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