El microprocesador es el microchip más importante en una computadora, se le considera el cerebro de una computadora. Está constituido por millones de transistores integrados (circuito integrado). Puede definirse, como un chip (tamaño micro), un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles o en ocasiones millones, según su complejidad, de elementos llamados transistores cuyas interacciones permiten realizar las labores o funciones que tenga encomendado el chip.
Así mismo es la parte de la computadora diseñada para llevar acabo o ejecutar los programas. Este ejecuta instrucciones que se le dan a la computadora a muy bajo nivel haciendo operaciones lógicas simples, como sumar, restar, multiplicar y dividir. Este dispositivo se ubica generalmente en un zócalo especial en la placa o tarjeta madre y dispone para su buen funcionamiento de un sistema de enfriamiento
Una computadora personal o más avanzada puede estar soportada por uno o varios microprocesadores, y un microprocesador puede soportar una o varias terminales (redes). Un núcleo suele referirse a una porción del procesador que realiza todas las actividades de una CPU real.
Arquitectura
El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital. En otras palabras, el microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan cálculos bajo un programa de control. Consiguientemente, la historia de la computadora digital nos ayudará a entender el microprocesador. El microprocesador hizo posible la manufactura de poderosas calculadoras y de muchos otros productos. El microprocesador utiliza el mismo tipo de lógica que es usado en la unidad procesadora central (CPU) de una computadora digital. El microprocesador es algunas veces llamado unidad microprocesadora (MPU). En otras palabras, el microprocesador es una unidad procesadora de datos.
Velocidad
Su "velocidad" es medida por la cantidad de operaciones por segundo que puede realizar: también llamada frecuencia de reloj. La frecuencia de reloj se mide en MHz (megahertz) o gigahertz (GHz).
Marcas y generaciones
1971: MICROPROCESADOR 4004
El 4004 fue el primer microprocesador de Intel. Este descubrimiento impulsó la calculadora de Busicom y pavimentó la manera para integrar inteligencia en objetos inanimados así como la computadora personal.
1972: MICROPROCESADOR 8008
Codificado inicialmente como 1201, fue pedido a Intel por Computer Terminal Corporation para usarlo en su terminal programable Datapoint 2200, pero debido a que Intel terminó el proyecto tarde y a que no cumplía con la expectativas de Computer Terminal Corporation, finalmente no fue usado en el Datapoint 2200. Posteriormente Computer Terminal Corporation e Intel acordaron que el i8008 pudiera ser vendido a otros clientes.
1974: MICROPROCESADOR 8080
Los 8080 se convirtieron en los cerebros de la primera computadora personal la Altair 8800 de MITS, según se alega, nombrada en base a un destino de la Nave Espacial "Starship" del programa de televisión Viaje a las Estrellas, y el IMSAI 8080, formando la base para las máquinas que corrían el sistema operativo CP/M. Los fanáticos de las computadoras podían comprar un equipo Altair por un precio (en aquel momento) de $395. En un periodo de pocos meses, vendió decenas de miles de estas computadoras personales.
1978: MICROPROCESADOR 8086-8088
Una venta realizada por Intel a la nueva división de computadoras personales de IBM, hizo que los cerebros de IBM dieran un gran golpe comercial con el nuevo producto para el 8088--el IBM PC. El éxito del 8088's propulsó a Intel en la lista de las 500 mejores compañías de la prestigiosa revista Fortune, y la revista nombró la compañía como uno de "los Triunfos Comerciales de los Sesentas."
1982: MICROPROCESADOR 286
El 286, también conocido como el 80286, era el primer procesador de Intel que podría ejecutar todo el software escrito para su predecesor. Esta compatibilidad del software sigue siendo un sello de la familia de Intel de microprocesadores. Luego de 6 años de su introducción, había un estimado de 15 millones de 286 basados en computadoras personales instalados alrededor del mundo.
1985: EL MICROPROCESADOR INTEL 386(TM)
El Intel 386TM microprocesador ofreció 275,000 transistores--más de 100 veces tantos como en el original 4004. El 386 añadió una arquitectura de 32 bits, poseía capacidad "multi-tarea", significando esto, que podría ejecutar múltiples programas al mismo tiempo y una unidad de traslación de páginas, lo que hizo mucho más sencillo implementar sistemas operativos que emplearan memoria virtual.
