Todo sobre los microprocesadores

Los Microprocesadores 

¿Qué son?

Se denomina como microprocesador a un circuito electrónico que se encarga de transferir la energía necesaria para una correcta función del dispositivo, a la vez se encarga de ejecutar los comandos y programas de forma correcta. Un ejemplo de éstos es el C.P.U. (UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO), el cual forma parte de la tarjeta madre del computador, teniendo en sí comúnmente millones de transistores, los cuales se encargan de permitir o negar el acceso de la corriente a través de ellos.

Su historia

El nacimiento de éstos se debe a la evolución tecnológica de dos sectores en específico, las computadoras y los semiconductores en el siglo XX durante el desarrollo de la Segunda Guerra Mundial con la creación de los transistores, que dieron así el inicio del reemplazo de los tubos de vacío. Tiempo después en la década de 1960 se dio inicio a la creación de nuevos circuitos, los digitales como los de Lógica Transistor – Resistor (RTL), Lógica Transistor Diodo (DTL), Lógica Transistor – Transistor (TTL) y Lógica Complementada Emisor (ECL).

 

Posteriormente se dio el inicio para los microprocesadores de circuito integrado SSI y MSI, los cuales permitieron así el inicio de la implementación y disminución de tamaño de los componentes, siendo aplicado primeramente en las calculadoras, pero éstas necesitaban entre 75 y 100 circuitos integrados, siendo poco práctico para el momento, por lo que se llevó a cabo el desarrollo de la arquitectura del cómputo, trayendo así los primeros microprocesadores, siendo el primero el de la marca INTEL, llamado Intel 4004, el cual fue desarrollado en el año 1971, conteniendo en sí 2300 transistores con 4 bits de capacidad, lo que le permitía realizar 60 mil operaciones lógicas por segundo.

 

Debido a su gran impacto en la tecnología y el desarrollo de gran nivel en cuanto a su papel y función, los microprocesadores ahora forman parte de nuestra vida cotidiana, pudiendo ser encontrados en calculadoras, computadoras, teléfonos, controles remotos, fotocopiadoras, impresoras, laptops, Tablet’s, relojes inteligentes, entre otros, básicamente volviéndonos dependientes a éstos, ya que básicamente son el cerebro de nuestros dispositivos electrónicos de uso cotidiano, incluso también son empleados en dispositivos de mayor tamaño como en computadoras especiales, como de aviones, autos y electrodomésticos.

Su función

Su función se basa en el procesamiento de la información de todos los programas ejecutados, desde el más básico hasta el más complejo, ya sea operativo o de autogestión, sin importar si éstos interactúan con el resto de componentes periféricos o con el usuario, básicamente es el encargado de la función central del computador, procesa, administra, permite y niega todas las funciones, ejecuciones, comandos y programas que sean ingresados, por esto es calificado como el cerebro del computador. Estos logran trabajar en base a una estructura de instrucciones principales, son pre – programadas y almacenadas bajo la forma de entendimiento de estos circuitos, que es el código binario, la forma correcta para su entendimiento por parte del microprocesador. Este proceso ocurre en distintas fases:

 

1.- Prefetch: Es la pre – lectura de las instrucciones desde la memoria principal del sistema.

 

2.- Fetch: Es el transporte correcto de las instrucciones al decodificador.

 

3.- Decodificación: Consiste en la transcripción correcta y ordenada de las instrucciones en una serie de operaciones a realizar, junto a la lectura de los operandos necesarios para realizarlas.

 

4.- Ejecución: Es el proceso de llevar a efecto las instrucciones por parte de los demás componentes del sistema.

 

5.- Escritura: Es la implementación de los resultados para ser almacenados de vuelta en la memoria principal o registros del sistema.

