Microprocesador

1)    MICROPROCESADOR

Definición:

Está diseñada para ejecutar los programas, es como el cerebro del computador, ejecuta instrucciones haciendo operaciones lógicas como sumar, restar, multiplicar y dividir.

Es un chip en cuyo interior existen millones de transistores que se combinan y permiten realizar el trabajo.

El microprocesador está conectado, mediante un zócalo específico a la placa base del computador. 

Arquitectura:

Tiene una arquitectura parecida a la computadora digital ya que ambos realizan cálculos bajo un programa de control.

Se pueden diferenciar diversas partes:

 Encapsulado: 

Es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, 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. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada cache interna de primer nivel o L1; es decir, la que está dentro del micro, 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, es la caché de segundo nivel o L2 e incluso los hay con memoria caché de nivel 3, o L3.

Coprocesador matemático:

      Unidad de coma flotante. Es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip. Esta parte está considerada como una parte «lógica» junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.

Registros: 

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

 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. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de almacenamiento para el trabajo en curso.

 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:

·         INTEL: es la marca estándar.

·          AMD

·          CYRIX: fabrica procesadores para Texas, IBM y Thompson

·          TEXAS INSTRUMENTS: son procesadores Cyrix con la marca Texas Instruments.

·           IBM: son procesadores Cyrix con la marca IBM.

·           THOMPSON: son procesadores Cyrix con la marca Thompson.

·           NEXGEN: necesitan placas especiales al no ser compatibles a nivel de patillaje. 

Generaciones, Velocidades de Reloj y Velocidades de Bus.

 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.

 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).

Clases de Microprocesadores:

Microprocesadores para portátiles

- Intel Atom 270.
- El Intel Atom 280.
- Dual Core.

PROCESADORES PARA SERVIDORES

Procesador Intel® Xeon® serie 5600

- La próxima generación de procesadores para servidores y estaciones de trabajo equipadas con la micro arquitectura Intel® de nombre de código Nehalem
- Aumente automáticamente la frecuencia de su procesador con la tecnología Intel® Turbo Boost y utilice la tecnología Intel® Hyper-Threading (tecnología Intel® HT) según sea necesario

Procesador Intel® Xeon® serie 6500

- Procesadores para servidor bidireccionales diseñados para aplicaciones con gran demanda de memoria

Procesador Intel® Xeon® serie 7500

- Un desempeño ampliable excepcional para sus aplicaciones con mayor exigencia de datos, posibilitada por la micro arquitectura Intel® con nombre de código Nehalem.

Procesador Intel® Itanium® secuencia 9000

- Bases de datos de gran escala, data warehouses, ERP, inteligencia comercial y análisis de datos

Procesador Intel® Xeon® secuencia 3000

- Los servidores equipados con procesadores inteligentes Intel® Xeon® se adaptan a sus diversas cargas de trabajo, suministrando automáticamente un máximo desempeño cuando su empresa lo necesita.

TIPOS DE ENCAPSULADOS Y PRESENTACIONES:

DIP, es una forma de encapsulamiento común en la construcción de circuitos integrados. La forma consiste en un bloque con dos hileras paralelas de pines, la cantidad de éstos depende de cada circuito. Por la posición y espaciamiento entre pines, los circuitos DIP son especialmente prácticos para construir prototipos en tablillas de protoboard. Concretamente, la separación estándar entre dos pines o terminales es de 0.1“(2.54 mm).

La nomenclatura normal para designarlos es DIPn, donde n es el número de pines totales del circuito. Por ejemplo, un circuito integrado DIP16 tiene 16 pines, con 8 en cada fila.

Dada la actual tendencia a tener circuitos con un nivel cada vez más alto de integración, los paquetes DIP están siendo sustituidos en la industria por encapsulados de Tecnología de montaje superficial. Estos últimos tienen un diseño mucho más adecuado para circuitos con un alto número de patas, mientras que los DIP raras veces se encuentran en presentaciones de más de 40 patas.

El pin PGA es un tipo de empaquetado usado para los circuitos integrados, particularmente microprocesadores.

