proceso de

Fabricación de 45 nm CMOS y destinados ausarse en dispositivos móviles de internet,

Ultra portátiles, teléfonos inteligentes y otros debajo potencia y aplicaciones.

2010:core3 Corel 5 corel7

Intel anunció los modelos Core i3, i5 e i7 de cuatro núcleos, familia de procesadores que cubren los requerimientos

De  proceso de todos los niveles de usuario, dependiendo de su perfil y estilo de vida.

Intel Core Segunda generación

En enero de 2011 Intel lanzó la segunda generación de la familia Core, tecnología que posee cambios en la memoria caché, mejorías en el modo Turbo Boost y perfeccionamientos en la propia arquitectura.

 Esta nueva familia tiene motor gráfico integrado para aumentar el desempeño de procesamiento y gráficos de un dispositivo. Así provee el perfecto balance entre diseño, performance y durabilidad.

3. arquitectura

El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital. En otras palabras, el microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan cálculos bajo un programa de control. Consiguientemente, la historia de la computadora digital ayuda a entender el microprocesador. El hizo posible la fabricación de potentes calculadoras y de muchos otros productos. El microprocesador utiliza el mismo tipo de lógica que es usado en la unidad procesadora central (CPU) de una computadora digital. El microprocesador es algunas veces llamado unidad microprocesadora (MPU). En otras palabras, el microprocesador es una unidad procesadora de datos. En un microprocesador se puede diferenciar diversas partes:

·         Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base.

·         Memoria caché: es una memoria ultrarrápida que emplea el procesador para tener alcance directo a ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera para adquisición de datos. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada caché interna de primer nivel o L1; es decir, la que está dentro del micro, encapsulada junto a él. Los micros más modernos (Core i3, Core i5 core7 ncluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande, aunque algo menos rápida, es la caché de segundo nivel o L2 e incluso los hay con memoria caché de nivel 3, o L3.

·         Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip. Esta parte está considerada como una parte «lógica» junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.

·         Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en cada procesador. Un grupo de registros está diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el procesador pero que la CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta y dos registros.

·         Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador las accede desde allí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de almacenamiento para el trabajo en curso.

·         Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es análogo a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un «número de puerto» que el procesador utiliza como si fuera un número de teléfono para llamar circuitos o a partes especiales.

Funcionamiento

Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad de coma flotante.

El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:

·         Prefetch, prefectura de la instrucción desde la memoria principal.

·         Fetch, envío de la instrucción al decodificador

·         Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.

·         Lectura de operados (si los hay).

·         Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.

·         Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.

Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de megahercios.

tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de megahercios.

5. Buses del microprocesador

En arquitectura de computadores, el bus (o canal) es un  que transfiere datos entre los componentes de una computadora o entre varias computadoras. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores además de circuitos integrados.

En los primeros computadores electrónicos, todos los buses eran de tipo paralelo, de manera que la comunicación entre las partes del computador se hacía por medio de cintas o muchas pistas en el circuito impreso, en los cuales cada conductor tiene una función fija y la conexión es sencilla requiriendo únicamente puertos de entrada y de salida para cada dispositivo.