EL MICROPROCESADOR Y SU ARQUITECTURA

BREVE CONCEPTO

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 ayuda a entender el microprocesador. El hizo posible la fabricación de potentes 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. En un microprocesador se puede diferenciar diversas partes:

• Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base.
• Memoria caché: es una memoria ultrarrápida que emplea el procesador para tener alcance directo a ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera para adquisición de datos. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada caché interna de primer nivel o L1; es decir, la que está dentro del micro, encapsulada junto a él. Los micros más modernos (Core i3,Core i5 ,core i7,etc) incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande, aunque algo menos rápida, es la caché de segundo nivel o L2 e incluso los hay con memoria caché de nivel 3, o L3.
• Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip. Esta parte esta considerada como una parte «lógica» junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.
• 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 la CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta y dos registros.
• Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador las accede desde allí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de almacenamiento para el trabajo en curso.
• 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.

 

 

 

RENDIMIENTO DE UN MICROPROCESADOR

CONCEPTO

El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace pocos años se creía que la frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito, conocido como «mito de los megahertzios» se ha visto desvirtuado por el hecho de que los procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su potencia de cómputo.

Durante los últimos años esa frecuencia se ha mantenido en el rango de los 1,5 GHz a 4 GHz, dando como resultado procesadores con capacidades de proceso mayores comparados con los primeros que alcanzaron esos valores. Además la tendencia es a incorporar más núcleos dentro de un mismo encapsulado para aumentar el rendimiento por medio de una computación paralela, de manera que la velocidad de reloj es un indicador menos fiable aún. De todas maneras, una forma fiable de medir la potencia de un procesador es mediante la obtención de las Instrucciones por ciclo

Medir el rendimiento con la frecuencia es válido únicamente entre procesadores con arquitecturas muy similares o iguales, de manera que su funcionamiento interno sea el mismo: en ese caso la frecuencia es un índice de comparación válido. Dentro de una familia de procesadores es común encontrar distintas opciones en cuanto a frecuencias de reloj, debido a que no todos los chip de silicio tienen los mismos límites de funcionamiento: son probados a distintas frecuencias, hasta que muestran signos de inestabilidad, entonces se clasifican de acuerdo al resultado de las pruebas.

Esto se podría reducir en que los procesadores son fabricados por lotes con diferentes estructuras internas atendiendo a gamas y extras como podría ser una memoria caché de diferente tamaño, aunque no siempre es así y las gamas altas difieren muchísimo más de las bajas que simplemente de su memoria caché. Después de obtener los lotes según su gama, se someten a procesos en un banco de pruebas, y según su soporte a las temperaturas o que vaya mostrando signos de inestabilidad, se le adjudica una frecuencia, con la que vendrá programado de serie, pero con prácticas de overclock se le puede incrementar

La capacidad de un procesador depende fuertemente de los componentes restantes del sistema, sobre todo del chipset, de la memoria RAM y del software. Pero obviando esas características puede tenerse una medida aproximada del rendimiento de un procesador por medio de indicadores como la cantidad de operaciones de coma flotante por unidad de tiempo FLOPS, o la cantidad de instrucciones por unidad de tiempo MIPS. Una medida exacta del rendimiento de un procesador o de un sistema, es muy complicada debido a los múltiples factores involucrados en la computación de un problema, por lo general las pruebas no son concluyentes entre sistemas de la misma generación.

CAPACIDADES DEL MICROPROCESADOR

NECESARIAS E INDISPENSABLES

Los microprocesadores deben cumplir con ciertas capacidades, la primera leer y escribir información en la memoria de la computadora. Esto es decisivo ya que en las instrucciones del programa que ejecuta el microprocesador y los datos sobre los cuales trabaja están almacenados temporalmente en esa memoria.

La otra capacidad es reconocer y ejecutar una serie de comandos o instrucciones proporcionados por los programas.

 
La tercera capacidad es decirle a otras partes de la computadora lo que deben de hacer, para que el micro pueda dirigir la operación a la computadora. En pocas palabras los circuitos de control de la MPU o microprocesador tienen la función de decodificar y ejecutar el programa (un conjunto de instrucciones para el procesamiento de los datos).

LA LIMPIEZA DEL MICROPROCESADOR

PROCEDIMIENTOS:

Procederemos a describir como realizar la tarea de limpieza, como primer medida mencionaremos que se debe extraer el cooler del disipador, comúnmente viene adheridos con tornillos fácilmente reconocibles debido a su color negro y largos, una vez retirado el mismo observaremos que el disipador posee una traba de metal que lo cruza en forma completa y se encastra en unas ranuras existentes al costado del socket, procediendo a destrabarla quitaremos el disipador de calor del micro, observaremos que el mismo parece estar como pegado, ello es debido a que se le coloca entre el micro y el disipador una capa de grasa siliconada, que al mismo tiempo que funciona como disipador de calor, también sirve de una especie de aislante para que no estén en contacto uno con el otro, debemos tener presente que los dispositivo de enfriamiento es para que el micro no posea una sobrecarga de calor dado que ello produciría fallas en el sistema hasta incluso podría provocar que el micro deje de funcionar, la falla más común es que el sistema se reinicie casi en forma constante.

