MICROPROCESADOR

También llamado procesador o CPU. Es el circuito integrado mas importante y complejo de un computador u ordenador. Muchos lo llaman el cerebro de la Pc; y es cierto, pues este es el encargado de recibir instrucciones por parte de un usuario o del sistema, procesarla y enviar una respuesta ya sea visual o auditiva. Esta constituido por millones de componentes electrónicos integrados a este. 

El microprocesador está conectado, generalmente, mediante un zócalo específico a la placa base. Normalmente para su correcto y estable funcionamiento, se le adosa un sistema de refrigeración, que consta de un disipador de calor fabricado en algún material de alta conductividad térmica, como cobre o aluminio, y de uno o más ventiladores que fuerzan la expulsión del calor absorbido por el disipador; entre éste último y la cápsula del microprocesador suele colocarse pasta térmica para mejorar la conductividad térmica.

                             

ARQUITECTURA:

Dependiendo del número de instrucciones que soporte la CPU distinguimos dos tipos de arquitecturas: 

• CISC: Complex Instruction Set Computer.
• RISC: Reduced Instruction Set Computer.

Dependiendo de la forma de acceder a la memoria de datos y de instrucciones de programa se tiene: 

• Von Newman:utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos (a diferencia de la arquitectura Harvard).La mayoría de computadoras modernas están basadas en esta arquitectura

• Harvard: Utilizan dispositivos de almacenamiento físicamente separados para las instrucciones y para los datos . El término proviene de la computadora Harvard Mark I, que almacenaba las instrucciones en cintas perforadas y los datos en interruptores.

GENERACIONES:    

1ra. Generacion:
8086 de Intel.
Bus de datos de 16 bits y un bus de direcciones de 20 hilos.
Velocidad de 4.7 MHz.
Luego salio el micro 8088 con velocidades de hasta 12 MHz.

2da. Generacion:
Intel 80286.
Bus de datos de 16 bits y bus de direcciones de 24 hilos.
Las velocidades alcanzaban los 33 MHz.
Coprocesador matemático 80287.
En esta generación aparecen otros fabricantes como AMD y Harris.

3ra. Generacion:


Intel 80386DX.
Bus de datos de 32 bits al igual que el bus de direcciones.
Coprocesador matemático 80387.
Existieron versiones mas baratas como la 386SX (16 bits de datos).
En esta generación aparece la memoria cache externa. Hasta esta generación los micro se fabricaban con tecnología CISC.

4ta. Generacion:


Intel 486.
Bus de 32X32.
Conjunto de instrucciones RISK (Reduced Instructions Set Computer).
Memoria cache interna de 8 KB. 
Integración del coprocesador matemático en el mismo chip. 
Aparece el cooler.

5ta. Generacion:


Intel Pentium
Bus de 64X64
Trabaja con dos 486 en paralelo.
Competidores mas cercanos, K5 de AMD y el 5X86 de CIRIX.

6ta. Generacion:

Al hablar de sexta generación de micros, debemos tener en cuenta que hoy ya no existe un standard tan claro como en las generaciones anteriores donde la aparición de cada modelo de microprocesadores de Intel marcaba el comienzo de una nueva "generación" . Hoy en día cada fabricante trata de desarrollar su producto con criterios propios, tratando simplemente de superar en prestaciones al producto de la competencia, sin por ello llegar a realizar !COPIAS! modificadas.

BREVE HISTORIA DEL MICROPROCESADOR:

En la historia han existido decenas de microprocesadores pero podemos ordenarlos por orden cronológico:

1971: Intel 4004

1972: Intel 8008

1975: Motorola 6800

1976: Z80

1978: Intel 8086 y 8088

1982: Intel 80286

1985: Intel 80386

1985: VAX 78032

1989: Intel 80486

1991: AMD AMx86

1993: PowerPC 601

1993: Intel Pentium

1994: PowerPC 620

1995: Intel Pentium Pro

1996: AMD K5

1996: AMD K6 y K6-2

1997: Intel Pentium II

1998: Intel Pentium II Xeon

1999: Intel Celeron

1999: AMD Athlon K7 (Classic y Thunderbird)

1999: Intel Pentium III

1999: Intel Pentium III Xeon

2000: Intel Pentium 4

2001: AMD Athlon XP

2004: AMD Athlon 64

2006: Intel Core Duo

2007:  AMD Phenom

2008: Intel Core Nehalem

2008: AMD Phenom II y Athlon II

2010: Familia Intel Core 2010

2010: Nueva Famila AMD Phenom II y Athlon II

2011: Intel Core Sandy Bridge

2011: AMD Fusion

FAMILIAS DE PROCESADORES:

          Intel: 4004,8008,8080, 8086, 8088, 80186, 80286, 80386,   80486, Pentium, Pentium II, Celeron, Pentium II MMX, Pentium    III, Xeon, Itanium, Pentium IV, Mobile, Itanium II, Corel Duo, Corel Duo 2,Quad Core. 

          AMD: K6, Athlon, Duron, Opteron, Athlon 64,Athlon 64x2

          Motorola: 68000,68010,68020,68030.

          IBM: Power PC, Dual Power.

