MICROPROCESADOR

MICROPROCESADOR
El microprocesador, o simplemente procesador, 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

MARCAS

• INTEL:es la marca estandar
• .AMD
• CYRIX:fabrica procesadores para texas, IBM, y thompson
• TEXAS INSTRUMENTS:son procesadores cyrix con la marca texas

 GENERACIONES

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 RELOJ
Durante los últimos años esa frecuencia se ha mantenido en el rango de los 1,5 GHz a 4 GHz, dando como resultado procesadores con capacidades de proceso mayores comparados con los primeros que alcanzaron esos valores.
La frecuencia de reloj indica la velocidad a la que un ordenador realiza sus operaciones más básicas, como sumar dos números o transferir el valor de un registro a otro. Se mide en ciclos por segundo.

VALOCIDAD DEL BUS
La velocidad del bus es la velocidad máxima con la que se transfieren los datos procesados en el microprocesador hacia otros periféricos como la memoria.
La velocidad del reloj, se refiere a la velocidad del microprocesador. Por ejemplo, para procesar una instrucción, por decir algo, una multiplicación, digamos que ese microprocesador requiere 5 ciclos de reloj. Entonces una vez, a procesado, el dato es enviado a traves del bus, para alojarlo en la memoria ram. Pero una cosa es qué tan rápido se realizen esos ciclos de reloj y otra es qué tan rápido son enviados a la memoria.

TIPOS DE ENCAPSULADOS

DIP: Los pines se extienden a lo largo del encapsulado (en ambos lados) y tiene como todos los demas una muesca que indica el pin número 1. Este encapsulado básico fue el más utilizado hace unos años y sigue siendo el preferido a la hora de armar plaquetas por partes de los amantes de la electronica casera debido a su tamaño lo que facilita la soldadura. Hoy en día, el uso de este encapsulado (industrialmente) se limita a UVEPROM y sensores.

SIP: Los pines se extienden a lo largo de un solo lado del encapsulado y se lo monta verticalmente en la plaqueta. La conseguiente reducción en la zona de montaje permite un densidad de montaje mayor a la que se obtiene con el DIP.

PGA: Los multiples pines de conexión se situan en la parte inferior del encapsulado. Este tipo se utiliza para CPUs de PC y era la principal opción a la hora de considerar la eficiencia pin-capsula-espacio antes de la introducción de BGA. Los PGAs se fabricaron de plastico y ceramica, sin embargo actualmente el plastico es el mas utilizado, mientras que los PGAs de cerámica se utilizan para un pequeño número de aplicaciones.

SOP: Los pines se diponen en los 2 tramos más largos y se extienden en una forma denominada “gull wing formation”, este es el principal tipo de montaje superficial y es ampliamente utilizado mespecialmente en los ámbitos de la microinformática, memorias y IC análogicos que utilizan un número relativamente pequeño de pines.

TSOP: Simplemente una versión más delgada del encapsulado SOP.

QFP: Es la versión mejorada del encapsulado SOP, donde los pines de conexión se extienden a lo largo de los cuatro bordes. Este es en la actualidad el encapsulado de montaje supeficial más popular, debido que permite un mayor número de pines.

SOJ: Las puntas de los pines se extieden desde los dos bordes más largos dejando en la mitad una separación como si se tratase de 2 encapsulados en uno. Recibe éste nombre porque los pines se parecen a la letra “J” cuando se lo mira desde el costado. Fueron utilizados en los módulos de memoria SIMM.

QFJ: Al igual que el encapsulado QFP, los pines se extienden desde los 4 bordes bordes.

QFN: Es similar al QFP, pero con los pines situados en los cuatro bordes de la parte inferior del encapsulado. Este encapsulado puede hacerse en modelos de poca o alta densidad.

TCP: El chip de silicio se encapsulan en forma de cintas de películas, se puede producir de distintos tamaños, el encapsualdo puede ser doblado. Se utilizan principalmente para los drivers de los LCD.

BGA: Los terminales externos, en realidad esferas de soldadura, se situan en formato de tabla en la parte inferior del encapsulado. Este encapsulado puede obtener una alta densidad de pines, comparado con otros encapsulados como el QFP, el BGA presenta la menor probabilidad de montaje defectuosos en las plaquetas.

LGA: Es un encapsulado con electrodos alineados en forma de array en su parte inferior. Es adecuado para las operaciones donde se necesita alta velocidad debido a su baja inductancia. Además, en contraste con el BGA, no tiene esferas de soldadura por lo cual la altura de montaje puede ser reducida.

SISTEMA DE REFIGERACION

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 de cada caso en particular: refrigeración por aire, líquida, por cambio de fase... Por ahora me ceñiré al sistema más utilizado, que es el de refrigeración por aire.

INSTALACION DEL MICROPROCESADOR

Para poder instalar con éxito el microprocesador debemos 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.

 

LAS CUATRO PARTES DEL MICROPROCESADOR

• UNIDAD PRINCIPAL: simplemente el procesador o microprocesador, es el componente del computador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Los CPU proporcionan la característica fundamental de la computadora digital (a programabilidad y son uno de los componentes necesarios encontrados en las computadoras de cualquier tiempo, junto con el almacenamiento primario y los dispositivos de entrada/salida. Se conoce como microprocesador el CPU que es manufacturado con circuitos integrados. Desde mediados de los años 1970, los microprocesadores de un solo chip han reemplazado casi totalmente todos los tipos de CPU, y hoy en día, el término "CPU" es aplicado usualmente a todos los microprocesadores.

• UNIDAD DE CONTROL: Es quien controla la ejecución de las distintas instrucciones que llegan al microprocesador. Establece qué operaciónes debe realizar la unidad descrita anteriormente y como en la mayoría de los casos se obtienen resultados temporales, que deben ser almacenados, se ayuda de unas memorias unitarias llamadas registros.

• UNIDAD DE CALCULO

 es un componente de la unidad central de procesamiento especializado en el cálculo de operaciones en coma flotante. Las operaciones básicas que toda FPU puede realizar son las aritméticas (suma y multiplicación), si bien algunos sistemas más complejos son capaces también de realizar cálculos trigonométricos o exponenciales.
No todas las unidades centrales de procesamiento tienen una FPU dedicada. En ausencia de FPU, la CPU puede utilizar programas en microcódigo para emular una función en coma flotante a través de la unidad aritmético lógica (ALU), la cual reduce el coste del hardware a cambio de una sensible pérdida de velocidad.

BUSES DE DIRECCIONES
El bus de direcciones es un canal del microprocesador totalmente independiente del bus de datos donde se establece la dirección de memoria del dato en tránsito.
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.

BUSES  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. Mejor dicho, es el que permite que no haya colisión de información en el sistema.