MICROPROCESADOR

MICROPROCESADOR

es el circuito integrado central y más complejo de una computadora u ordenador; a modo de ilustración, se le suele asociar por analogía como el "cerebro" de una computadora.

El procesador es un circuito integrado constituido por millones de componentes electrónicos integrados. Constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC catalogado como microcomputador.

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 nos ayudará a entender el microprocesador. El microprocesador 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 podemos diferenciar diversas partes:

§  El 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.

§  La memoria cache: es una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que predeciblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM reduciendo el tiempo de espera. Por ejemplo: en una biblioteca, en lugar de estar buscando cierto libro a través de un banco de ficheros de papel se utiliza la computadora, y gracias a la memoria cache, obtiene de manera rápida la información. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada cache interna de primer nivel o L1; es decir, la que está más cerca del micro, tanto que está encapsulada junto a él. Los micros más modernos (Pentium III Coppermine, athlon Thunderbird, etc.) incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande aunque algo menos rápida, la caché de segundo nivel o L2 e incluso memoria caché de nivel 3, o L3.

§  Coprocesador Matemático: o correctamente la FPU (Unidad de coma flotante). Que es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip. Esta parte esta considerada como una parte "lógica" junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.

§  Los 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 esta diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el procesador pero que CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta y dos registros.

§  La 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 toma de ahí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de trabajo para el procesador.

§  Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es parecido 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 un número de teléfono para llamar al circuito o a partes especiales

MARCAS Y TIPOS DE MICROPROCESADORES

En cuanto a los fabricantes, actualmente se encuentra procesadores de:
  * INTEL: es la marca estándar.
  * AMD
  * CYRIX: fabrica procesadores para Texas, IBM y Thompson
  * TEXAS INSTRUMENTS: son procesadores Cyrix con la marca Texas Instruments.
  * IBM: son procesadores Cyrix con la marca IBM.
  * THOMPSON: son procesadores Cyrix con la marca Thompson.
  * NEXGEN: necesitan placas especiales al no ser compatibles a nivel de patillaje. No se    recomiendan.

GENERACIONES, VELOCIDAD DE RELOJ:

§  El primer microprocesador fue el Intel 4004, producido en 1971. Se desarrolló originalmente para una calculadora, y resultó revolucionario para su época. Contenía 2.300 transistores, era un microprocesador de arquitectura de 4 bits que podía realizar hasta 60.000 operaciones por segundo, trabajando a una frecuencia de reloj de alrededor de 700KHz.

§  El primer microprocesador de 8 bits fue el Intel 8008, desarrollado a mediados de 1972 para su uso en terminales informáticos. El Intel 8008 integraba 3300 transistores y podía procesar a frecuencias máximas de 800Khz.

§  El primer microprocesador realmente diseñado para uso general, desarrollado en 1974, fue el Intel 8080 de 8 bits, que contenía 4500 transistores y podía ejecutar 200.000 instrucciones por segundo trabajando a alrededor de 2MHz.

§  Los primeros microprocesadores de 16 bits fueron el 8086 y el 8088, ambos de Intel. Fueron el inicio y los primeros miembros de la popular arquitectura x86, actualmente usada en la mayoría de los computadores. El chip 8086 fue introducido al mercado en el verano de 1978, en tanto que el 8088 fue lanzado en 1979. Llegaron a operar a frecuencias mayores de 4Mhz.

§  El microprocesador elegido para equipar al IBM Personal Computer/AT, que causó que fuera el más empleado en los PC-AT compatibles entre mediados y finales de los años 80 fue el Intel 80286 (también conocido simplemente como 286); es un microprocesador de 16 bits, de la familia x86, que fue lanzado al mercado en 1982. Contaba con 134.000 transistores. Las versiones finales alcanzaron velocidades de hasta 25 MHz.

§  Uno de los primeros procesadores de arquitectura de 32 bits fue el 80386 de Intel, fabricado a mediados y fines de la década de 1980; en sus diferentes versiones llegó a trabajar a frecuencias del orden de los 40Mhz.

