Las Partes De Un Microprocesador
Phillipp Schneeberger
Es el encargado de ejecutar todos los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; solo ejecuta instrucciones en lenguaje mquina, realizando operaciones aritmticas y lgicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir y las operaciones bitwise, tambin las lgicas binarias y accesos a memoria.
El microprocesador est conectado generalmente mediante un zcalo especfico de la placa base de la computadora; normalmente para su correcto y estable funcionamiento, se le incorpora un sistema de refrigeracin que consta de un disipador de calor, fabricado de algn material de alta conductividad trmica, como cobre o aluminio, y de uno o ms ventiladores que eliminan el exceso del calor absorbido por el disipador. Entre el disipador y la cpsula del microprocesador usualmente se coloca pasta trmica para mejorar la conductividad del calor. Existen otros mtodos ms eficaces, como la refrigeracin lquida o el uso de clulas peltier para refrigeracin extrema, pero estas tcnicas se utilizan casi exclusivamente para aplicaciones especiales, tales como en las prcticas de overclocking.
La medicin del rendimiento de un microprocesador es una tarea compleja, dado que existen diferentes tipos de "cargas" que pueden ser procesadas con diferente efectividad por procesadores de la misma gama. Una mtrica del rendimiento es la frecuencia de reloj que permite comparar procesadores con ncleos de la misma familia, siendo este un indicador muy limitado dada la gran variedad de diseos con los cuales se comercializan los procesadores de una misma marca y referencia.Un sistema informtico de alto rendimiento puede estar equipado con varios microprocesadores trabajando en paralelo, y un microprocesador puede, a su vez, estar constituido por varios ncleos fsicos o lgicos. Un ncleo fsico se refiere a una porcin interna del microprocesador casi-independiente que realiza todas las actividades de una CPU solitaria, un ncleo lgico es la simulacin de un ncleo fsico a fin de repartir de manera ms eficiente el procesamiento.Existe una tendencia de integrar el mayor nmero de elementos dentro del propio procesador, aumentando as la eficiencia energtica y la miniaturizacin. Entre los elementos integrados estn las unidades de punto flotante, controladores de la memoria RAM, controladores de buses y procesadores dedicados de vdeo.
El microprocesador surgi de la evolucin de distintas tecnologas predecesoras, bsicamente de la computacin y de la tecnologa de semiconductores. El inicio de esta ltima data de mitad de la dcada de 1950; estas tecnologas se fusionaron a principios de los aos 1970, produciendo el primer microprocesador. Dichas tecnologas iniciaron su desarrollo a partir de la segunda guerra mundial; en este tiempo los cientficos desarrollaron computadoras especficas para aplicaciones militares. En la posguerra, a mediados de la dcada de 1940, la computacin digital emprendi un fuerte crecimiento tambin para propsitos cientficos y civiles. La tecnologa electrnica avanz y los cientficos hicieron grandes progresos en el diseo de componentes de estado slido (semiconductores). En 1948 en los laboratorios Bell crearon el transistor.
En los aos 1950, aparecieron las primeras computadoras digitales de propsito general. Se fabricaron utilizando tubos al vaco o bulbos como componentes electrnicos activos. Mdulos de tubos al vaco componan circuitos lgicos bsicos, tales como compuertas y flip-flops. Ensamblndolos en mdulos se construy la computadora electrnica (la lgica de control, circuitos de memoria, etc.). Los tubos de vaco tambin formaron parte de la construccin de mquinas para la comunicacin con las computadoras.
Para la construccin de un circuito sumador simple se requiere de algunas compuertas lgicas. La construccin de una computadora digital precisa numerosos circuitos o dispositivos electrnicos. Un paso trascendental en el diseo de la computadora fue hacer que el dato fuera almacenado en memoria. Y la idea de almacenar programas en memoria para luego ejecutarlo fue tambin de fundamental importancia (Arquitectura de von Neumann).
La tecnologa de los circuitos de estado slido evolucion en la dcada de 1950. El empleo del silicio (Si), de bajo costo y con mtodos de produccin masiva, hicieron del transistor el componente ms usado para el diseo de circuitos electrnicos. Por lo tanto el diseo de la computadora digital se reemplaz del tubo al vaco por el transistor, a finales de la dcada de 1950.
A mediados de los aos 1960 se producen las familias de circuitos de lgica digital, dispositivos integrados en escala SSI y MSI que corresponden a baja y mediana escala de integracin de componentes. A finales de los aos 1960 y principios de los 70 surgieron los sistemas a alta escala de integracin o LSI. La tecnologa LSI fue haciendo posible incrementar la cantidad de componentes en los circuitos integrados. Sin embargo, pocos circuitos LSI fueron producidos, los dispositivos de memoria eran un buen ejemplo.
Las primeras calculadoras electrnicas requeran entre 75 y 100 circuitos integrados. Despus se dio un paso importante en la reduccin de la arquitectura de la computadora a un circuito integrado simple, resultando uno que fue llamado microprocesador, unin de las palabras Micro del griego μικρο-, pequeo, y procesador. Sin embargo, es totalmente vlido usar el trmino genrico procesador, dado que con el paso de los aos, la escala de integracin se ha visto reducida de micro mtrica a nanomtrica; y adems, es, sin duda, un procesador.
