Microprocesador

Definición.

Es un Microchip más importante en una computadora, es considerado el cerebro de una computadora. Está constituido por millones de transistores integrados. Este dispositivo se ubica en un zócalo especial en la placa madre y dispone de un sistema de enfriamiento (generalmente un ventilador).

Lógicamente funciona como la unidad central de procesos (CPU), que está constituida por registros, la unidad de control y la unidad aritmético-lógica. En el microprocesador se procesan todas las acciones de la computadora.

Su "velocidad" es medida por la cantidad de operaciones por segundo que puede realizar: la frecuencia de reloj. La frecuencia de reloj se mide en MHz (megahertz) o gigahertz (GHz).

También dispone de una memoria caché (medida en kilobytes), y un ancho de bus (medido en bits).

El primer microprocesador comercial fue el Intel 4004, presentado el 15 de noviembre de 1971. Actualmente las velocidad de procesamiento son miles de veces más grandes que los primeros microprocesadores. También comienzan a integrarse múltiples procesadores para ampliar la capacidad de procesamiento. Se estima que para 2010 vendrán integrados hasta 80 núcleos en un microprocesador, son llamados procesadores multi-core.

Microprocesadores

Arquitectura 

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4004

El 4004 fue el primer microprocesador lanzado a la venta. Tenía 4 bits capaz de direccionar 4096 localidades de memoria de 4 bits de ancho. Este microprocesador contaba con un conjunto de 45 instrucciones y fue ampliamente utilizado en los primeros videojuegos y sistema de control. 

Microprocesadores de 8 bits

El 8008 creado por la empresa Intel tenía 8 bits el nuevo microprocesador. Las características fueron:

• Capacidad de direccionamiento de 16Kb 
• Memoria de 8 bits conjunto de 48 instrucciones 
• Las memorias consistieron en un conjunto más grande de instrucciones, mayor capacidad de direccionamiento y una mayor velocidad de procesamiento. 
• Puede funcionar en dos modos diferentes: el modo mínimo y el modo máximo. 

1. En el modo máximo del microprocesador puede trabajar en forma conjunta con un microprocesador de datos numéricos 8087 y algunos otros circuitos periféricos.
2. En el modo mínimo el microprocesador trabaja de forma más autónoma al no depender de circuitos auxiliares, pero esto a su vez le resta flexibilidad. 

En cualquiera de los dos modos, las terminales del microprocesador se pueden agrupar de la siguiente forma: - alimentación

• Reloj 
• Control y estado 
• Direcciones 
• Datos

http://www.slideshare.net/jadenjgct/el-microprocesador-y-su-arquitectura 

Marcas y generaciones

• 8088 / 8086: Este tipo de procesador tenia velocidades de hasta 7 Mhz eran equipos sin unidad de disco, con monitor ambar, fosforo y monocromáticos.
• 80286: Computadoras con capacidad de procesamiento de 7 a 14 y 20 Mhz, con sistemas de discos duros de 20 a 40 megabytes y memoria RAM entre los 612 kilobytes y los 2 megabytes.
• 80386 DX y SX: Estas computadoras poseian una tecnologia de procesamiento de 25-33 a 80 Mhz, monitores de color, discos de 150 megabytes y memoria base.
• 80486: Computadoras de velocidades de 25,33 y 100Mhz, con discos duros de 170 a 1,2 gigabytes.
• PENTIUM: Velocidad de procesamiento de 100 a 200 Mhz, discos duros de 1, 2,5,8 gigabytes. Existen ampliaciones del PENTIUM, como el PENTIUM y el PENTIUM III, que poseen procesadores de 450 mhz a 1 gigahertz.
• 686:Computadiras de la ultima generacion, con procesadores sobre los 500 Mhz. Una vez que los datos han sido procesados, es necesario ver la informacion a traves de un medio fisico. Esto se logra gracias a los perifericos de salida o output.
• 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.

La velocidad de un microprocesador viene relacionada por la frecuencia de reloj, la cual se mide en MHz o GHz (1 GHz = 1000 MHz). Se suele hablar de velocidad interna y externa (bus).Velocidad interna: Es la velocidad interna del microprocesador (1GHz, 2 GHz, 3 GHz,etc).Velocidad externa (bus o velocidad FSB): Es la velocidad de comunicación entre el procesador y la placa base (400 MHz, 800 MHz, 1066 MHz,etc).

Como hemos dicho, la frecuencia se mide en ciclos/segundo o Hertzios. En la actualidad las velocidades son de 2.5 GigaHertzios, es decir, 2.5 x 109 ciclos/segundo o hertzios en los pentium IV.