§  El microprocesador DEC Alpha se lanzó al mercado en 1992, corriendo a 200 MHz en su primera versión, en tanto que el Intel Pentium surgió en 1993 con una frecuencia de trabajo de 66Mhz. El procesador Alpha, de tecnología RISC y arquitectura de 64 bits, marcó un hito, declarándose como el más rápido del mundo, en su época. Llegó a 1Ghz de frecuencia hacia el año 2001. Irónicamente, a mediados del 2003, cuando se pensaba quitarlo de circulación, el Alpha aun encabezaba la lista de los computadores más rápidos de Estados Unidos.

§  Los microprocesadores modernos tienen una capacidad y velocidad mucho mayores, trabajan en arquitecturas de 64 bits, integran más de 700 millones de transistores, como es en el caso de las serie Core i7, y pueden operar a frecuencias normales algo superiores a los 3GHz (3000MHz)

VELOCIDAD DEL BUS: Todos los procesadores poseen un bus principal o de sistema por el cual se envían y reciben todos los datos, instrucciones y direcciones desde los integrados del chipset o desde el resto de dispositivos. Como puente de conexión entre el procesador y el resto del sistema, define mucho del rendimiento del sistema, su velocidad se mide en bits por segundo. En la arquitectura tradicional de Intel , ese bus se llama el Front Side Bus y es de tipo paralelo con 64 líneas de datos, 32 de direcciones además de múltiples líneas de control que permiten la transmisión de datos entre el procesador y el resto del sistema. Este esquema se ha utilizado desde el primer procesador de la historia, con mejoras en la señalización que le permite funcionar con relojes de 333 Mhz haciendo 4 transferencias por ciclo.

TIPOS DE ENCAPSULADOS:

La comunicación de un microprocesador con el exterior, esto es, con la memoria principal y con las unidades de control de los periféricos, se realiza mediante señales de información y señales de control que son enviadas a través del patillaje del microprocesador. Posteriormente, estas señales viajarán por el bus del sistema que comunica al procesador con los demás componentes situados en la placa base, pasando a continuación al bus de E/S hasta llegar al periférico correspondiente. El número y tamaño de las patillas ha ido variando con el tiempo según las necesidades y las tecnologías utilizadas.

Para comunicarse con el resto del sistema informático el procesador utiliza las líneas de comunicación a través de sus patillas (pines). Se define como encapsulado la forma en que se empaqueta la oblea de silicio para efectuar su conexión con el sistema.

Encapsulados más importantes:

§  DIP (Dual in-line package).

§  PGA (Pin grid array).

§  QFP (Quad Flat Package).

§  LQFP (Low-profile Quad Flat Package).

§  PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier

DIP: es una forma de encapsulamiento común en la construcción de circuitos integrados. La forma consiste en un bloque con dos hileras paralelas de pines, la cantidad de éstos depende de cada circuito. Por la posición y espaciamiento entre pines, los circuitos DIP son especialmente prácticos para construir prototipos en tablillas de protoboard.

PGA: Es un tipo de empaquetado usado para los circuitos integrados, particularmente microprocesadores.

Originalmente el PGA, el zócalo clásico para la inserción en una placa base de un microprocesador, fue usado para procesadores como el Intel 80386 y el Intel 80486; consiste en un cuadrado de conectores en forma de agujero donde se insertan los pines del chip por medio de presión. Según el chip, tiene más o menos agujeros

QFP: s un encapsulado de circuito integrado para montaje superficial con los conectores de componentes extendiéndose por los cuatro lados. Los pines se numeran en sentido contrario a las agujas del reloj a partir del punto guía.

LQFP: es un encapsulado de circuito integrado para montaje superficial con los conectores de componentes extendiéndose por los cuatro lados. Los pines se numeran en sentido contrario a las agujas del reloj a partir del punto guía.

PLCC: es un encapsulado de circuito integrado con un espaciado de pines de 1,27 mm. l número de pines oscila entre 20 y 84. Los encapsulados PLCC pueden ser cuadrados o rectangulares.