Hasta los primeros aos de la dcada de 1970 los diferentes componentes electrnicos que formaban un procesador no podan ser un nico circuito integrado, era necesario utilizar dos o tres "chips" para hacer una CPU (uno era el "ALU" - Arithmetical Logic Unit, el otro la " control Unit", el otro el " Register Bank", etc.). En 1971 la compaa Intel consigui por primera vez poner todos los transistores que constituan un procesador sobre un nico circuito integrado, el 4004, naca el microprocesador.
Seguidamente se expone una lista ordenada cronolgicamente de los microprocesadores ms populares que fueron surgiendo. En la URSS se realizaron otros sistemas que dieron lugar a la serie microprocesador Elbrus.
El 4004 fue el primer microprocesador del mundo, creado en un simple chip y desarrollado por Intel. Era un CPU de 4 bits y tambin fue el primero disponible comercialmente. Este desarrollo impuls la calculadora de Busicom e inici el camino para dotar de inteligencia a objetos inanimados y asimismo, a la computadora personal.
Codificado inicialmente como 1201, fue pedido a Intel por Computer Terminal Corporation para usarlo en su terminal programable Datapoint 2200, pero debido a que Intel termin el proyecto tarde y a que no cumpla con las expectativas de Computer Terminal Corporation, finalmente no fue usado en el Datapoint. Posteriormente Computer Terminal Corporation e Intel acordaron que el i8008 pudiera ser vendido a otros clientes.
El SC/MP desarrollado por National Semiconductor, fue uno de los primeros microprocesadores, y estuvo disponible desde principio de 1974. El nombre SC/MP (popularmente conocido como Scamp) es el acrnimo de Simple Cost-effective Micro Processor (Microprocesador simple y rentable).Presenta un bus de direcciones de 16 bits y un bus de datos de 8 bits.Una caracterstica, avanzada para su tiempo, es la capacidad de liberar los buses a fin de que puedan ser compartidos por varios procesadores. Este microprocesador fue muy utilizado, por su bajo costo, y provisto en kits, para propsitos educativos, de investigacin y para el desarrollo de controladores industriales diversos.
EL 8080 se convirti en la CPU de la primera computadora personal, la Altair 8800 de MITS, segn se alega, nombrada as por un destino de la Nave Espacial Starship del programa de televisin Viaje a las Estrellas, y el IMSAI 8080, formando la base para las mquinas que ejecutaban el sistema operativo CP/M-80. Los fanticos de las computadoras podan comprar un equipo Altair por un precio (en aquel momento) de 395 USD. En un periodo de pocos meses, se vendieron decenas de miles de estos PC.
Una venta realizada por Intel a la nueva divisin de computadoras personales de IBM, hizo que las PC de IBM dieran un gran golpe comercial con el nuevo producto con el 8088, el llamado IBM PC. El xito del 8088 propuls a Intel a la lista de las 500 mejores compaas, en la prestigiosa revista Fortune, y la misma nombr la empresa como uno de Los triunfos comerciales de los sesenta.
El 80286, popularmente conocido como 286, fue el primer procesador de Intel que podra ejecutar todo el software escrito para su predecesor. Esta compatibilidad del software sigue siendo un sello de la familia de microprocesadores de Intel. Luego de seis aos de su introduccin, haba un estimado de 15 millones de PC basadas en el 286, instaladas alrededor del mundo.
Este procesador Intel, popularmente llamado 386, se integr con 275 000 transistores, ms de 100 veces tantos como en el original 4004. El 386 aadi una arquitectura de 32 bits, con capacidad para multitarea y una unidad de traslacin de pginas, lo que hizo mucho ms sencillo implementar sistemas operativos que usaran memoria virtual.
El microprocesador VAX 78032 (tambin conocido como DC333), es de nico chip y de 32 bits, y fue desarrollado y fabricado por Digital Equipment Corporation (DEC); instalado en los equipos MicroVAX II, en conjunto con su chip coprocesador de coma flotante separado, el 78132, tenan una potencia cercana al 90 % de la que poda entregar el minicomputador VAX 11/780 que fuera presentado en 1977. Este microprocesador contena 125 000 transistores, fue fabricado con la tecnologa ZMOS de DEC. Los sistemas VAX y los basados en este procesador fueron los preferidos por la comunidad cientfica y de ingeniera durante la dcada de 1980.
La generacin 486 realmente signific contar con una computadora personal de prestaciones avanzadas, entre ellas, un conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante o FPU, una unidad de interfaz de bus mejorada y una memoria cach unificada, todo ello integrado en el propio chip del microprocesador. Estas mejoras hicieron que los i486 fueran el doble de rpidos que el par i386-i387 operando a la misma frecuencia de reloj. El procesador Intel 486 fue el primero en ofrecer un coprocesador matemtico o FPU integrado; con l que se aceleraron notablemente las operaciones de clculo. Usando una unidad FPU las operaciones matemticas ms complejas son realizadas por el coprocesador de manera prcticamente independiente a la funcin del procesador principal.
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