MICROPROCESADOR

MICROPROCESADOR: es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele asociar por analogía como el «cerebro» de un computador.


ARQUITECTURA: El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital, posee diversas partes:

• 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.
• Memoria cache: es una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a alcance directo ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera para adquisición de datos.

•   Coprocesador matemático: Esta parte esta considerada como una parte «lógica» junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.
• El primer microprocesador fue el Intel 4004,1 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.
• Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. 
• 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 accede desde allí.
• Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es análogo 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 si fuera un número de teléfono para llamar circuitos o a partes especiales.

MARCAS Y 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 700 KHz.
• 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 2 MHz.
• 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 80
• El primer microprocesador fue el Intel 4004,1 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.
88 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 microprocesadores más rápidos de Estados Unidos.²
• 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: Un chip utiliza un reloj de impulsos eléctricos para ejecutar o procesar las instrucciones que le llegan. Es decir, todos los elementos del chip permanecen en reposo a la espera del impulso de reloj, para ejecutar la operación que corresponde en cada momento. De esta forma las operaciones se realizan sincrónicamente, es decir, de forma ordenada y ningún dispositivo se anticipa a otro.Según esto, mientras mayor sea la velocidad de reloj que admita el micro, mayor será la velocidad en la ejecución de las operaciones. Por lo tanto junto al juego de instrucciones, que mide la potencia del microprocesador, es importante también considerar la frecuencia de reloj.

VELOCIDAD DEL BUS: es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora o entre computadoras. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores además de circuitos integrados.

CLASES DE MICROPROCESADORES PARA: ???????

TIPOS DE ENCAPSULADOS: 

PRESENTACIONES 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.

• 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.

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 especialmente 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.

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 componente que más potencia disipa y que, por tanto, necesita mejor refrigeración es el microprocesador.

Disipadores

Con el aumento de la cantidad de transistores integrados en un procesador, el consumo de energía se ha elevado a niveles en los cuales la disipación calórica natural del mismo no es suficiente para mantener temperaturas aceptables y que no se dañe el material semiconductor, de manera que se hizo necesario el uso de mecanismos de enfriamiento forzado, esto es, la utilización de disipadores de calor.

 LA PASTA TERMOCONDUCTORA: se utilizan pastas termoconductoras para rellenar los posibles huecos que separan dichas superficies y mejorar de esta forma la transmisión del calor. 

INSTALACION DEL MICROPROCESADOR: 

• Primero tendremos que insertar el microprocesador en el motherboard, para ello verificaremos la posición de las patitas de nuestro chip y el slot del motherboard para que el mismo encaje de forma suave y perfecta (En el manual  de la placa base o del microprocesador suele incluirse una imagen que indica como colocarlo). De ninguna manera forzar el microprocesador ya que si se doblan algunas de sus patitas (conectores) este no funcionara jamás.
• Colocar un poco de pasta térmica en el procesador (no tiene que cubrir todo el procesador) solo un poco es suficiente. Para darse una idea, una pequeña película del espesor de una hoja de cartulina es suficiente.
• Apoyar el disipador arriba del microchip y enganchar los soportes en el mother
• Atornillar y sujetar de forma firme el Disipador

La única diferencia entre AMD e Intel es la forma de su disipador, una es redonda y otra es cuadrada es por eso que la instalación del microprocesador es diferente, solo tendremos que sujetar de forma diferente el disipador de cada uno.

Cuatro partes del microprocesador:

• UNIDAD PRINCIPAL: es el componente del computador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos.
• UNIDAD CENTRAL DE CONTROL: es el componente del computador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos.
• UNIDAD DE CALCULO:La unidad aritmética y lógica maneja toda la toma de decisiones (los cálculos matemáticos y las funciones lógicas) que es realizada por el microprocesador. La unidad toma las instrucciones decodificadas por la unidad de control y las envía hacia fuera directamente o ejecuta el microcódigo apropiado para modificar los datos contenidos en sus registros. Los resultados son enviados al exterior a través de la BIU (o unidad de E/S) del microprocesador.
• UNIDAD DE INTERCAMBIO:  esta unidad tiene por objetivo adaptar el formato de los datos, la velocidad de operación y el tipo de señales entre el procesador y los periféricos. Tambien establece el cambio de entrada y salida a los datos y realiza ciertas funciones de control sobre los periféricos.  Por tanto, esta unidad es la que comunica al procesador con el mundo exterior. 

BUSES:  es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora o entre computadoras. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores además de circuitos integrados.

• BUSES 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.
• BUSES DE DATOS: las informaciones del bus de datos las proporciona la unidad de memoria de datos cuando se quiere obtener alguna información de la misma, la unidad de la memoria de programa cuando se lee una instrucción de ella, según este bus de datos la estructura de un microprocesador puede ser de dos tipos: - Von Newmann: cuando los datos correspondientes a código de operación y los datos correspondientes al operador van por el mismo bus.-Harvard: los códigos de instrucción y los datos van por buses separados habiendo por tanto doble bus de datos.
• BUS DE CONTROL: Es un conjunto de lineas por medio de las cuales se controla la actuación de distintas unidades desde la unidad de control, o bien se solicita alguna señal a la unidad de control.
• BUS DE ENTRADAS/SALIDAS: no es mas que una extension del bus de datos que recibe los datos de la unidad de entradas y lo entrega a la unidad conveniente u obtiiene los datos de la unidad conveniente y los entrega a la unidad de salidas.

ULTIMO PROCESADOR LANZADO EN EL MERCADO: ??

AMD Fusion es el nombre comercial, para una serie de Unidades de Procesamiento Acelerado (APUs), que están siendo desarrolladas desde 2006. El diseño final es una fusión entre AMD y ATI, combinando poder de procesamiento, Northbridge, aceleración 3D y otras funciones de GPUs actuales en un mismo encapsulado.¹ Esta tecnología fue mostrada al gran público en enero de 2011 en el CES.