Rendimiento

El rendimiento de estos circuitos electrónicos comúnmente son medidos en la escala de megahertzios y Gigahertzios, son la descripción de la cantidad de datos que el procesador puede calcular en una unidad de tiempo pre determinada, claro está que, esta velocidad puede variar ya que las mediciones iniciales son de forma independiente, pero al momento de realizar la integración del resto de dispositivos del computador, éstos valores pueden cambiar según el tipo de dispositivo, la capacidad de funciones que éstos realicen, y lo complejo de su sistema, teniendo mayor impacto el software y memoria RAM.

Arquitectura

1.- Encapsulado: Es una barrera plástica que rodea al silicio del microprocesador y cumple la función de impedir su deterioro por contacto con el aire y los elementos que puedan oxidarlo.

 

2.- Memoria caché: Un tipo de memoria con altas velocidades que se encuentra dentro del mismo procesador y cumple la función de resolver operaciones previstas en su funcionamiento interno, operando en distintos niveles debido al procesador y su encapsulamiento.

 

3.- Coprocesador matemático: Este se encarga de la resolución de operaciones de cálculos matemáticos.

 

4.- Registros: Es un tipo de memoria interna del procesor, el cual contiene unas determinadas instrucciones de programación, más específicamente, 32 disponibles las cuales son para el control de su funcionamiento.

 

5.- Memoria: Este se encarga de entregarle al procesador todas las instrucciones para ejecutar programas y datos informáticos, no obstante, esta no se encuentra propiamente dentro del procesador, siendo aún así un dispositivo indispensable para su funcionamiento cotidiano.

 

6.- Puertos: Es el puente que permite la conexión entre el procesor y el mundo externo, que operan de forma analógica.

Fabricación

La fabricación de microprocesadores es un proceso industrial complejo que comienza con la fabricación de láminas muy finas de silicio (10 micras de espesor) obtenidas a partir de cristales de arena fundidos. En estos papeles, las rutas del microprocesador se imprimen con materiales aislantes, semiconductores y conductores, luego se cubren con plásticos y cerámica para protegerlos, ya que una mota de polvo podría arruinar el trabajo fotolitográfico detallado, luego se agregan pines de oro, cables de metal muy delgados que conectan el procesador con el mundo exterior y transmiten impulsos eléctricos.

Características

1.- La velocidad de éstos se mide por la medida de gigahertz (GHz) la cual nos indica la cantidad de tareas que puede realizar por segundo.

 

2.- Núcleos: Para realizar múltiples tareas de forma simultánea pueden tener uno o más, dependiendo la cantidad dependerá la cantidad de tareas a ejecutar.

 

3.-Arquitectura: Esta determina la forma en que se organizan los componentes internos, lo cual influye en su eficiencia y capacidad de procesamiento.

 

4.- Memoria caché: Es la forma de memoria rápida que se es utilizada por el procesador para el almacenaje de datos que se utilizan con mayor frecuencia, mejorando de esta forma el rendimiento.

 

5.- Chipset: Este es la agrupación de circuitos que se encargan de controlar el intercambio de información entre el procesador y otros componentes del ordenador.

 

6.- Compatibilidad: Este tiene una dependencia de relación con la placa base y los demás componentes del computador para una función correcta y óptima.

 

7.- Consumo de energía: Este factor es importante a tener en cuenta, ya que afecta el costo del uso del ordenador y el impacto ambiental que éste pueda generar.

 

8.- Capacidad de overclocking: Es la práctica de aumentar la velocidad del procesador por encima de su límite nominal, lo cual da la posibilidad de mejorar su rendimiento, pero también puede afectar al realizarle daños al equipo si se realiza de forma incorrecta o inapropiada.

 

9.- Tecnología: Debido a la gran variedad de éstos podemos encontrar distintas tecnologías como Hyper – Threading y Turbo Boost, para mejorar su rendimiento.

 

10.- Marca: Gracias a la gran variedad de marcas productoras de éstos, tenemos múltiples opciones a escoger en el mercado, algunas especializándose en distintos aspectos a las demás, con ventajas en algunas cosas que otras marcas no tienen, claro está, incluyen sus desventajas, todo dependerá de la marca y el objetivo que necesitamos cumplir.