Un microprocesador, El nacimiento de un procesador.

Transcripción

1 Un microprocesador, también conocido como procesador, micro, chip o microchip, es un circuito lógico que responde y procesa las operaciones lógicas y aritméticas que hacen funcionar a nuestras computadoras. En definitiva, es su cerebro. Pero un procesador no actúa por propia iniciativa, recibe constantemente órdenes de múltiples procedencias. Cuando encendemos nuestra computadora, lo primero que hace el micro es cumplir con las instrucciones de la BIOS (basic input/output system), que forma parte de la memoria de la computadora. Una vez funcionando, además de la BIOS, será el sistema operativo y los programas instalados los que seguirán haciéndose obedecer por el microprocesador. Los microprocesadores también se utilizan en otros sistemas informáticos avanzados, como impresoras, automóviles o aviones. En 1995 se produjeron unos millones de microprocesadores en todo el mundo. Los microprocesadores modernos incorporan hasta 10 millones de transistores (que actúan como amplificadores electrónicos, osciladores o, más a menudo, como conmutadores), además de otros componentes como resistencias, diodos, condensadores y conexiones, todo ello en una superficie comparable a la de un sello postal. El nacimiento de un procesador. Antes de que naciera el primer procesador, tuvo que crearse el transistor: unos diminutos interruptores electrónicos que permiten descomponer toda instrucción informática en los famosos ceros y unos. El primer transistor nació en 1947 en los laboratorios Bell y, además de conseguir un premio Nobel para sus creadores, dio la puntilla a las computadoras basadas en interruptores mecánicos y tubos de silicio. El segundo gran paso fue crear un circuito, que empleaba dos transistores sobre un cristal de silicio. Este segundo avance, en el que participó el que sería cofundador de Intel Robert Noyce, tuvo lugar más de diez años después, en El tercer y definitivo avance supuso la creación del primer procesador rudimentario en Cuatro años más tarde el procesador más complejo apenas contaba con 64 transistores. Pero el crecimiento fue extraordinario: el primer procesador comercial fue distribuido por Intel en 1971 y ya contaba con la friolera de transistores. Un prodigio entonces pero que se queda en nada comparado con los cerca de 30 millones que cuenta un Pentium II de andar por casa. La tecnología de creación de microprocesadores ya está llegando a su tope. Cada vez son más diminutos, más rápidos, más complejos de fabricar... Precisamente por ello se lleva hablando desde hace tiempo de nuevos tipos de micros revolucionarios. Las tecnologías más prometedoras son las que apuestan por la nanotecnología (computadoras moleculares), que parece la más viable, y por la integración de elementos biológicos.

2 Funcionamiento El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases: PreFetch, Pre lectura de la instrucción desde la memoria principal. Fetch, envío de la instrucción al decodificador. Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer. Lectura de operandos (si los hay). Ejecución, Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros. Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador se conecta a un oscilador, normalmente un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Su funfionamiento se puede explicar en los siguientes pasos: 1º Lee una instrucción: Los programas están compuestos por instrucciones y datos. Las primeras indican al procesador qué tareas deben realizarse con los datos de éstas. Un ejemplo de una instrucción es: la suma de A mas B (siendo A y B unos datos). Y el primer paso es la lectura de esos datos. 2º Lee los datos asociados a esa instrucción: Se analizan los datos que se van a procesar, y estos pueden estar o no en la memoria. 3º Procesa la información, y escribe los datos en la memoria: Se realiza la operación matemática y dependiendo de la instrucción, el resultado se puede escribir en la memoria, o guardarse dentro del procesador para un uso posterior. 4º Pasa a la siguiente instrucción: El caso normal es pasar a la siguiente instrucción, pero puede darse el caso en el que esta siguiente instrucción ordene repetir las anteriores hasta que se de con el resultado que se busca. Características Ancho de banda: número máximo de bits que se pueden transmitir simultáneamente tanto por los buses internos como por los externos. Los primeros microprocesadores eran de 8 y 16 bits, aunque actualmente manejan datos de entre 64 y 128 bits.

3 Espacio de memoria direccionable: El tipo de procesador limita la cantidad máxima de memoria RAM y caché que se puede instalar en el PC Velocidad o Frecuencia (interna y externa): se refiere tanto a la velocidad de proceso de los datos en el interior del micro (frecuencia interna) como a la velocidad a la que se transmiten los datos a otros componentes (frecuencia externa). Esta velocidad se mide en megahercios (Mhz) o Gigahercios (Ghz) y ha evolucionado desde los 12 Mhz de los primeros micros a los 3 Ghz de los más modernos. La velocidad interna suele ser mucho mayor que la externa. Pipeline: capacidad de ejecutar más de una instrucción por ciclo, es decir, que antes de terminar una instrucción, el micro sea capaz comenzar a procesar otras Componentes de un Microprocesador Las computadoras han evolucionado considerablemente, de modo que a partir del 2010, todos los componentes del procesador se empaquetan en un circuito integrado, el cual se llama microprocesador y realiza todas las funciones de la computadoras de forma simultánea. Al interior del microprocesador existen diferentes partes y cada una tiene una función específica. El coprocesador matemático: 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 datos. Unidad aritmética lógica Las unidades lógicas aritméticas (ALU) en los microprocesadores permiten a las computadoras sumar, restar, multiplicar, dividir y realizar otras operaciones lógicas a altas velocidades. Gracias los ALU avanzados, los modernos microprocesadores y las GPU (Unidades de Proceso Gráfico) son capaces de realizar operaciones muy complicadas de números grandes de coma flotante. Unidad de control (uc).- Para efectuar una tarea la UC necesita conocer instrucciones e informaciones adicionales que deberán tener en cuenta para coordinar la ejecución de las instrucciones. Una computadora no emite todas las órdenes al mismo tiempo, sino que sigue una determinada secuencia. La fase ó rapidez con que se ejecuta una instrucción esta determinada por el reloj. La unidad de control está formada, básicamente, por un elemento que interpreta la instrucción (Decodificación) y varios elementos de memoria denominados REGISTROS; Por la UC, deberá conocer cual es la dirección de la próxima instrucción para poder ir a buscarla una vez que finalice la que se ejecuta, dicha dirección se guarda en un registro llamado Contador de Programa (P.C.).

