MICROPROCESADOR

MICROPROCESADOR

 —Es el Chip mas importante, controla y coordina todas las operaciones del sistema, lleva a cabo el procesamiento de la información y  realiza la decodificación de las instrucciones.

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

-—Harvard

Marcas de Microprocesadores:

—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,Arquitectura Barcelona (“equivalente” al Quad Core de Intel)

—Motorola:

—68000,68010,68020,68030

—IBM:

—Power PC, Dual Power

Generaciones: 

-Primera Generación:

-—8086 de Intel.

—-Bus de datos de 16 bits y un bus de direcciones de 20 hilos.

—-Velocidad de 4.7 MHz.

—-Coprocesador matemático 8087

—Qué es un coprocesador matemático?  Como su nombre indica, es un chip destinado única y exclusivamente a operaciones matemáticas complejas, tales como senos, cosenos, potenciación, exponenciación, etc.  Este chip va conectado al CPU mediante los buses de datos y direcciones.

-—Luego salio el micro 8088 con velocidades de hasta 12 MHz

Segunda Generación: 

—-Micropro. 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.

Tercera Generación:

-—Micropro. 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 (Complex Instructions Set Computer)

Cuarta Generación: 

-—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.

Quinta Generación:

-—Intel Pentium

—-Bus de 64X64

—-Trabaja con dos 486 en paralelo.

—-Competidores mas cercanos, K5 de AMD y el 5X86 de CIRIX.

Sexta Generación:

-—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 μP 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.

Velocidad de Reloj: 

4.77 MHz

Velocidad del Bus:

4.77 MHz es igual a la V del Reloj

TIPOS DE ENCAPSULADOS:

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. Este encapsulado puede obtener una alta densidad de pines, comparado con otros encapsulados como el QFP, el BGA presenta la menor probabilidad de montaje defectuosos en las plaquetas. Metodo casero para desoldar un encapsulado BGA.

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.

Sistema de Refrigeración:

Los microprocesadores debido a que se encuentran trabajando en un constante tiempo estos tienden a recalentarse y si esto ocurre podría causar el daño del mismo; por eso tiene unido a él un disipador de calor el cual se encarga de mantener  fresco el microprocesador este también puede venir acompañado de un ventilador.

Como instalar un Microprocesador:

Uno de los componentes más complicados y delicados de instalar es el microprocesador, el mismo conlleva una serie de pasos a seguir muy específicos. La paciencia es un factor decisivo en esta tarea ya que necesitaremos armarnos de paciencia para que las cosas salgan bien.

Tenemos 2 caminos para instalar el microprocesador, los 2 no son muy diferentes uno del otro, si no que la instalación de su disipación en si es diferente. Los dos caminos son Intel y AMD, pioneros en microprocesadores de escritorio.

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.

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  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.

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 bits 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.

En la arquitectura tradicional de Intel (usada hasta modelos recientes), ese bus se llama el Front Side Bus y es de tipo paralelo con 64 líneas de datos, 32 de direcciones además de múltiples líneas de control que permiten la transmisión de datos entre el procesador y el resto del sistema. Este esquema se ha utilizado desde el primer procesador de la historia, con mejoras en la señalización que le permite funcionar con relojes de 333 Mhz haciendo 4 transferencias por ciclo.

En algunos procesadores de AMD y en el Intel Core i7 se han usado otros tipos para el bus principal de tipo serial. Entre estos se encuentra el bus HyperTransport de AMD, que maneja los datos en forma de paquetes usando una cantidad menor de líneas de comunicación, permitiendo frecuencias de funcionamiento más altas y en el caso de Intel, Quickpath

Los microprocesadores de Intel y de AMD (desde antes) poseen además un controlador de memoria DDR en el interior del encapsulado lo que hace necesario la implementación de buses de memoria del procesador hacia los módulos. Ese bus esta de acuerdo a los estándares DDR de JEDEC y consisten en líneas de bus paralelo, para datos, direcciones y control. Dependiendo de la cantidad de canales pueden existir de 1 a 4 buses de memoria.

Ultimo Procesador del Mercado:

Diseñados para ofrecer un rendimiento líder de la industria y la máxima eficiencia energética, estos versátiles servidores y estaciones de trabajo multinúcleo de 64 bits y 1 o 2 hilos adecuados para una amplia gama de aplicaciones de informática de alto rendimiento (HPC), alta densidad, en nube y de infraestructuras.