Clases de microprocesadores

Escritorio

• Intel Xeon
• Intel® Core™2 Duo
• Intel Core I5
• Celerons
• AMD
• Intel Core I3

Servidores

x86: Nace en 1978 de la mano de los procesadores Intel 8086, que según los estándares actuales ya ha quedado muy atrás. Los servidores que corren procesadores de 32-bits x86 suelen ser sistemas de dos núcleos (dual-core) o de cuatro (quad-core).

X86_64: AMD comenzó a lanzar el movimiento de los 64-bits con sus procesadores AMB64, se trataba simplemente de una extensión del set de instrucciones de los x86, permitiendo compatibilidad con versiones anteriores. Intel ahora tiene su propia versión de los procesadores x86_64, incluido el Xeon, que suele usarse en los servidores Web.

Itanium(IA-64): Es un intento de Intel por lanzar una arquitectura de 64-bits para servidores pero, aunque muchos servidores HP todavía usan esta arquitectura, actualmente ha perdido mucha popularidad. Microsoft ha anunciado recientemente que dejará de darle soporte.


PowerPC: Esta arquitectura, de IBM, es famosa gracias a los ordenadores Apple de hace unos años. Los procesadores PowerPC todavía se usan, pero cada vez menos.

SPARC: Fue creado originariamente por Sun Microsystems (ahora parte de Oracle). Podríamos decir que el futuro de esta arquitectura para servidores es totalmente incierto. Algunas grandes compañías, como Fujitsu, todavía la usan.

ARM: Esta arquitectura de procesadores ha sido usada durante mucho tiempo por los dispositivos móviles, pero recientemente se ha anunciado que algunos servidores podrían usarla en el futuro para reducir costes de energía.

Portátiles

Mobile (Tipo de procesadores de portatiles)

PROCESADORES Intel.

Son procesadores creados exclusivamente para portátiles, aunque se puedan utilizar en ordenadores de sobremesa, las principales características es que tienen un menor consumo, un menor calor generado, y en ocasiones son mas potentes que muchos procesadores de sobremesa

Estos procesadores, vienen acompañados de la tecnología Centrino, esta tecnología permite tener Wíreles junto a este micro, actualmente hay dos opciones una con 11Mbps y otra con 54Mbps. La característica principal de este procesador es que se ajusta solo la frecuencia del mismo cuando no es necesario utilizarlo, además de tener una mayor cache, lo que entre otras cosas hace aumentar su rendimiento considerablemente, para que so hagáis una idea, un PM 1,6 con 1Mb de caché, supera con creces a un PIV 2,4. Al igual que en los modelos de sobremesa, existe un modelo inferior (Solo tiene menos caché) llamado PM Celeron. Mas económico, pero con menor rendimiento.

• Procesador Intel® Core™2 Extreme Processors
• Procesador Intel® Core™2 Quad Processors
• Procesador Intel® Core™2 Duo Processors
• Procesador Intel® Core™ Duo Processors
• Procesador Intel® Core™ Solo Processors
• Procesador Intel® Pentium® M
• Procesador Intel® Celeron® M

PROCESADORES AMD

En AMD tenemos los Athlon XP M o lo que es lo mismo los Mobile tienen la característica de consumir menos, por la técnica ya comentada de variación de frecuencia según sea necesario, además de por la optimización de la tecnología PowerNow!, equivalente a la SeedStep de intel.

También tenemos el competidor directo de los P-M, el AMD Mobile Turion, este procesador, cuenta con la tecnología ya implementada en otros procesadores Power Now, cuenta con 1Mb de caché L2, tiene disponible la tecnología 64 Bits, ademas de incluir la tecnología wifi. Sin duda aun de las mejores opciones que puede haber junto con el P-M.

Listado de Procesadores AMD Mobile

• Procesador AMD Athlon XP-M
• Procesador Mobile AMD Sempron
• Procesador AMD Athlon 64
• Procesador Mobile AMD Athlon 64
• Procesador Mobile AMD Turion X2
• Procesador Mobile AMD Turion
• Tipo MT
• Tipo MK
• Tipo ML

Tipos de encapsulados:

Encapsulado FC-LGA4

Utiliazado en procesadores Pentium 4

Diseñados para Socket LGA775

LGA: Land Grid Array

755: Numero de contactos

Encamsulado FC-PGA

PGA: Pin Grid Array, lo que hace referencia a los pines que entran en contacto con el Socket

FC: Flip Chip, que significa que el "die" se encuentra en la parte superior del chip para proveer un mejor contacto termico con el disipador

FC-PGA4

Similar al FC-PGA, pero contiene integrado un disipador (Integrated Hetar Sink (IHS)), adherido durante la fabricacion

Utilizado en Pentium III e Intel Celeron (370 pinen) y pentiem 4 (478 pines)

Encapsulado OOI

OOI de OLGA ( Organic Land Grid Arra)

Es tipo Flip Chip

Posee un IHS

Utilizado por Pentium 4 de 423 pines

Encapsulado PGA

Pin Grid Array

Los pines estan distribuidos de forma que el proceador solo puede instalarse en una posicion

La parte superior tiene un recubrimiento de cobre lamidado con niquel para mejorar conduccion termina

Utilizado por procesadores Xeon, de 603 pines

Encapsulado PPGA

Plastic Pin Grid Array

Caracteristicas similares al PGA

Utilizado por los primeros Celeron de 370 pines

Encapsulado S.E.C.C.

