5. Microprocesador

5. Microprocesador:es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele asociar por analogía como el «cerebro» de un computador. Es un circuito integrado constituido por millones de componentes electrónicos. Constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC catalogado como microcomputador.

• Arquitectura :  Con la aparición de las computadoras personales (PC) y la reducción en el costo de las mismas, el microprocesador se convirtió en uno de los dispositivos electrónicos más importantes en la historia de la electrónica.
  Básicamente, un microprocesador es un circuito electrónico de muy alta escala de integración, capaz de realizar una infinidad de tareas de forma repetitiva a velocidades muy altas. Esto se logra por medio de la lógica dictada por un conjunto de instrucciones que el microprocesador interpreta y ejecuta y que recibe el nombre de programa.
  Desde su aparición en 1971 el microprocesador ha sufrido una gran cantidad de cambios, todos ellos hacia el lado de aumentar su capacidad y velocidad de procesamiento.
  Para poder utilizar todo el potencial que encierra un microprocesador, es necesario conocer y comprender su lenguaje natural, esto es: el lenguaje ensamblador.

• Marcas Y Generaciones, Velocidad de Reloj, Velocidad de Bus: 

• LA MARCA: Esta puede ser alguna de las 3 líderes:

1.- AMD®: Significa ("American Micro Devices"), que traducido significa micro dispositivos Americanos. Es una empresa integrada en el año de 1976, dedicada inicialmente a fabricar microprocesadores idénticos a los de la empresa Intel®, pero esta última patentó sus productos, por lo que AMD® comenzó a diseñar los propios con muy excelentes resultados.

2.- Intel®:  Significa ("INT egrated EL ectronics"), que significa electrónicos integrados. Esta empresa se

forma en el año de 1968 en el Sillicon Valley de California en EUA.

Esta marca dominaba en tercer lugar las ventas, pero actualmente se ha quedado muy relegada por la popularidad que adquirió AMD®; así que fue absorbida por la empresa Via Technologies®. Actualmente hay una línea moderna de productos de esta marca que poco a poco se intenta colocar en el mercado de las Desktop y de las Netbook.

3.- Cyrix®: fue el tercero en discordia entre loa fabricantes de procesadores Intel-compatibles en la década pasada.

• Generaciones:

Procesador 4004: En 1969, Busicom, una joven empresa japonesa, fue a la compañía Intel (fundada el año anterior) para que hicieran un conjunto de doce chips para el corazón de su nueva calculadora de mesa de bajo costo.
Este trabajo daría lugar a la fabricación de los primeros procesadores 4001, 4002 y 4003 hasta llegar a una versión estable de funcionamiento en el año 1971, dándose origen así al procesador 4004.

Procesador 8008: En 1969 Computer Terminal Corp. (ahora Datapoint) visitó Intel.
Vic Poor, vicepresidente de Investigación y Desarrollo en CTC quería integrar la CPU de su nueva terminal Datapoint 2200 en unos pocos chips y reducir el costo y el tamaño del circuito electrónico. Motivo por el que Intel y CTC firmaron un contrato para desarrollar el chip, que internamente llamado 1201.

Procesador 8086/8088: El 8086 es un microprocesador de 16 bits, tanto en lo que se refiere a su estructura como en sus conexiones externas, mientras que el 8088 es un procesador de 8 bits que internamente es casi idéntico al 8086. 

Procesador 80286: Este microprocesador apareció en febrero de 1982. Los avances de integración permitieron hacer un microprocesador que soportaba nuevas capacidades, como la multitarea (ejecución simultánea de varios programas). El 80286 contiene 134.000 transistores dentro de su estructura (360% más que el 8086).

Procesador 80386: En octubre de 1985 Intel lanzó el microprocesador 80386 original de 16 MHz, con una velocidad de ejecución de 6 millones de instrucciones por segundo y con 275.000 transistores.

Procesador 80486: Este microprocesador es básicamente un 80386 con el agregado de una unidad de punto flotante y un caché de memoria de 8 KBytes. De este procesador podíamos encontrar varias versiones:

* 80486 DX
* 80486 SX
* 80486 DX2
* 80486 SL
* 80486 DX4

Procesador Pentium: El 19 de octubre de 1992, Intel anunció que la quinta generación de su línea de procesadores compatibles (cuyo código interno era el P5) llevaría el nombre Pentium en vez de 586 u 80586, como todo el mundo estaba esperando. 

Procesador Pentium Pro: Es la sexta generación de arquitectura x86 de los microprocesadores de Intel, cuya meta era remplazar al Intel Pentium en toda la gama de aplicaciones. Pero luego se centró, como chip, en el mundo de los servidores y equipos de sobremesa de gama alta.