Originalmente el PGA, el zócalo clásico para la inserción en una placa base de un microprocesador, fue usado para procesadores como el Intel 80386 y el Intel 80486; consiste en un cuadrado de conectores en forma de agujero donde se insertan los pines del chip por medio de presión. Según el chip, tiene más o menos agujeros, uno por cada patilla.

 PGA

En un PGA, el circuito integrado se monta en una losa de cerámica, que presenta una matriz de contactos o pines en una de sus caras. Luego, los pines se pueden insertar en los agujeros de un circuito impreso y soldados. Casi siempre se espacian 2.54 milímetros entre sí. Para un número dado de pines, este tipo de paquete ocupa menos espacio los tipos más viejos como el DIL o DIP.

Un encapsulado  QFP, encapsulado cuadrado plano es un encapsulado de circuito integrado para montaje superficial con los conectores de componentes extendiéndose por los cuatro lados. Los pines se numeran en sentido contrario a las agujas del reloj a partir del punto guía.

QFP utiliza habitualmente de 44 a 200 pines, con una separación entre ellos de 0,4 a 1 mm. Esto es una mejora respecto del encapsulado SOP o SOIC pues permite una mayor densidad de pines y utiliza las cuatro caras del chip en lugar de solo dos. Para un número de pines mayor se utiliza la técnica (BGA) que permite usar toda la superficie inferior.
El antecesor directo de QFP es Plastic leaded chip carrier (PLCC), que utiliza una distancia entre pines mayor 1.27 mm 50 milésimas de pulgada, a veces abreviada mil y una mayor altura del encapsulado.
Las siglas QFP también pueden hacer referencia a la tecnología de lógica digital Quantum.

Un encapsulado Low-profile Quad Flat Package LQFP, encapsulado cuadrado plano de perfil bajo es un encapsulado de circuito integrado para montaje superficial con los conectores de componentes extendiéndose por los cuatro lados. Los pines se numeran en sentido contrario a las agujas del reloj a partir del punto guía. El espacio entre pines puede variar; los intervalos más comunes son 0.4, 0.5, 0.65 y 0.80 mm.

Plastic leaded chip carrier (PLCC), es un encapsulado de circuito integrado con un espaciado de pines de 1,27 mm (0,05 pulgadas). El número de pines oscila entre 20 y 84. Los encapsulados PLCC pueden ser cuadrados o rectangulares. El ancho oscila entre 0,35 y 1,15 pulgadas. PLCC es un estándar JEDEC. Las configuraciones PLCC requieren menos espacio en placa que sus competidores los leadless chip carrier similares a los encapsulados dual in-line package pero con bolitas en lugar de pines en cada conector.

Un dispositivo PLCC puede utilizarse tanto para montaje superficial como para instalarlo en un zócalo PLCC. A su vez los zócalos PLCC pueden montarse en la superficie o mediante through-hole perforaciones en la placa con borde metalizado. La causa de usar un zócalo montado en superficie puede ser que el chip no soporte el calor generado durante el proceso, o para facilitar su reemplazo. También puede ser necesario cuando el chip requiere programación independiente, como LAS FLASH ROM. Algunos zócalos thru-hole están diseñados para su uso en prototipos mediante wire wrap.

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

Los de "cambio de Fase" son los mejores, este término es lo mismo como funciona un refrigerador o un aire acondicionado, tienes un gas lo licuas a presión, y luego lo expandes, el cambio de presión hace que absorba calor del ambiente enfriándolo.

Además te dan un problema importante, la condensación, esto es que la humedad en el ambiente se congela y forma escarcha, esto claro que da un peligro de corto circuito. Lo cual lo hace todavía más caros para evitar que esto suceda dentro del gabinete.

INSTALACION DEL MICROPROCESADOR:

Para la Instalación de la Microprocesador se necesita solo un destornillador pequeño de estrella sólo para abrir la caja.

Procedimiento: Antes de ponernos mano a la obra en la explicación de cómo se monta un microprocesador, hemos de advertir sobre la importancia de manejar con mucho cuidado este componente, pues es un componente muy delicado.