SISTEMAS DE REFRIGERACION:

­El componente que más potencia disipa y que, por tanto, necesita mejor refrigeración es el microprocesador. El aumento de la frecuencia de funcionamiento y del número de núcleos de los procesadores modernos conlleva un aumento de potencia y de calor producido, agravado en los casos de aumento del voltaje que se les suministra con fines de overclocking. Para conseguir evacuar una cantidad tan grande de calor concentrado en un solo chip se utilizan diversos métodos dependiendo de las necesidades e cada caso en particular tales como la refrigeración por aire, liquida, por cambio de fase.

INSTALACIÓN DEL MICROPROCESADOR:

·         Para poder instalar con éxito el microprocesador deberemos de seguir unas marcas que identifican la posición de éste con respecto a la placa, por ejemplo en los modelos más antiguos en concreto a los del tipo SEC, debemos de tener en cuenta dos muescas que hay en el zócalo en el que una de ellas nos da la posición correcta, y la otra no.

·         En modelos más modernos, más concretamente en modelos tipo PGA, hay que hacer coincidir la muesca que tiene el microprocesador, con una señal triangular que hay en el zócalo de la placa, en este tipo de zócalos hay que extremar la precaución pues son muy delicados.

·         Una vez que hemos conectado el micro al zócalo, debemos de configurarlo, unos modelos se configuran en la propia Bios, mientras que otros se configuran mediante jumpers, en cuyo caso habrá que mirar el manual de cada placa para conectarlos correctamente

UNIDAD DE CONTROL:

es uno de los tres bloques funcionales principales en los que se divide una unidad central de procesamiento (CPU). Los otros dos bloques son la Unidad de proceso y el bus de entrada/salida.

Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas (interpretación) y ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso.

Existen dos tipos de unidades de control, las cableadas, usadas generalmente en máquinas sencillas, y las microprogramadas, propias de máquinas más complejas. En el primer caso, los componentes principales son el circuito de lógica secuencial, el de control de estado, el de lógica combinacional y el de emisión de reconocimiento de señales de control. En el segundo caso, la microprogramación de la unidad de control se encuentra almacenada en una micromemoria, a la cual se accede de manera secuencial para posteriormente ir ejecutando cada una de las microinstrucciones.

BUS DE CONTROL: El bus de control gobierna el uso y acceso a las líneas de datos y de direcciones. Como éstas líneas están compartidas por todos los componentes, tiene que proveerse de determinados mecanismos que controlen su utilización. Las señales de control transmiten tanto órdenes como información de temporización entre los módulos

BUSES DE DATOS:

El bus es la vía de comunicación para los datos y señales de control en la estructura de un computador, entre la cpu y los diferentes órganos que se le deben poner si se tratan de las pistas o cintas de cobre impresas en la placa principal se llama bus del sistema.

BUS DE DIRECCION:

El bus de dirección consiste en el conjunto de líneas eléctricas necesarias para establecer una dirección.La capacidad de la memoria que se puede direccionar depende de la cantidad de bits que conforman el bus de direcciones, siendo 2ⁿ (dos elevado a la ene) el tamaño máximo en bytes del banco de memoria que se podrá direccionar con n líneas

BUS DE ENTRADA/SALIDA:

permite a diversos componentes de la placa madre tales como USB, puerto serial o paralelo, tarjetas insertadas en conectores PCI, discos duros, unidades de CD-ROM y CD-RW, etc. para comunicarse entre sí. Sin embargo, permite principalmente agregar nuevos dispositivos por medio de las ranuras de expansión que están a su vez conectadas al bus de entrada/salida.

PROCESADORES

Intel Core i7-980X (Gulftown)

Este es el mejor procesador del mercado, y ahora esta disponible en nuestras casas, con 6 núcleos!!! de potencia y 12 subprocesos. Frente a los 4 núcleos y 8 subprocesos convencionales. Este procesador es el mejor de toda la arquitectura de 32 nanómetros de Intel. Con overlock, que te permite alcanzar velocidades punta que superen los 4.0 GHz . Este procesador esta ideado para el mas agudo, para el que con un Core i7 convencional y 8 GB de RAM no le sea suficiente, para el que necesite un procesador de 4 GHz 6 núcleos y 12 GB de RAM para jugar.