Single Edge Contact Cartridge

Utiliza contactos en vez de pines

Parte frontal cubierta con escudo metalico

Parte posterior con placa de disipacion

La mayoria contienen un ciruito impreso con memoria cahce L2

Utilizando por Pentium II (242 contactos) y Pentium II Xeon y Pentium III Xeon (300 contactos)

Encapsulado S.E.C.C.2

Utiliza menos cubierta

No incluye placa de disipacion termica

Utilizado en las ultimas versiones de Pentium II y Pentieum III (242 contactos)

Encapsulado SEP

Single Edge Processor

Similar al S.E.C.C. o S.E.C.C.2 pero sin cubierta

El substrato es visible desde la paste posterior

Usado en los primeros Celeron (242 contactos)

Computadores moviles

Encapsulado Micro-FCPGA

Flip Chip Plastic Grid Array

Material epoxico alrededor del substrato

478 pines

Incluye condensadores en la parte inferior

Encapsulado Micro- FCBGA

Flip Chip Ball Grid Array

E lugar de pines utilizados pequeñas bolas para los contactos

479 bolas

Los condensadoees se ubican en la parte supeior

Encapsulado Micro-FCPGA

Montado en un interposer

Existen diferentes tipos de sockets para este encapsulado, pero todos tipos ZIF diseñados para procesadore Pentium III mobile

MMC-2

Mobile Module Cartidge 2

Contiene un Pentium III y el controlador del puente del sistema (controlador del bus del procesador, controlador de memoria y controlador del bus PCI) es un pequeño circuito

Conectado por un conector de 400 pines

Thermal Transfer Plate (TTP)

Refrigeración de microprocesadores

Refrigeración de microprocesadores

Instalación del Microprocesador 

Unidades del Microprocesador 



Microprocesador dividido en Unidades, las cuales son:

La unidad de codificación: Esta unidad se encarga de interpretar el código para saber el tipo de instrucción se desea realizar ejemplo instrucciones de suma, resta, almacenamientos de datos en memoria.

La unidad de ejecución: Una vez entendida la instrucción a realizar, esta unidad se encarga de dar ordenar a las partes necesarias para realizar tal instrucción.

Unidad de control: Es el centro nervioso del ordenador ya que desde ella se controla y gobierna todas las operaciones, como funciones básicas tiende domar las instrucciones de memoria, decodificar o interpretar las instrucciones;

La unidad aritmética lógica: esta se encarga en realizar todas aquellas operaciones matemáticas

Bus

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, siendo 2n(dos elevado a la ene) el tamaño máximo en bytes del banco de memoria que se podrá direccionar con n líneas. Por ejemplo, para direccionar una memoria de 256 bytes, son necesarias al menos 8 líneas, pues 28 = 256. Adicionalmente pueden ser necesarias líneas de control para señalar cuando la dirección está disponible en el bus. Esto depende del diseño del propio bus.



Bus de datos


Un bus de datos es un dispositivo mediante el cual al interior de una computadora se transportan datos e información relevante.

Para la informática, el bus es una serie de cables que funcionan cargando datos en la memoria para transportarlos a la Unidad Central de Procesamiento o CPU.

Bus de Control

Un bus de control, es parte del bus de la computadora (la conexión física), que es utilizado por la CPUpara comunicarse con otros dispositivos. El bus de control transmite comandos desde la CPU y devuelve una señal de estado desde el dispositivo.

 Buses de I/O

Los Buses de I/O son los que se conenctan al procesador y la memoria.Un bus es enlace o via de comuniacion compartido.Utiliza un conjunto de cables para interconectar los multiples subsistemas (procesador, memoria, entrada/salida)

Ultimo procesador a la venta (por el momento)

Nuevo procesador con seis núcleos es lanzado por Intel.Tal como lo habían prometido Intel anuncia el lanzamiento de su nuevo procesador Sandy Bridge-E con seis núcleos con un nuevo zócalo LGA-2011 y nuevo chipset X79.

Con esto Intel toma la bandera de tener el procesador más potente del mercado, el Core i7 3960Xcon un precio de 990 dólares y el Core i7-3930K con un valor de 550 dólares.