Para poder instalar con éxito el microprocesador deberemos de seguir unas marcas que identifican la posición de éste con respecto a la placa, por ejemplo en los modelos más antiguos en concreto a los del tipo SEC, debemos de tener en cuenta dos muescas que hay en el zócalo en el que una de ellas nos da la posición correcta, y la otra no.

En modelos más modernos, más concretamente en modelos tipo PGA, hay que hacer coincidir la muesca que tiene el microprocesador, con una señal triangular que hay en el zócalo de la placa, en este tipo de zócalos hay que extremar la precaución pues son muy delicados.

Una vez que hemos conectado el micro al zócalo, debemos de configurarlo, unos modelos se configuran en la propia BIOS, mientras que otros se configuran mediante jumper.

LA UNIDAD PRINCIPAL DEL MICROPROCESADOR:

La unidad central de procesamiento o CPU, es el componente del computador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Los CPU proporcionan la característica fundamental de la computadora digital la programabilidad y son uno de los componentes necesarios encontrados en las computadoras de cualquier tiempo, junto con el almacenamiento primario y los dispositivos de entrada o salida. Se conoce como microprocesador el CPU que es manufacturado con circuitos integrados. Desde mediados de los años 1970, los microprocesadores de un solo chip han reemplazado casi totalmente todos los tipos de CPU, y hoy en día, el término CPU es aplicado usualmente a todos los microprocesadores.

UNIDAD DE CONTROL:

La unidad de control (UC) es uno de los tres bloques funcionales principales en los que se divide una unidad central de procesamiento (CPU). Los otros dos bloques son la Unidad de proceso y el bus de entrada/salida.

Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas (interpretación) y ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso.

Existen dos tipos de unidades de control, las cableadas, usadas generalmente en máquinas sencillas, y los micros programados, propios de máquinas más complejas. En el primer caso, los componentes principales son el circuito de lógica secuencial, el de control de estado, el de lógica combi nacional y el de emisión de reconocimiento de señales de control. En el segundo caso, la microprogramación de la unidad de control se encuentra almacenada en una micro memoria, a la cual se accede de manera secuencial para posteriormente ir ejecutando cada una de las microinstrucciones.

En computadoras, la unidad de control fue históricamente definida como una parte distinta del modelo de referencia de 1946 de la Arquitectura de von Neumann. En diseños modernos de computadores, la unidad de control es típicamente una parte interna del CPU.

UNIDAD DE CÁLCULO:

Unidad aritmético lógica que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole; por una serie de registros donde se almacena información temporalmente, y por una unidad de control que 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 ejemplo, un teclado o un ratón y los dispositivos de salida ejemplo, un monitor o una impresora.

UNIDAD DE INTERCAMBIO:

Tiene por objeto adaptar el formato de los datos , la velocidad de operación y el tipo de señales entre el procesador y los periféricos también establece el cambio de estrada y salida a los datos y realiza ciertas funciones de control sobre los periféricos .esta unidad es la que comunica el procesador con el mundo exterior.

BUSES DE DIRECCIONES:

Las informaciones las proporciona bien el contador del programa en una busca normal de instrucción bien un registro auxiliar de la unidad de control en un caso de direccionamiento indirecto bien uno de los registros de trabajo de la unidad de proceso en la información de datos para direccionar una celda en la que se encuentra una instrucción o un dato, la unidad aritmética para direccionar el canal correspondiente

BUS DE DATOS

Las proporciona la unidad de memoria de datos cuando se quiere obtener alguna información de la misma la unidad de memoria de programa cuando se lee una instrucción de ella la unidad de aritmética de datos cuando se hace la operación de escritura en ella.

BUS DE CONTROL:
Es un conjunto de líneas por medio de las cuales se controla la actuación de las distintas unidades desde la unidad de control o bien se solicita alguna señal a la unidad de control.

BUS DE ENTRADAS/SALIDAS:
No es más que una extensión del bus de datos que recibe los datos de la unidad de entrada y salida y los entrega a la unidad conveniente u obtiene los datos de la unidad conveniente y los entrega a la unidad de salidas.

ULTIMO LANZAMIENTO DE UN PROCESADOR AL MERCADO

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 3960X con un precio de 990 dólares y el Core i7-3930K con un valor de 550 dólares.