4 Los 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 esta diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el procesador pero que CPU los utiliza en algunas operaciones en total son treinta y dos registros. Memoria caché La memoria caché es un área en el CPU donde las copias de las instrucciones comunes que se requieren para realizar funciones y ejecutar programas son almacenadas temporalmente. Puesto que el procesador tiene su memoria caché pequeña, puede procesar datos más rápido y con mayor rapidez que la lectura y escritura a la memoria principal del sistema. Los tipos de memoria de los microprocesadores son ROM (sólo lectura) y RAM (acceso aleatorio). 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 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. Avances tecnológicos de los microcomputadores adm e intel son los únicos dos tipos de chips que abarcan la diversidad en el mercado. las características mas importantes son: números de núcleos: entre mas nucleo un microprocesador, mayor cantidad de información sera procesada al mismo tiempo. memoria cache: es una memoria ultrarrapida utilizada por el microprocesador. bus de datos frontal: un bus son lineas (cables), trazadas sobre una placa, y se encarga de transporte de diferentes tipos de información. velocidad del procesador: se mide en megahertz o en gigahertz. consumo de energía: mencionare los diferentes tipos de procesador actuales intel celeron el equipo portátil: es apta para las necesidades informáticas básicas como procesar textos. características 64 bits del proceso

5 1mb de memoria cache bus de datos frontal de 800 mshz un procesador con velocidad de hasta 2.2 ghz ahorra energía de acuerdo con las normas establecidas intel core 2 duo el equipo portátil y computadora de escritorio: este procesador brinda el desempeño necesario para ejecutar múltiples tareas al mismo tiempo. memoria 2 nucleos de procesamiento memoria cache de 2mb hasta 6mb bus total frontal. en este caso,dependiendo el numero de procesador, el ancho de banda puede ser de 533 mhz, 800 mhz a 1066 mhz. intel core 2 quad equipo portátil y computadora de escritorio: fue diseñado con el fin de que su desempeño sea procesar entretenimientos como : videojuegos de alto nivel, editar vídeos, fotografías, reproducir películas y musica. 4 núcleos memoria cache de 4 mb, 6mb y 12 mb bus de datos frontal de 800 mhz y 1066 mhz procesadoir con velocidad de 2.53 ghz, 2,60ghz,2.80ghz y 3.06 ghz intel core i3 este microprocesador utiliza la tecnología hyper thereading. procesador de dos núcleos memoria cache de 3mb velocidad ddr3 de 800mhsz hasta 1066mhz. ddr3 es la habilidad de hacer trasferencia de datos ocho veces mas rapido. procesador con velocidad de 2.13ghz y 2.2ghz. intel core i5 es para uso cotidiano, es posible trabajar en dos tareas a la vez, y tienen la capacidad de aumentar su velocidad. posee 4 vías con impulso de velocidad. 8mb de memoria cache velocidad ddr3 de 1333 mshz procesador con velocidad de 2.53 ghz

6 intel core i7 es apropiada para editar vídeos y fotografías, divertirse con juegos y por supuesto trabaja en varios al tiempo. posee un núcleo memoria cache de 4mb, 6mb y 8mb velocidad ddr3 de 800mhz, 1066 mghz y 1333 mgz procesador con velocidad de 3.06 ghz, 2.93 ghz y 2.66 ghz por núcleo. intel atom se puede realizar las operaciones básicas, como escribir textos y navegar por internet desde cualquier sitio. posee un núcleo memoria cache de 512kb un bus de datos frontal de 667 mhz velocidad del procesador de 1.66 mhz amd phenom II: X3 Y X4 es ideal para entretenimientos en alta definición como, juegos, editar vídeo y fotografía. esta formando de tres a 4 núcleos memoria cache de 4mb y 6 mb un bus de datos frontal de 1066 mhz 32 y 64 bits de proceso. amd athlon II x2 convierte de una manera rápida la musica y los vídeos a otros formatos. posee 2 núcleos memoria cache de 2mb 32 y 64 bits de proceso. amd semprom es capaz de realizar varias tareas a la vez, ideal para la reproducción de vídeo y musica. memoria ddr2 de 2gb, expandible hasta 4gb, esta memoria es la que permite llevar a cabo varias tareas al mismo tiempo. tiene una memoria cache l2 de 512 kb un bus de datos frontal de 1600 mhz velocidad del procesador de hasta 2.3 ghz