Microprocesador

El microprocesador es un circuito integrado que contiene algunos o todos los elementos hardware, y el de CPU, que es un concepto lógico. Una CPU puede estar soportada por uno o varios microprocesadores, y un microprocesador puede soportar una o varias CPU. Un núcleo suele referirse a una porción del procesador que realiza todas las actividades de una CPU real. La tendencia de los últimos años ha sido la de integrar más núcleos dentro de un mismo empaque, además de componentes como memorias Cache y controladores de memoria, elementos que antes estaban montados sobre la placa base como dispositivos individualesCache

Diseño de un Microprocesador

El proceso de fabricación de un microprocesador es muy complejo. Todo comienza con un buen puñado de arena (compuesta básicamente de silicio), con la que se fabrica un monocristal de unos 20 x 150 centímetros. Para ello, se funde el material en cuestión a alta temperatura (1370°C) y muy lentamente (10 a 40 Mm por hora) se va formando el cristal.

De este cristal, de cientos de kilos de peso, se cortan los extremos y la superficie exterior, de forma de obtener un cilindro perfecto. Luego, el cilindro se corta en obleas de menos de un milímetro de espesor (una capa de unas 10 micras de espesor, la décima parte del espesor de un cabello humano), utilizando una sierra de diamante. De cada cilindro se obtienen miles de obleas, y de cada oblea se fabricarán varios cientos de microprocesadores.

Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasan por un proceso llamado “annealing”, que consiste en someterlas a un calentamiento extremo para remover cualquier defecto o impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Luego de una supervisión mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de micrón, se recubren con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido mediante deposición de vapor.

De aquí en adelante, comienza el proceso del “dibujado” de los transistores que conformarán a cada microprocesador. A pesar de ser muy complejo y preciso, básicamente consiste en la “impresión” de sucesivas máscaras sobre la oblea, sucediéndose la deposición y eliminación de capas finísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, endurecidas mediante luz ultravioleta y atacada por ácidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la impresión. Salvando las escalas, se trata de un proceso comparable al visto para la fabricación de circuitos impresos. Después de cientos de pasos, entre los que se hallan la creación de sustrato, la oxidación, la litografía, el grabado, la implantación iónica y la deposición de capas; se llega a un complejo "bocadillo" que contiene todos los circuitos interconectados del microprocesador. Un transistor construido en tecnología de 45 nanómetros tiene un ancho equivalente a unos 200 electrones. Eso da una idea de la precisión absoluta que se necesita al momento de aplicar cada una de las mascaras utilizadas durante la fabricación.

Los detalles de un microprocesador son tan pequeños y precisos que una única mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos

Partes de un microprocesador

En un microprocesador podemos diferenciar diversas partes: El 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 arápida, la caché de segundo nivel o L2.aire

La memoria cache: es una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que prediciblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la Ram reduciendo el tiempo de espera. Por ejemplo: en una biblioteca, en lugar de estar buscando cierto libo a través de un banco de ficheros de papel se utiliza las computadora, y gracias a la memoria cache, obtiene de manera rápida la informacion. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada cache interna de primer nivel o L1; es decir, la que está más cerca del micro, tanto que está encapsulada junto a él. Los micros más modernos (pentium III Coppermine, Athlon Thunderbird, etc.) incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande aunque algo menos rápida, la caché de segundo nivel o L2.

Coprocesador Matemático: o correctamente la FPU (Unidad de coma flotante). Que es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del micro en otro chip. Esta parte esta considerada como una parte "lógica" junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datosregistrosbus

Los registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos e registros en cada procesador. Un grupo de registros esta diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el procesadorr pero que CPU los utiliza en algunas operaciones en total son treinta y dos registros.r

La memoria: es el lugar donde el procesador encuentra sus instrucciones de programa y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador los toma de ahí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de trabajo para el procesador. Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es parecido 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 un numero de telefono para llamar al circuito o a partes especiales.