Procesador Pentium II: El Pentium II es un microprocesador con arquitectura x86, introducido en el mercado el 7 de mayo de 1997. Está basado en una versión modificada del núcleo P6, usado por primera vez en el Intel Pentium Pro.

Procesador Pentium II Xeon: Basado en la arquitectura del procesador Pentium II, el procesador Pentium II Xeon agrega un mayor rendimiento, facilidad de uso y confiabilidad en fases crítica, ya que estaban destinados a servidores y estaciones de trabajo.

Procesador Pentium III: El Pentium III es un microprocesador de arquitectura i686, el cual es una modificación del Pentium Pro. Fue lanzado el 26 de febrero de 1999.

Procesador Pentium 4: El Pentium 4 (erróneamente escrito Pentium IV) es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86. Es el primer microprocesador con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro de 1995. El Pentium 4 original, denominado Willamette, trabajaba a 1,4 y 1,5 GHz; y fue lanzado en noviembre de 2000.

Procesador Pentium M: Introducido en marzo de 2003, el Intel Pentium M es un microprocesador con arquitectura x86 (i686) diseñado y fabricado por Intel. El procesador fue originalmente diseñado para su uso en computadoras portátiles.

Procesador Pentium D: Pentium D fueron introducidos por Intel en 2005. Los chips Pentium D consisten básicamente en dos procesadores Pentium 4 (de núcleo Prescott) ubicados en una única pieza de silicio con un proceso de fabricación de 90 nm. 

Procesador Core 2 Duo y Core 2 Quad : Últimamente se libero la gama Core 2 Duo y Core 2 Quad, los cuales engloban dos procesadores físicos dentro de uno solo, obteniendo resultados impresionantes.

Procesador Core I3,I5,I7: Es la última gama de procesadores, dependiendo el modelo nos brinda diferentes características:
I3: 2 núcleos y 4 subprocesos.
I5: 2 núcleos y 4 subprocesos (8gb Cache)
I7: 4 núcleos 4 procesadores de 4 núcleos.

• Velocidad de reloj: La frecuencia de reloj es la velocidad en ciclos por segundo (medidas en hercios) con que una computadora realiza las operaciones más básicas. Diferentes chips en la placa madre pueden tener diferentes frecuencias de reloj. En general, en computación, cuando se habla de “la frecuencia de reloj”, se está haciendo referencia a la velocidad del CPU (el microprocesador).

velocidad de bus: es la velocidad máxima con la que se transfieren los datos procesados en el microprocesador hacia otros periféricos como la memoria.

• Clases De Microprocesadores:

Computadora de escritorio: Son ideales para las tareas de escuela.

Características:
- El procesador está formado por dos núcleos.
- 512 KB de memoria caché.
- Bus frontal de 800MHz.
- Procesador de 1.60GHz hasta 2.50GHz de velocidad.

Intel Core 2 Dúo

 Equipo Portátil: Es apta para las necesidades informáticas básicas como procesar textos, reproducir música o video y ver imágenes, por lo tanto es de bajo precio.

Características:

- 64 bits de proceso.

- 1MB de memoria caché.

- Bus de datos frontal de 800MHz.

- Un procesador con velocidad de hasta 2.2GHz

- Ahorra energía de acuerdo con las normas establecidas.

• Sistema de refrigeracion:

Existen dos tipos de refrigeradores activos y pasivos; Los pasivos son aquellos que no tienen partes móviles. El método de refrigeración consiste en una pieza metálica, generalmente de aluminio, colocada sobre el chip, que es capaz de disipar el calor generado por el mismo. Esta pieza tiene una serie de láminas que ayudan en el proceso de refrigeración, que será tanto mayor cuanto mayor sea la superficie de esta pieza y mayores sean las láminas. Estos disipadores pueden ir pegados directamente al chip bien con una cola especial o usando una pasta, que también contribuye a disipar el calor generado.

Los disipadores activos disponen, además de la pieza metálica con láminas, de un ventilador que introduce aire que posteriormente es expulsado por la parte lateral. Generalmente se colocan mediante clips y también se aconseja con ellos el empleo de pasta termo conductora para aumentar la capacidad de disipación

• Tipos Encapsulados y presentaciones:

DIP: Los pines se extienden a lo largo del encapsulado (en ambos lados) y tiene como todos los demas una muesca que indica el pin número 1. Este encapsulado básico fue el más utilizado hace unos años y sigue siendo el preferido a la hora de armar plaquetas por partes de los amantes de la electronica casera debido a su tamaño lo que facilita la soldadura. Hoy en día, el uso de este encapsulado (industrialmente) se limita a UVEPROM y sensores.

SIP: Los pines se extienden a lo largo de un solo lado del encapsulado y se lo monta verticalmente en la plaqueta. La conseguiente reducción en la zona de montaje permite un densidad de montaje mayor a la que se obtiene con el DIP.

