Microprocesador

Buenas  amigos del Blog! Una nueva entrada con una nueva información para que sigamos aprendiendo de este mundo de la informática y sus partes.

El tema que hoy trataremos es el “Microprocesador”.

Comenzamos a desarrollar.. 

 El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un ordenador.

Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.

Puede contener una o más unidades centrales de procesamiento (CPU) constituidas, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante (conocida antiguamente como «coprocesador matemático»).

El microprocesador está conectado generalmente mediante un zócalo específico de la placa base de la computadora; normalmente para su correcto y estable funcionamiento, se le incorpora 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 eliminan el exceso del calor absorbido por el disipador. Entre el disipador y la cápsula del microprocesador usualmente se coloca pasta térmica para mejorar la conductividad del calor. Existen otros métodos más eficaces, como la refrigeración líquida o el uso de células peltier para refrigeración extrema, aunque estas técnicas se utilizan casi exclusivamente para aplicaciones especiales, tales como en las prácticas de overclocking.

La medición del rendimiento de un microprocesador es una tarea compleja, dado que existen diferentes tipos de "cargas" que pueden ser procesadas con diferente efectividad por procesadores de la misma gama. Una métrica del rendimiento es la frecuencia de reloj que permite comparar procesadores con núcleos de la misma familia, siendo este un indicador muy limitado dada la gran variedad de diseños con los cuales se comercializan los procesadores de una misma marca y referencia. Un sistema informático de alto rendimiento puede estar equipado con varios microprocesadores trabajando en paralelo, y un microprocesador puede, a su vez, estar constituido por varios núcleos físicos o lógicos. Un núcleo físico se refiere a una porción interna del microprocesador casi-independiente que realiza todas las actividades de una CPU solitaria, un núcleo lógico es la simulación de un núcleo físico a fin de repartir de manera más eficiente el procesamiento. Existe una tendencia de integrar el mayor número de elementos dentro del propio procesador, aumentando así la eficiencia energética y la miniaturización. Entre los elementos integrados están las unidades de punto flotante, controladores de la memoria RAM, controladores de buses y procesadores dedicados de vídeo.

Un poco de historia de los microprocesadores:

·         El primer microprocesador fue el Intel 4004,​ producido en 1971. Se desarrolló originalmente para una calculadora y resultó revolucionario para su época. Contenía 2300 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 700 kHz.

·         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 800 kHz.

·         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 2 MHz.

·         El primer microprocesador de 16 bits fue el 8086, seguido del 8088. El 8086 fue el inicio y el primer miembro 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, pero debido a que no había aplicaciones en el mercado que funcionaran con 16 bits, Intel sacó al mercado el 8088, que fue lanzado en 1979. Llegaron a operar a frecuencias mayores de 4 MHz.

·         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 1980 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 40 MHz.

·         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 66 MHz. 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 1 GHz de frecuencia hacia el año 2001. Irónicamente, a mediados del 2003, cuando se pensaba quitarlo de circulación, el Alpha aún encabezaba la lista de los microprocesadores más rápidos de Estados Unidos.

·         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 3 GHz (3000 MHz).

Funcionamiento de un microprocesador

Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad de coma flotante.

El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:

·         Prefetch, prelectura 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, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.

·         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 circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de megahercios.

                                              

Ventajas de un microprocesador:

§  Bajo coste: los microprocesadores están disponibles a bajo costo gracias a la tecnología de circuitos integrados. Lo que reduce el coste de un sistema informático.

§  Alta velocidad: los chips de microprocesador pueden trabajar a muy alta velocidad gracias a la tecnología que se utiliza en ellos. Es capaz de ejecutar millones de instrucciones por segundo.

§  Tamaño pequeño: debido a la tecnología de integración a gran escala y ultra gran escala, un microprocesador se fabrica con un tamaño de superficie muy reducido. Esto reducirá el tamaño de todo el sistema informático.

§  Versátil: los microprocesadores son muy versátiles, el mismo chip se puede utilizar para una serie de aplicaciones simplemente cambiando el programa (instrucciones almacenadas en la memoria).

§  Bajo consumo de energía: los microprocesadores se fabrican generalmente utilizando la tecnología de semiconductores complementario de óxido metálico (CMOS), en la que los MOSFETs (transistores de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor) trabajan en los modos de saturación y corte. Por lo tanto, el consumo de energía es muy bajo.

§  Menos generación de calor: comparados con los dispositivos de tubos de vacío (válvula termo-iónica), los dispositivos de semiconductores no emiten tanto calor.

§  Fiable: los microprocesadores son muy fiables, y la tasa de fallos es muy inferior a medida que se utiliza la tecnología de semiconductores.

§  Portátil: los dispositivos o sistemas informáticos fabricados con microprocesadores pueden hacerse portátiles debido al reducido tamaño y bajo consumo de energía.

Los procesadores se diferencian por sus características físicas y lógicas.

Características lógicas:

Longitud de la palabra procesada esto es número de bits procesados en el mismo ciclo de reloj.

Capacidad de acceso a la memoria a la cantidad de memorias que pueden manejar.

Velocidad de instrucciones y su velocidad de proceso.

Repertorio de instrucciones a nivel de máquinas que se pueden procesar.

Características físicas

Retracto de programación de la señal eléctrica: representa el tiempo que tarda la señal en tomar uno u otro valor dentro del circuito.

Disipación de potencia: este valor indica el calor que genera el procesador al permanecer operativo.

Abanico de salida: es la cantidad de las señales eléctricas.

Márgenes de ruido: indica la fiabilidad eléctrica que contiene la información.

Tipos de Procesadores:

Intel Celeron

El equipo portatil: es apta para las necesidades informáticas básicas como procesar textos.

Características

•           64 bits del proceso

•           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.

Características:

•           memoria 2 núcleos de procesamiento

•           memoria cache de 2mb hasta 6mb

•           bus total frontal. en este caso, dependiendo el número 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 videos, fotografías, reproducir películas y música.

Características:

•           4 núcleos

•           Memoria cache de 4 Mb, 6mb y 12 Mb

•           Bus de datos frontal de 800 MHz y 1066 MHz

•           Procesador con velocidad de 2.53 GHz, 2,60ghz, 2.80ghz y 3.06 GHz.

Intel Core i3

Este microprocesador utiliza la tecnología hyper thereading.

Características:

•           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 más rápido.

•           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.

Características:

•           posee 4 vías con impulso de velocidad.

•           8mb de memoria cache

•           Velocidad ddr3 de 1333 MHz

•           Procesador con velocidad de 2.53 GHz

Intel Core i7

Es apropiada para editar videos y fotografías, divertirse con juegos y por supuesto trabajar en varios al tiempo.

Características:

•           posee un núcleo

•           Memoria cache de 4mb, 6mb y 8mb

•           Velocidad ddr3 de 800mhz, 1066 MHz y 1333 MHz

•           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.

Características:

•           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 video y fotografía.

Características:

•           Está 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 música y los videos a otros formatos.

Características:

•           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 video y música.

Características:

•           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

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Saludos S, G y F! 😉

Información obtenida de las siguientes fuentes:

http://informaciondemipc.blogspot.com/2009/12/caracteristicas-de-los.html

https://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesador

https://www.profesionalreview.com/2018/02/28/que-es-para-que-sirve-microprocesador/