1989: EL DX CPU MICROPROCESADOR INTEL 486(TM)
La generación 486TM realmente significó que el usuario contaba con una computadora con muchas opciones avanzadas, entre ellas,un conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante y un caché unificado integrados en el propio circuito integrado del microprocesador y una unidad de interfaz de bus mejorada. Estas mejoras hacen que los i486 sean el doble de rápidos que un i386 e i387 a la misma frecuencia de reloj. El procesador Intel 486TM fue el primero en ofrecer un coprocesador matemático, el cual acelera las tareas del micro, porque ofrece la ventaja de que las operaciones matemáticas complejas son realizadas (por el co-procesador) de manera independiente al funcionamiento del procesador central (CPU).
1993: PROCESADOR DE PENTIUM®
El procesador de Pentium® poseía una arquitectura capaz de ejecutar dos operaciones a la vez gracias a sus dos pipeline de datos de 32bits cada uno, uno equivalente al 486DX(u) y el otro equivalente a 486SX(u). Además, poseía un bus de datos de 64 bits, permitiendo un acceso a memoria 64 bits (aunque el procesador seguía manteniendo compatibilidad de 32 bits para las operaciones internas y los registros también eran de 32 bits). Las versiones que incluían instrucciones MMX no sólo brindaban al usuario un mejor manejo de aplicaciones multimedia, como por ejemplo, la lectura de películas en DVD sino que se ofrecían en velocidades de hasta 233 MHz, incluyendo una versión de 200 MHz y la más básica proporcionaba unos 166 MHz de reloj. El nombre Pentium®, se mencionó en las historietas y en charlas de la televisión a diario, en realidad se volvió una palabra muy popular poco después de su introducción.
1995: PROCESADOR PENTIUM® PROFESIONAL
Lanzado al mercado para el otoño de 1995 el procesador Pentium® Pro se diseña con una arquitectura de 32-bit, su uso en servidores, los programas y aplicaciones para estaciones de trabajo (redes) impulsan rápidamente su integración en las computadoras. El rendimiento del código de 32 bits era excelente, pero el Pentium Pro a menudo iba más despacio que un Pentium cuando ejecutaba código o sistemas operativos de 16 bits. Cada procesador Pentium® Pro estaba compuesto por unos 5.5 millones de transistores.
1997: PROCESADOR PENTIUM® II
El procesador de 7.5 millón-transistores Pentium® II, se busca entre los cambios fundamentales con respecto a su predecesor, mejorar el rendimiento en la ejecución de código de 16 bits, añadir el conjunto de instrucciones MMX y eliminar la memoria caché de segundo nivel del núcleo del procesador, colocándola en una tarjeta de circuito impreso junto a éste. Gracias al nuevo diseño de este procesador, los usuarios de PC pueden capturar, pueden revisar y pueden compartir fotografías digitales con amigos y familia vía Internet; revisar y agregar texto, música y otros; con una línea telefónica, el enviar video a través de las líneas normales del teléfono mediante el Internet se convierte en algo cotidiano.
1998: EL PROCESADOR PENTIUM® II XEON (TM)
Los procesadores Pentium® II XeonTM se diseñan para cumplir con los requisitos de desempeño en computadoras de medio-rango, servidores más poderosos y estaciones de trabajo (workstations). Consistente con la estrategia de Intel para diseñar productos de procesadores con el objetivo de llenar segmentos de los mercados específicos, el procesador Pentium® II XeonTM ofrece innovaciones técnicas diseñadas para las estaciones de trabajo (workstations) y servidores que utilizan aplicaciones comerciales exigentes como servicios de Internet, almacenaje de datos corporativo, creaciónes digitales y otros. Pueden configurarse sistemas basados en el procesador para integrar de cuatro o ocho procesadores y más allá de este número.
1999: EL PROCESADOR CELERON (TM)
Continuando la estrategia de Intel, en el desarrollo de procesadores para los segmentos del mercado específicos, el procesador Intel CeleronTM es el nombre que lleva la línea de procesadores de bajo costo de Intel. El objetivo era poder, mediante esta segunda marca, penetrar en los mercados impedidos a los Pentium, de mayor rendimiento y precio. Se diseña para el añadir valor al segmento del mercado de las PC (Computadoras Personales). Proporciona a los consumidores una gran actuación a un valor excepcional (bajo costo), y entrega un desempeño destacado para usos como juegos y el software educativo.
1999: PROCESADOR PENTIUM® III
El Pentium® III procesador ofrece 70 nuevas instrucciones (Internet Streaming, las extensiones de SIMD) las cuales refuerzan dramáticamente el desempeño con imágenes avanzadas, 3-D, añadiendo una mejor calidad de audio, video y desempeño en aplicaciones de reconocimiento de voz. Fue diseñado para reforzar el área del desempeño en el Internet, le permite a los usuarios hacer cosas, tales como, navegar a través de paginas pesadas (llenas de graficas) como las de los museos online, tiendas virtuales y transmitir archivos video de alto-calidad. El procesador incorpora 9.5 millones de transistores, y se introdujo usando en él la tecnología 0.25-micron.
1999: EL PROCESADOR PENTIUM® III XEON (TM)
El procesador Pentium® III de XeonTM amplia las fortalezas de Intel en cuanto a las estaciones de trabajo (workstation) y segmentos de mercado de servidor y añade una actuación mejorada en las aplicaciones del e-comercio y la informática comercial avanzada. Los procesadores incorporan tecnología que refuerzan los multimedios y las aplicaciones de video. La tecnología del procesador III XeonTM acelera la transmisión de información a través del bus del sistema al procesador, mejorando la actuación significativamente. Se diseña pensando principalmente en los sistemas con configuraciones de multiprocesador.
Buses del procesador
Todos los procesadores poseen un bus principal o de sistema por el cual se envían y reciben todos los datos, instrucciones y direcciones desde los integrados del chipset o desde el resto de dispositivos. Como puente de conexión entre el procesador y el resto del sistema, define mucho del rendimiento del sistema, su velocidad se mide en bytes por segundo.
Ese bus puede ser implementado de distintas maneras, con el uso de buses seriales o paralelos y con distintos tipos de señales eléctricas. La forma más antigua es el bus paralelo en el cual se definen líneas especializadas en datos, direcciones y para control.
Sistema de refrigeración
Disipación de calor
Con el aumento en el número de transistores incluidos en un procesador, el consumo de energía se ha elevado a niveles en los cuales la disipación natural del procesador no es suficiente para mantener temperaturas aceptables en el material semiconductor, de manera que se hace necesario el uso de mecanismos de enfriamiento forzado, como son los disipadores de calor.
Entre ellos se encuentran los sistemas sencillos como disipadores metálicos que aumentan el área de radiación, permitiendo que la energía salga rápidamente del sistema. También los hay con refrigeración líquida, por medio de circuitos cerrados.
Instalación del microprocesador
Siga las siguientes indicaciones:
Identifique el tipo de microprocesador que necesita.
Apague y desconecte totalmente el equipo...
Si ya hay un micro instalado, quítelo.
Conecte el nuevo micro, prestando atención a su orientación.
Ponga silicona termoconductora sobre el micro.
Instale y conecte el conjunto de disipador y ventilador.
Configure la placa base para el nuevo microprocesador.
Revise todo, conecte el equipo.
Partes del microprocesador
Unidad de Control (UC), misma que está delegada a seguir cada una de las operaciones que realiza una instrucción.
Unidad Aritmética y Lógica, que es la responsable de recibir todas las operaciones asignadas y convertirlas en datos. Estas operaciones son del tipo matemático y son respaldadas por un co-procesador matemático o como muchos lo conocen por FPU.
El Registro, el cual es de suma importancia ya que sirve para detallar las instrucciones efectivas y fallidas. Podemos mencionar un sub-grupo en el que se encuentra el Registro contador (mismo que indica cual es la instrucción que sigue en el proceso), el Registro de Instrucción (que indica la instrucción que se encuentra ejecutándose en ese instante) el Registro Acumulador (que es donde se guarda los resultados intermedios) y el Registro de estado (que guarda distintos tipos de avisos).
La Memoria Caché, viene a ser un espacio reservado dentro del procesador, lugar donde se guardas procesos que son de uso regular y que tiene por finalidad ocuparlos y cargarlos rápidamente desde la memoria para la aplicación. Se puede hacer una comparativa con las neuronas que tenemos en nuestro cerebro, es decir, mientras menos neurona tengamos, menor será nuestra capacidad de retención de información. Así mismo actúa la memoria caché, que mientras más grande sea, mayor será su eficiencia en la información guardada.
Tipos de Buses
Buses de Dirección son las encargadas de indicar la posición de memoria o el dispositivo con el que se desea establecer comunicación.
Buses de Control son las encargadas de enviar señales de arbitraje entre los dispositivos. Entre las más importantes están las líneas de interrupción, DMA y los indicadores de estado.
Buses de Datos trasmiten los bits, de manera que por lo general un bus tiene un ancho que es potencia de 2.
Buses de entrada/salida: son aquellos que permiten la comunicación entre la computadora y el usuario.
DISPOSITIVOS DE ENTRADA: Son aquellos que sirven para introducir datos a la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central.
DISPOSITIVOS DE SALIDA: Son los que permiten representar los resultados (salida) del proceso de datos. El dispositivo de salida típico es la pantalla o monitor.
