El
Microprocesador
Microprocesador
(cerebro del computador), también llamado Unidad central de
procesamiento (CPU)es un circuito microscópico que interpreta y
ejecuta instrucciones.
La CPU se ocupa del
control y el proceso de datos en las computadoras. Generalmente, la
CPU es un microprocesador fabricado en un chip.
El microprocesador
es un tipo de circuito sumamente integrado. Los circuitos
integrados,también conocidos como microchips o chips, son circuitos
electrónicos complejos formados por componentes extremadamente
pequeños formados en una única pieza plana de poco espesor de un
material conocido como semiconductor.
Estos han cambiado
la forma en las que se realizan las operaciones de tratamiento de
información, y desde que aparecieron en los años 70” no han
dejado de evolucionar.
Pues bien los
microprocesadores modernos incorporan hasta 40 millones de
transistores, además de otros componentes como resistencias,diodos,
condensadores y conexiones, todo ello en una superficie comparable a
la de un sello postal. Estos microprocesadores funcionan con una
anchura de bus de 64 bits : esto significa que pueden transmitirse
simultáneamente 64 bits de datos. Un cristal oscilante situado en el
ordenador proporciona una señal de sincronización , o señal de
reloj, para coordinar todas las actividades del microprocesador. La
velocidad de reloj de los microprocesadores más avanzados es de unos
3200 MHZ
Historia
del microprocesador
El
primer microprocesador fue el Intel 4004, producido en 1971. Se
desarrolló originalmente para una calculadora y resultaba
revolucionario para su época. Contenía 2.300 transistores en un
microprocesador de 4 bits que sólo podía realizar 60.000
operaciones por segundo. El primer microprocesador de 8 bits fue el
Intel 8008, desarrollado en 1979 para su empleo en terminales
informáticos. El Intel 8008 contenía 3.300 transistores. El primer
microprocesador realmente diseñado para uso general, desarrollado en
1974, fue el Intel 8080 de 8 bits, que contenía 4.500 transistores y
podía ejecutar 200.000 instrucciones por segundo. Los
microprocesadores modernos tienen una capacidad y velocidad mucho
mayores.
Componentes de un
microprocesador:
Una unidad
aritmético-lógica (ALU): realiza cálculos y operaciones con
números enteros, y toma decisiones lógicas (determina si una
afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de
Boole), Internamente esta formada por circuitos lógicos elementales
para realizar estas operaciones: sumadores, incrementos, operadores
lógicos,desplazamientos, rotaciones, comparaciones, etc.
Registros internos:
Son zonas de memorias especiales donde se almacena información
temporalmente.
Una unidad de
control: interpreta y ejecuta las instrucciones. Para aceptar órdenes
del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU
se comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones
llamado bus. El bus conecta la CPU a los dispositivos de
almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de
entrada(por ejemplo, un teclado o un mouse) y los dispositivos de
salida (como un monitor o una impresora).
Memoria Cache:
memoria ultra rápida que ayuda al micro en operaciones con datos que
maneja constantemente.
Co-procesador
Matemático o Unidad de punto flotante (UPF) :A partir de la última
versión de los 486 incorporado internamente al microprocesador, se
encarga de realizar las operaciones con números decimales.
Reloj del sistema:
Un cristal de cuarzo regular.
En
cuanto a las empresas fabricantes de procesadores los más conocidos
son:
- Intel: Es la marca estándar y los demás son compatibles con Intel.
- AMD: Siempre ha ido por detrás de Intel, aunque a veces le ha superado, sobre todo con su conocido K7 (Athlon).
- Cyrix: Fabrica procesadores para Texas, IBM y Thompson.
Tecnologías
futuras
La
tecnología de los microprocesadores y de la fabricación de
circuitos integrados está cambiando rápidamente. En la actualidad,
los microprocesadores más complejos contienen más de 50 millones de
transistores y se prevé que en el 2010 contengan más de 800
millones de transistores.
Las
técnicas de litografía también tendrán que ser mejoradas.
Actualmente el tamaño mínimo de los elementos de circuito es
inferior a 0,2 micras. Con esas dimensiones, es probable que incluso
la luz ultravioleta de baja longitud de onda no alcance la resolución
necesaria. Otras posibilidades alternativas son el uso de haces muy
estrechos de electrones e iones o la sustitución de la litografía
óptica por litografía que emplee rayos X
de longitud de onda extremadamente corta. Mediante estas tecnologías,
las velocidades de reloj superan los 1.000 MHz.
Se
cree que el factor limitante en la potencia de los microprocesadores
acabará siendo el comportamiento de los propios electrones al
circular por los transistores. Cuando las dimensiones se hacen muy
bajas, los efectos cuánticos debidos a la naturaleza ondulatoria de
los electrones podrían dominar el comportamiento de los transistores
y circuitos. Puede que sean necesarios nuevos dispositivos y diseños
de circuitos a medida que los microprocesadores se aproximan a
dimensiones atómicas. Para producir las generaciones futuras de
microchips se necesitarán técnicas como la epitaxia por haz
molecular, en la que los semiconductores se depositan átomo a átomo
en una cámara de vacío ultraelevado, o la microscopía de barrido
de efecto túnel, que permite ver e incluso desplazar átomos
individuales con precisión.
Intel
Pentium
El
microprocesador Pentium fue lanzado al mercado
por Intel en 1993, sucesor del 486. Según la sucesión lógica,
debería haberse llamado 586 o 80586, pero Intel lo denominó Pentium
debido a razones de copyright. El
Pentium es un microprocesador superescalar de 32 bits con un bus de
datos externo de 64 bits, que contiene 3.100.000 transistores y
coprocesador matemático incorporado. Las primeras versiones de este
procesador tenían una frecuencia de reloj de 60 MHz, con una
alimentación eléctrica de 5 voltios, un bus de direcciones de 32
bits y un bus de datos externo de 64 bits. En la actualidad alcanzan
una frecuencia de reloj de 800 MHz. Los modelos MMX incorporan
instrucciones específicas para el manejo de aplicaciones y elementos
multimedia. Este procesador ha marcado un antes y un después en la
historia de la informática, ya que supuso un auténtico "boom"
de ventas de ordenadores gracias a la tecnología multimedia.
Conclusión
Los
microprocesadores no se encuentran únicamente en computadoras
personales, sino que gradualmente han invadido una enorme cantidad de
dispositivos que nos rodean; esto
significa
que en la actualidad, si se desea entrar totalmente en el mundo de la
electrónica o el control, se deben conocer los fundamentos de estos
dispositivos, cómo se constituyen en su interior, cómo trabajan e
incluso saber aplicar algunos de ellos en el trabajo diario. En los
siguientes subtemas, precisamente, se describirá la estructura
básica de un microprocesador y un microcontrolador, sus partes
principales y cómo interactúan, así como los fundamentos de
programación interna, que permiten que este elemento se pueda
utilizar en multitud de aplicaciones.
Bibliografia
ftp://ece.buap.mx/pub/profesor/academ68/ArqComp/Microprocesadores.pdf
http://www.colegio28.comze.com/intro_microprocesadores.pdf
http://www.aliat.org.mx/BibliotecasDigitales/sistemas/Microprocesadores.pdf