Una vez retirados la totalidad de elementos que sirve para enfriar el microprocesador, procederemos a retirar el mismo de la placa base, para ello lo primero es destrabar el sujetador que posee a uno de sus lados, posteriormente lo que haremos es retirarlo con mucho cuidado teniendo presente el no doblar ninguna de sus pines (alfileres) dado que de producirse un daño accidental sería muy difícil y casi imposible de arreglar.

INSTALACION Y CORRECTA VENTILACION DEL MICROPROCESADRO

PASOS A SEGUIR:

En una computadora PC, el Microprocesador se instala con un disipador de calor, según el caso con o sin ventilador. Cuando se los instala hay que tener la precaución de no dañarlo, ni dañar la Placa Base, intentando poner las trabas del disipador. Cuando se los compra, “en caja” suelen venir con un disipador, ventilador, y un pequeño manual de cómo se lo instala correctamente en el zócalo de la Placa Base. Léalo o al menos mírelo bien, para orientarse.

Confirmar siempre la compatibilidad con los modelos exactos de Placa Base y Microprocesador antes de efectuar la compra, y antes de instalarlo. Repito: consulte como buen técnico los manuales correspondientes antes de efectuar la instalación.

Luego generalmente de años de uso, hay que prestar atención que el disipador de calor no se tape con suciedad como suele ocurrir, más o menos dependiendo de las condiciones. Si está muy sucio puede ocurrir que no pueda disipar el calor y el Microprocesador se queme, pese a tener un sensor de temperatura que de funcionar correctamente reiniciará, la PC.

Por ello si la Computadora se reinicia, sin motivo aparente, algo a verificar también sería el estado de la disipación de calor del Microprocesador.

Para una limpieza, rápida no hace falta desarmarlo, solo basta -estando la computadora sin suministro eléctrico-, retirar con un destornillador fino la capa que se hace de “pelusa”, ayudándose con un pincel chiquito. Asimismo se puede utilizar también un aerosol de aire comprimido, aunque esta última opción no es mi preferida. Tenga cuidado de no hacer fuerza (y no es necesario), porqué sino podría aflojar la parte de la grasa siliconada que estará reseca uniendo el Microprocesador con el disipador.

El Microprocesador de la imagen inferior, ya está instalado; se llega a observar una palanca de su costado, con ésta se ajusta o afloja totalmente el disipador para quitarlo. El ventilador lleva un cable que hay que conectarlo también, en este caso se conecta a la Placa Base. Posee acumulación de polvo, como se muestra. No es grave todavía puede circular el aire bastante bien; pero a medida que pasa el tiempo cada vez se acumula más, y es necesaria una limpieza, para evitar un sobrecalentamiento del Microprocesador debido a una mala ventilación.

BREVE HISTORIA

Hasta los primeros años de la década de 1970 los diferentes componentes electrónicos que formaban un procesador no podían ser un único circuito integrado, era necesario utilizar dos o tres "chips" para hacer una CPU (un era el "ALU" - Arithmetical Logic Unit, el otro la " control Unit", el otro el " Register Bank", etc..). En 1971la compañía Intel consiguió por primera vez poner todos los transistores que constituían un procesador sobre un único circuito integrado, el"4004 "', nacía el microprocesador.

Seguidamente se expone una lista ordenada cronológicamente de los microprocesadores más populares que fueron surgiendo. En la URSS se realizaron otros sistemas que dieron lugar a la serie microprocesador Elbrus.

1971: El Intel 4004

1972: El Intel 8008

1974: El SC/MP

1974: El Intel 8080

1975: Motorola 6800

1976: El Z80

1978: Los Intel 8086 y 8088

1982: El Intel 80286

1985: El Intel 80386

1985: El VAX 78032

1989: El Intel 80486

1991: El AMD AMx86

      993: PowerPC 601

1993: El Intel Pentium

1994: EL PowerPC 620

1995: EL Intel Pentium Pro

1996: El AMD K5

1996: Los AMD K6 y AMD K6-2

1997: El Intel Pentium II

1998: El Intel Pentium II Xeon

1999: El AMD Athlon K7 (Classic y Thunderbird)

1999: El Intel Pentium III

1999: El Intel Pentium III Xeon

2000: EL Intel Pentium 4

2001: El AMD Athlon XP

2004: El Intel Pentium 4 (Prescott)

2004: El AMD Athlon 64

2006: EL Intel Core Duo

2007: El AMD Phenom

2008: El Intel Core Nehalem

2008: Los AMD Phenom II y Athlon II

2011: El Intel Core Sandy Bridge

2011: El AMD Fusion

2012: El Intel Core Ivy Bridge

 

 

 

 

 

TIPOS DE PROCESADORES

Desde el punto de vista de sus características físicas,

existen dos tipos de microprocesadores:

* Microprocesadores de slot.

 

 

 

* Microprocesadores de pastilla.

 

CONCEPTO

El microprocesador

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

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

Esta unidad central de procesamiento está constituida, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica(ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante(conocida antiguamente como «co-procesador 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 ventilador 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 cuasi-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 video.