Capacidades

Los macro procesadores deben cumplir con ciertas capacidades, la primera leer y escribir información en la memoria de la computadora. Esto es decisivo ya que en las instrucciones del programa que ejecuta el microprocesador y los datos sobre los cuales trabaja están almacenados temporalmente en esa memoria. La otra capacidad es reconocer y ejecutar una serie de comandos o instrucciones proporcionados por los programas. La tercera capacidad es decirle a otras partes de la computadora lo que deben de hacer, para que el micro pueda dirigir la operación a la computadora. En pocas palabras los circuitos de control de la MPU o microprocesador tienen la función de decodificar y ejecutar el programa (un conjunto de instrucciones para el procesamiento de los datos).función

Procesador Fecha de presentación Velocidad de reloj Ancho de bus Número de transistores Memoria direccionable Memoria virtual Breve descripción /11/71108 KHz.4 bits2.300 (10 micras)640 byte Primer chip con manipulación aritmética 80081/4/72108 KHz.8 bits KBytes Manipulación Datos/texto 80801/4/742 MHz.8 bits KBytes 10 veces las (6 micras) prestaciones del 8008 prestaciones 80868/6/78 5 MHz. 8 MHz. 10 MHz. 16 bits (3 micras) 1 MegaByte 10 veces las prestaciones del 8080 prestaciones 80881/6/79 5 MHz. 8 MHz. 8 bits Idéntico al 8086 excepto en su bus externo de 8 bits /2/82 8 MHz. 10 MHz. 12 MHz. 16 Bits (1.5 micras) 16 Megabytes1 Gigabyte De 3 a 6 veces las prestaciones del 8086

Procesador Fecha de presentación Velocidad de reloj Ancho de bus Número de transistores Memoria direccionable Memoria virtual Breve descripción Microprocesador Intel 386 DX® 17/10/85 16 MHz. 20 MHz. 25 MHz. 33 MHz. 32 Bits (1 micra) 4 Gigabytes64 Terabytes Primer chip x86 capaz de manejar juegos de datos de 32 bits Microprocesador Intel 386 SX® 16/6/88 16 MHz. 20 MHz. 16 Bits (1 micra) 4 gigabytes 64 Terabytes Bus capaz de direccionar 16 bits procesando 32bits a bajo coste Microprocesador Intel 486 DX® 10/4/89 25 MHz. 33 MHz. 50 MHz. 32 Bits (1 micra, 0.8 micras en 50 MHz.) 4 Gigabytes 64 Terabytes Caché de nivel 1 en el chip Microprocesador Intel 486 SX® 22/4/91 16 MHz. 20 MHz. 25 MHz. 33 MHz. 32 Bits (0.8 micras) 4 Gigabytes 64 Terabytes Idéntico en diseño al Intel 486DX, pero sin coprocesador matemático Procesador Pentium® 22/3/93 60 MHz. 66 MHz. 75 MHz. 90 MHz. 100 MHz. 120 MHz. 133 MHz. 150 MHz. 166 MHz. 200 MHz. 32 Bits 3,1 millones (0.8 micras) 4 Gigabytes 64 Terabytes Arquitectura escalable. Hasta 5 veces las prestaciones del 486 DX a 33 MHz.

Velocidad

Debido a la extrema dificultad de fabricar componentes electrónicos que funcionen a las inmensas velocidades de MHz habituales hoy en día, todos los micros modernos tienen 2 velocidades: Velocidad interna: la velocidad a la que funciona el micro internamente (200, 333, MHz). Velocidad externa o del bus: o también "velocidad del FSB"; la velocidad a la que se comunican el micro y la placa base, para poder abaratar el precio de ésta. Típicamente, 33, 60, 66, 100 ó 133 MHz. La cifra por la que se multiplica la velocidad externa o de la placa para dar la interna o del micro es el multiplicador; por ejemplo, un Pentium III a 450 MHz utiliza una velocidad de bus de 100 MHz y un multiplicador 4,5x.

Alimentación

La alimentación Los microprocesadores reciben la electricidad de la placa base. Existen dos voltajes distintos: - Voltaje externo o voltaje de E/S: permite al procesador comunicarse con la placa base; suele ser de 3,3 voltios. - Voltaje interno o voltaje de núcleo: es menor que el anterior (2,4 voltios; 1,8 voltios), y permite al microprocesador funcionar con una temperatura interna menor. Disipador de calor y ventilado

Microprocesadores Intel

Procesadores Intel Historia ModeloAñoCapacidadTamañoMemoria ProcesadorLanzamientodel BusPalabraDireccionada bits161 MB bits161 MB bits1616 MB bits1616 MB DX bits324 GB SX bits324 GB DX bits324 GB DX bits324 GB SX bits324 GB Pentium bits324 GB

Procesadores Intel Historia ModeloAñoCapacidadTamañoMemoria ProcesadorLanzamientodel BusPalabraDireccionada bits161 MB bits161 MB bits1616 MB bits1616 MB DX bits324 GB SX bits324 GB DX bits324 GB DX bits324 GB SX bits324 GB Pentium bits324 GB

Microprocesadores AMD

Ejemplos de : Microprocesadores Modernos El Microprocesador 6x86 de Cyrix: A fines de 1995 e inicios de 1996, Cyrix introdujo varias versiones del microprocesador 6x86 (también conocido como M1), con superentubamiento para eliminar la dependencia de datos sin necesidad de recopilación, con velocidades de 100 Mhz, 120 Mhz y 133 Mhz. El microprocesador además incorpora tecnología superescalar similar a Pentium y Pentium Pro, lo que lo coloca con una ventaja en rendimiento de un 20% sobre Pentium y un 20% por debajo de Pentium Pro. El Microprocesador K5 de AMD: A finales de 1996, AMD introdujo al mercado el microprocesador K5, que tiene microtransistores de 0.6 micras, opera con 3.3 voltios y tiene inicialmente un reloj interno de 100 Mhz. El nuevo microprocesador de AMD utiliza superentubamiento y tecnología superescalar.

EL MICROPROCESADOR PENTIUM P54C : En Marzo de 1994, ingresó al mercado la segunda familia de microprocesadores Pentium bajo la identificación Pentium P54C con micro transistores de 0.6 micras, tensión de trabajo de 3.3 voltios y reloj interno de 90 y 100 Mhz, que trabajan con tarjetas madres 1.5 veces menos rápidas, de 60 Mhz (90/1.5) y de 66 Mhz (100/1.5), respectivamente. Durante 1995, se lanzaron microprocesadores P54C con tecnologías de 0.60 micras con 3.3 voltios, y 0.35 micras con 2.9 voltios, introduciéndose versiones de 75 Mhz, 120 Mhz, 133 Mhz, 150 Mhz y de 166 Mhz, que trabajan con tarjetas madre de 50 Mhz (75/1.5), de 60 Mhz (120/2), de 66 Mhz (133/2), de 60 Mhz (150/2.5), y de 66 Mhz (166/2.5), respectivamente. En 1996 apareció el Pentium P54C de 200 Mhz de velocidad.

EL MICROPROCESADOR PENTIUM P55C : También se lo conoce como Pentium-MMX. A fines de 1996, ingresó al mercado la tercera familia de microprocesadores Pentium bajo la identificación Pentium P55C con características similares al Pentium P54C, pero mejorado ostensiblemente para el uso de multimedia mediante la incorporación de 54 nuevas instrucciones de micro código. Las aplicaciones multimedia desarrolladas para el P54C llegan a ejecutarse hasta un 10% más rápido, sin embargo, las nuevas aplicaciones multimedia que se están desarrollando a partir de su introducción, que están aprovechando el nuevo micro código, llegan ha ejecutarse hasta 4 veces más rápido que en el P54C.

Integrantes Karla loya Blanca bordier David Prieto Cecilia Lujan Andrea Montes