VELOCIDAD DEL RELOJ: 


La velocidad del reloj es la frecuencia en que el procesador envia y recibe instrucciones durante un ciclo de reloj. Durante los ultiumos años la velocidad de reloj de algunos microprocesadores se ha mantenido entre los 1,5 GHz y los 4,0 GHz dando resultados impresionantes en las capacidades de respuesta de procesadores actuales. 

TIPOS DE ENCAPSULADOS:

Entre los tipos de encapsulados para los microprocesadores hay 5 que son muy importantes:

DIP (Dual in-line package):

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.

PGA (Pin grid array): 

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.

QFP (Quad Flat Package): 

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.

PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier): 

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. Las configuraciones PLCC requieren menos espacio en placa que sus competidores los leadless chip carrier.

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN:


Debemos tener muy en cuenta el trabajo que este va hacer, puesto que esto esta muy relacionado con el calor que va a generar el microprocesador: aunque los procesadores de hoy día hacen tantos trabajos que se calientan rápido. 
Para estos casos debemos tener en cuenta un medio de refrigeración para que este no se queme, por lo que necesitamos algún dispositivo que absorba el calor que genera este procesador. hay varios tipos de medios de refrigeración, entre ellos están los pasivos y los activos:



PASIVO: Un sistema de refrigeración pasivo es aquel que sin medios mecánicos es capaz de refrigerar el dispositivo. No es una forma extremadamente efectiva, pero para aquellos componentes del ordenador que no generan mucho calor o que su rendimiento no se ve afectado por el calor tanto como otros, es un buen sistema.

Se basa, normalmente en un disipador capaz de eliminar el calor del dispositivo sin necesidad de un flujo de aire constante, de esta forma se eliminan los ruidos generados por el ventilador. Estos dispositivos son comunes de las memorias, del chipset de la placa base, e incluso hay una fuente de alimentación que utiliza este sistema de refrigeración.

ACTIVO: Un sistema de refrigeración activo es aquel que utiliza medios mecánicos para conseguir enfriar el dispositivo, el más común es un disipador con un ventilador adosado, de esta forma el ventilador añade un flujo de aire continuo a las aletas del disipador, haciendo que el calor que estas desprenden, se disipe por acción de la corriente de aire.

REFRIGERACIÓN LIQUIDA: La refrigeración líquida se basa en el principio de que un líquido frío pasando continuamente por un componente caliente, hará que este último pierda parte de su calor intentando enfriar el líquido, que como siempre está frío, no podrá calentarlo, perdiendo calor ininterrumpidamente.

Un sistema de refrigeración líquida es más complejo y costoso que un sistema basado en un disipador con un ventilador, aunque resultará más efectivo que el primero. La refrigeración líquida necesita de varios componentes:

Bomba, tubo, bloque de agua, radiador, un ventilador y un depósito y obviamente el líquido refrigerador.

El sistema funciona así, el líquido contenido en el depósito, pasa a la bomba que lo envía a través del tubo, al bloque de agua, vuelve a un segundo tubo que lo lleva al radiador, ahí gracias al ventilador, el líquido se enfría, y otra vez, a través de un nuevo tubo, termina llegando al depósito, donde volverá a empezar el circuito.

INSTALACION DEL MICROPROCESADOR:

Para instalar correctamente un microprocesador debemos tener en cuenta que el tipo de placa base sea compatible con el microprocesador que vamos a instalar. En los siguientes vídeos podrán aprender a instalar un microprocesador en una placa base:

PARTES DEL MICROPROCESADOR:

Unidad de Control: Es una de las 3 partes principales en que se divide la CPU. Busca las instrucciones en la memoria principal, las interpreta y las ejecuta utilizando para esto la unidad de proceso. Existen dos tipos de unidades de control; las cableadas que se usan en maquinas sencillas, y las micro programadas, propias de las maquinas mucho mas complejas. 

Unidad de Calculo: También se conoce como "ALU" (Arithmetic Logic Unit). Este circuito digital se encarga de calcular las operaciones lógicas como si, no, entre dos números, y, o, etc. y ademas las aritméticas como la suma, resta, multiplicación y división. 

Unidad de Intercambio: Tiene como objeto adaptar el formato delos datos,la velocidad de operación, y el tipo de señales entre el procesador y los periféricos. también establece el cambio de entrada y salida de los datos y realiza  ciertas funciones de control sobre los periféricos, por lo tanto esta es la comunicación del procesador con el mundo exterior.

TIPOS DE BUSES:

Las distintas unidades que componen el microprocesador están conectadas entre si por medio de buses. Estos son:

 

Bus de Direcciones: Las informaciones del bus de direcciones las proporciona bien el contador de programa en una busca normal de instrucción, bien un registro auxiliar de loa unidad de control en caso de direccionamiento indirecto, o bien uno de los registros de trabajo de la unidad de proceso.

Bus de Datos: Las informaciones del bus de datos las proporciona la unidad de datos cuando se requiere obtener alguna información de la misma, la unidad de memoria de programa cuando se lee una instrucción de ella, la unidad aritmética a partir de acumuladores o flags y los registros de la unidad.

Buses de Entradas/Salidas: No es mas que una extensión del bus de datos que recibe los datos de la unidad de entradas y los entrega a la unidad conveniente u obtiene los datos de la unidad conveniente y los entrega a la unidad de salidas.

Bus de Control: Es un conjunto de lineas por medio de las cuales se controla la actualización de distintas unidades desde la unidad de control, o bien se solicita alguna señal a la unidad de control.