PGA: Los multiples pines de conexión se situan en la parte inferior del encapsulado. Este tipo se utiliza para CPUs de PC y era la principal opción a la hora de considerar la eficiencia pin-capsula-espacio antes de la introducción de BGA. Los PGAs se fabricaron de plastico y ceramica, sin embargo actualmente el plastico es el mas utilizado, mientras que los PGAs de cerámica se utilizan para un pequeño número de aplicaciones.

SOP: Los pines se diponen en los 2 tramos más largos y se extienden en una forma denominada “gull wing formation”, este es el principal tipo de montaje superficial y es ampliamente utilizado mespecialmente en los ámbitos de la microinformática, memorias y IC análogicos que utilizan un número relativamente pequeño de pines.

TSOP: Simplemente una versión más delgada del encapsulado SOP.

QFP: Es la versión mejorada del encapsulado SOP, donde los pines de conexión se extienden a lo largo de los cuatro bordes. Este es en la actualidad el encapsulado de montaje supeficial más popular, debido que permite un mayor número de pines.

SOJ: Las puntas de los pines se extieden desde los dos bordes más largos dejando en la mitad una separación como si se tratase de 2 encapsulados en uno. Recibe éste nombre porque los pines se parecen a la letra “J” cuando se lo mira desde el costado. Fueron utilizados en los módulos de memoria SIMM.

QFJ: Al igual que el encapsulado QFP, los pines se extienden desde los 4 bordes bordes.

QFN: Es similar al QFP, pero con los pines situados en los cuatro bordes de la parte inferior del encapsulado. Este encapsulado puede hacerse en modelos de poca o alta densidad.

TCP: El chip de silicio se encapsulan en forma de cintas de películas, se puede producir de distintos tamaños, el encapsualdo puede ser doblado. Se utilizan principalmente para los drivers de los LCD.

BGA: Los terminales externos, en realidad esferas de soldadura, se situan en formato de tabla en la parte inferior del encapsulado.

LGA: Es un encapsulado con electrodos alineados en forma de array en su parte inferior. Es adecuado para las operaciones donde se necesita alta velocidad debido a su baja inductancia. Además, en contraste con el BGA, no tiene esferas de soldadura por lo cual la altura de montaje puede ser reducida.

• Instalar un Microprocesador:

Debe colocar el microprocesador correctamente en el zócalo para evitar daños permanentes en el microprocesador y en el equipo.

1. Si no se extiende totalmente la palanca de liberación del zócalo a la posición de liberación, muévala a esa posición. 

2. Alinee la pata 1 (la esquina impresa) del microprocesador y la pata 1 del zócalo. 

Las patas del microprocesador son muy delicadas. Para evitar que se dañen, revise que el microprocesador esté correctamente alineado con el zócalo y no haga demasiada fuerza cuando instale el procesador. 3.Coloque cuidadosamente el microprocesador en el zócalo y presiónelo suavemente hacia abajo para asentarlo.  4.Gire la palanca de liberación nuevamente hacia la placa base hasta que asiente en su lugar, fijando el microprocesador.  5.Instalación del disipador de calor:  a. Inserte el extremo con muescas del disipador de calor en el extremo de la base de sujeción que se encuentra en frente de la bisagra.  b. Baje el disipador de calor hasta que encaje correctamente en la base.  6. Levante la palanca de sujeción y presione hasta que el disipador de calor quede fijado. Notará cómo la palanca se detiene cuando esté en un ángulo de 90 grados. Siga presionando la palanca otros 30 grados, asegurándose de que está en la posición de bloqueo.  Buses De Direcciones: es un canal del microprocesador totalmente independiente del bus de datos donde se establece la dirección de memoria del dato en tránsito. El bus de dirección consiste en el conjunto de líneas eléctricas necesarias para establecer una dirección.La capacidad de la memoria que se puede direccionar depende de la cantidad de bits que conforman el bus de direcciones, siendo 2n (dos elevado a la ene) el tamaño máximo en bytes del banco de memoria que se podrá direccionar con n líneas. Por ejemplo, para direccionar una memoria de 256 bytes, son necesarias al menos 8 líneas, pues 28 = 256.  Buses De Datos : El Bus de Datos trabaja en conjunción con el Bus de Direcciones para transportar los datos a través del computador. El tamaño del Bus de Datos puede ser de 16, 32 o 64 bits. Buses de control: gobierna el uso y acceso a las líneas de datos y de direcciones. Como éstas líneas están compartidas por todos los componentes, tiene que proveerse de determinados mecanismos que controlen su utilización. Las señales de control transmiten tanto órdenes como información de temporización entre los módulos. Mejor dicho, es el que permite que no haya colisión de información en el sistema. Buses de Entrada y salida: