MicroprocesadorMicroprocesadorMV. Christian Martel MV. Christian Martel

DefiniciónDefinición El microprocesador o micro es un circuito integrado El microprocesador o micro es un circuito integrado

que contiene todos los elementos de una “Unidad que contiene todos los elementos de una “Unidad Central de Procesamiento" o CPU. En la actualidad Central de Procesamiento" o CPU. En la actualidad en el interior de este componente electrónico en el interior de este componente electrónico existen millones de transistores integrados.existen millones de transistores integrados.

Suelen tener forma de Prisma Chato, y se instalan Suelen tener forma de Prisma Chato, y se instalan sobre un elemento llamado zócalo. También, en sobre un elemento llamado zócalo. También, en modelos antiguos solía soldarse directamente a la modelos antiguos solía soldarse directamente a la placa madre. Aparecieron algunos modelos donde placa madre. Aparecieron algunos modelos donde se adoptó el formato de cartucho, sin embargo no se adoptó el formato de cartucho, sin embargo no tuvo mucho éxito. Actualmente se dispone de un tuvo mucho éxito. Actualmente se dispone de un zócalo especial para alojar el microprocesador y el zócalo especial para alojar el microprocesador y el sistema de enfriamiento, que comúnmente es un sistema de enfriamiento, que comúnmente es un ventilador (cooler). El microprocesador está ventilador (cooler). El microprocesador está compuesto por: Registros, la Unidad de Control, la compuesto por: Registros, la Unidad de Control, la Unidad Aritmético-Lógica, y dependiendo del Unidad Aritmético-Lógica, y dependiendo del procesador, una unidad en coma flotante.procesador, una unidad en coma flotante.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b7/AMD_X2_3600.jpg

Historia Historia El primer procesador comercial, el Intel 4004, fue presentado el 15 de El primer procesador comercial, el Intel 4004, fue presentado el 15 de

noviembre de 1971. Los diseñadores fueron Ted Hoff y Federico Faggin de noviembre de 1971. Los diseñadores fueron Ted Hoff y Federico Faggin de Intel, y Masatoshi Shima de Busicom (más tarde ZiLOG).Intel, y Masatoshi Shima de Busicom (más tarde ZiLOG).

Los microprocesadores modernos están integrados por millones de Los microprocesadores modernos están integrados por millones de transistores y otros componentes empaquetados en una cápsula cuyo transistores y otros componentes empaquetados en una cápsula cuyo tamaño varía según las necesidades de las aplicaciones a las que van tamaño varía según las necesidades de las aplicaciones a las que van dirigidas, y que van desde el tamaño de un grano de lenteja hasta el de dirigidas, y que van desde el tamaño de un grano de lenteja hasta el de casi una galleta. Las partes lógicas que componen un microprocesador casi una galleta. Las partes lógicas que componen un microprocesador son, entre otras: unidad aritmético-lógica, registros de almacenamiento, son, entre otras: unidad aritmético-lógica, registros de almacenamiento, unidad de control, Unidad de ejecución, memoria caché y buses de datos unidad de control, Unidad de ejecución, memoria caché y buses de datos control y dirección.control y dirección.

Existen una serie de fabricantes de microprocesadores, como IBM, Intel, Existen una serie de fabricantes de microprocesadores, como IBM, Intel, Zilog, Motorola, Cyrix y AMD. A lo largo de la historia y desde su desarrollo Zilog, Motorola, Cyrix y AMD. A lo largo de la historia y desde su desarrollo inicial, los microprocesadores han mejorado enormemente su capacidad, inicial, los microprocesadores han mejorado enormemente su capacidad, desde los viejos Intel 8080, Zilog Z80 o Motorola 6809, hasta los recientes desde los viejos Intel 8080, Zilog Z80 o Motorola 6809, hasta los recientes Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Quad, Intel Xeon, Intel Itanium II, Transmeta Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Quad, Intel Xeon, Intel Itanium II, Transmeta Efficeon o Cell.Efficeon o Cell.

Ahora los nuevos microprocesadores pueden tratar instrucciones de hasta Ahora los nuevos microprocesadores pueden tratar instrucciones de hasta 256 bits, habiendo pasado por los de 128, 64, 32, 16, 8 y 4 bits. Desde la 256 bits, habiendo pasado por los de 128, 64, 32, 16, 8 y 4 bits. Desde la aparición de los primeros computadores en los años cuarenta del siglo XX, aparición de los primeros computadores en los años cuarenta del siglo XX, muchas fueron las evoluciones que tuvieron los procesadores antes de muchas fueron las evoluciones que tuvieron los procesadores antes de que el microprocesador surgiera por simple disminución del procesador.que el microprocesador surgiera por simple disminución del procesador.

Antecedentes Antecedentes Entre estas evoluciones podemos destacar estos hitos:Entre estas evoluciones podemos destacar estos hitos:

ENIAC (Electronic Numeric Integrator And Calculator) Fue un ENIAC (Electronic Numeric Integrator And Calculator) Fue un computador con procesador multiciclo de programación cableada, computador con procesador multiciclo de programación cableada, esto es, la memoria contenía sólo los datos y no los programas. esto es, la memoria contenía sólo los datos y no los programas. ENIAC fue el primer computador, que funcionaba según una técnica ENIAC fue el primer computador, que funcionaba según una técnica a la que posteriormente se dio el nombre de monociclo. a la que posteriormente se dio el nombre de monociclo.

EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) fue la EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) fue la primera máquina de Von Neumann, esto es, la primera máquina primera máquina de Von Neumann, esto es, la primera máquina que contiene datos y programas en la misma memoria. Fue el que contiene datos y programas en la misma memoria. Fue el primer procesador multiciclo. primer procesador multiciclo.

El IBM 7030 (apodado Stretch) fue el primer computador con El IBM 7030 (apodado Stretch) fue el primer computador con procesador segmentado. La segmentación siempre ha sido procesador segmentado. La segmentación siempre ha sido fundamental en Arquitectura de Computadores desde entonces. fundamental en Arquitectura de Computadores desde entonces.

El IBM 360/91 supuso grandes avances en la arquitectura El IBM 360/91 supuso grandes avances en la arquitectura segmentada, introduciendo la detección dinámica de riesgos de segmentada, introduciendo la detección dinámica de riesgos de memoria, la anticipación generalizada y las estaciones de reserva. memoria, la anticipación generalizada y las estaciones de reserva.

El CDC 6600 fue otro importante computador de microprocesador El CDC 6600 fue otro importante computador de microprocesador segmentado, al que se considera el primer supercomputador. segmentado, al que se considera el primer supercomputador.

El último gran hito de la Arquitectura de Computadores fue la El último gran hito de la Arquitectura de Computadores fue la segmentación superescalar, propuesta por John Cocke, que consiste segmentación superescalar, propuesta por John Cocke, que consiste en ejecutar muchas instrucciones a la vez en el mismo en ejecutar muchas instrucciones a la vez en el mismo microprocesador. Los primeros procesadores superescalares fueron microprocesador. Los primeros procesadores superescalares fueron los IBM Power-1. los IBM Power-1.

Avances Avances Hay que destacar que los grandes avances en la Hay que destacar que los grandes avances en la

construcción de microprocesadores se deben más a construcción de microprocesadores se deben más a la Arquitectura de Computadores que a la la Arquitectura de Computadores que a la miniaturización electrónica. El microprocesador se miniaturización electrónica. El microprocesador se compone de muchos componentes. En los primeros compone de muchos componentes. En los primeros procesadores gran parte de estos estaban ociosos el procesadores gran parte de estos estaban ociosos el 90% del tiempo. Sin embargo hoy en día los 90% del tiempo. Sin embargo hoy en día los componentes están repetidos una o más veces en el componentes están repetidos una o más veces en el mismo microprocesador, y los cauces están hechos mismo microprocesador, y los cauces están hechos de forma que siempre están todos los componentes de forma que siempre están todos los componentes trabajando. Por eso los microprocesadores son tan trabajando. Por eso los microprocesadores son tan rápidos y tan productivos. Esta productividad tan rápidos y tan productivos. Esta productividad tan desmesurada, junto con el gran número de desmesurada, junto con el gran número de transistores por microprocesador (debido en parte al transistores por microprocesador (debido en parte al uso de memorias caché) es lo que hace que se uso de memorias caché) es lo que hace que se necesiten los inmensos sistemas de refrigeración que necesiten los inmensos sistemas de refrigeración que se usan hoy en día. Inmensos en comparación con el se usan hoy en día. Inmensos en comparación con el microprocesador, que habitualmente consiste en una microprocesador, que habitualmente consiste en una cajita de 2 centímetros de largo y de ancho por 1 cajita de 2 centímetros de largo y de ancho por 1 milímetro de altura, cuando los refrigeradores suelen milímetro de altura, cuando los refrigeradores suelen tener volúmenes de al menos 5 centímetros cúbicos.tener volúmenes de al menos 5 centímetros cúbicos.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/Intel_4004.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/Ic-photo-zilog-Z0840008PSC-Z80-CPU.png

Evolución del microprocesadorEvolución del microprocesador 1971: Intel 4004. Nota: Fue el primer microprocesador comercial. Salió al 1971: Intel 4004. Nota: Fue el primer microprocesador comercial. Salió al

mercado el 15 de noviembre de 1971. mercado el 15 de noviembre de 1971. 1974: Intel 8008 1974: Intel 8008 1975: Signetics 2650, MOS 6502, Motorola 6800 1975: Signetics 2650, MOS 6502, Motorola 6800 1976: Zilog Z80 1976: Zilog Z80 1978: Intel 8086, Motorola 68000 1978: Intel 8086, Motorola 68000 1979: Intel 8088 1979: Intel 8088 1982: Intel 80286, Motorola 68020 1982: Intel 80286, Motorola 68020 1985: Intel 80386, Motorola 68020, AMD80386 1985: Intel 80386, Motorola 68020, AMD80386 1987: Motorola 68030 1987: Motorola 68030 1989: Intel 80486, Motorola 68040, AMD80486 1989: Intel 80486, Motorola 68040, AMD80486 1993: Intel Pentium, Motorola 68060, AMD K5, MIPS R10000 1993: Intel Pentium, Motorola 68060, AMD K5, MIPS R10000 1995: Intel Pentium Pro 1995: Intel Pentium Pro 1997: Intel Pentium II, AMD K6, PowerPC G3, MIPS R120007 1997: Intel Pentium II, AMD K6, PowerPC G3, MIPS R120007 1999: Intel Pentium III, AMD K6-2, PowerPC G4 1999: Intel Pentium III, AMD K6-2, PowerPC G4 2000: Intel Pentium 4, Intel Itanium 2, AMD Athlon XP, AMD Duron, MIPS 2000: Intel Pentium 4, Intel Itanium 2, AMD Athlon XP, AMD Duron, MIPS

R14000 R14000 2003: PowerPC G5 2003: PowerPC G5 2004: Intel Pentium M 2004: Intel Pentium M 2005: Intel Pentium D, Intel Extreme Edition con hyper threading, Intel 2005: Intel Pentium D, Intel Extreme Edition con hyper threading, Intel

Core Duo, AMD Athlon 64, AMD Athlon 64 X2, AMD Sempron 128. Core Duo, AMD Athlon 64, AMD Athlon 64 X2, AMD Sempron 128. 2006: Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Extreme, AMD Athlon FX 2006: Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Extreme, AMD Athlon FX 2007: Intel Core 2 Quad, AMD Quad Core, AMD Quad FX 2007: Intel Core 2 Quad, AMD Quad Core, AMD Quad FX 2008: Procesadores Intel y AMD con más de 8 núcleos. 2008: Procesadores Intel y AMD con más de 8 núcleos.

Intel 4004Intel 4004

Intel 8008Intel 8008

Signetics 2650, MOS 6502, Signetics 2650, MOS 6502, Motorola 6800 Motorola 6800

Zilog Z80Zilog Z80

Intel 8086, Motorola 68000Intel 8086, Motorola 68000

Intel 8088 Intel 8088

Intel 80286, Motorola 68020Intel 80286, Motorola 68020

Intel 80386, Motorola 68020, Intel 80386, Motorola 68020, AMD80386 AMD80386

Motorola 68030 Motorola 68030

Intel 80486, Motorola 68040, Intel 80486, Motorola 68040, AMD80486AMD80486

Intel Pentium, Motorola 68060, Intel Pentium, Motorola 68060, AMD K5, MIPS R10000AMD K5, MIPS R10000

Intel Pentium Pro Intel Pentium Pro

Intel Pentium II, AMD K6, Intel Pentium II, AMD K6, PowerPC G3, MIPS R120007PowerPC G3, MIPS R120007

Intel Pentium III, AMD K6-2, Intel Pentium III, AMD K6-2, PowerPC G4 PowerPC G4

Intel Pentium 4, Intel Itanium 2, AMD Intel Pentium 4, Intel Itanium 2, AMD Athlon XP, AMD Duron, MIPS R14000 Athlon XP, AMD Duron, MIPS R14000

PowerPC G5PowerPC G5

Intel Pentium M Intel Pentium M

Intel Pentium D, Intel Extreme Edition con hyper Intel Pentium D, Intel Extreme Edition con hyper threading, Intel Core Duo, AMD Athlon 64, AMD Athlon threading, Intel Core Duo, AMD Athlon 64, AMD Athlon

64 X2, AMD Sempron 12864 X2, AMD Sempron 128

Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Extreme, AMD Athlon FXExtreme, AMD Athlon FX

Intel Core 2 Quad, AMD Quad Intel Core 2 Quad, AMD Quad Core, AMD Quad FX Core, AMD Quad FX

Procesadores Intel y AMD con más Procesadores Intel y AMD con más de 8 núcleosde 8 núcleos

Funcionamiento Funcionamiento El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como

números binarios en la memoria principal. La ejecución de las números binarios en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:instrucciones se puede realizar en varias fases:

PreFetch, Pre lectura de la instrucción desde la memoria PreFetch, Pre lectura de la instrucción desde la memoria principal, principal,

Fetch, envío de la instrucción al decodificador, Fetch, envío de la instrucción al decodificador, Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué

instrucción es y por tanto qué se debe hacer, instrucción es y por tanto qué se debe hacer, Lectura de operandos (si los hay), Lectura de operandos (si los hay), Ejecución, Ejecución, Escritura de los resultados en la memoria principal o en los Escritura de los resultados en la memoria principal o en los

registros. registros. Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU,

dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador se un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador se conecta a un oscilador, normalmente un cristal de cuarzo capaz conecta a un oscilador, normalmente un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo.varios ciclos (o pulsos) en un segundo.

Velocidad Velocidad Actualmente se habla de frecuencias de Gigaherzios Actualmente se habla de frecuencias de Gigaherzios

(GHz.), o de Megaherzios (MHz.). Lo que supone (GHz.), o de Megaherzios (MHz.). Lo que supone miles de millones o millones, respectivamente, de miles de millones o millones, respectivamente, de ciclos por segundo. El indicador de la frecuencia de ciclos por segundo. El indicador de la frecuencia de un microprocesador es un buen referente de la un microprocesador es un buen referente de la velocidad de proceso del mismo, pero no el único. velocidad de proceso del mismo, pero no el único. La cantidad de instrucciones necesarias para llevar La cantidad de instrucciones necesarias para llevar a cabo una tarea concreta, así como la cantidad de a cabo una tarea concreta, así como la cantidad de instrucciones ejecutadas por ciclo ICP, son los otros instrucciones ejecutadas por ciclo ICP, son los otros dos factores que determinan la velocidad de la CPU. dos factores que determinan la velocidad de la CPU. La cantidad de instrucciones necesarias para La cantidad de instrucciones necesarias para realizar una tarea depende directamente del juego realizar una tarea depende directamente del juego de instrucciones disponible, mientras que ICP de instrucciones disponible, mientras que ICP depende de varios factores, como el grado de depende de varios factores, como el grado de supersegmentación y la cantidad de unidades de supersegmentación y la cantidad de unidades de proceso o "pipelines" disponibles, entre otros. La proceso o "pipelines" disponibles, entre otros. La cantidad de instrucciones necesarias para realizar cantidad de instrucciones necesarias para realizar una tarea depende directamente del juego de una tarea depende directamente del juego de instrucciones.instrucciones.

Bus de datos Bus de datos El microproceador lee y escribe datos en la memoria principal y El microproceador lee y escribe datos en la memoria principal y

en los dispositivos de entrada/salida. Estas transferencias se en los dispositivos de entrada/salida. Estas transferencias se realizan a través de un conjunto de conductores que forman el realizan a través de un conjunto de conductores que forman el bus de datos. El número de conductores suele ser potencia de 2. bus de datos. El número de conductores suele ser potencia de 2. Hay buses de 4, 8, 16, 32, 64, ... conductores. Los modelos de la Hay buses de 4, 8, 16, 32, 64, ... conductores. Los modelos de la familia x86, a partir del 80386, trabajan con bus de datos de 32 familia x86, a partir del 80386, trabajan con bus de datos de 32 bits, y a partir del Pentium con bus de 64 bits. Pero los bits, y a partir del Pentium con bus de 64 bits. Pero los microprocesadores de las tarjetas gráficas, que tienen un mayor microprocesadores de las tarjetas gráficas, que tienen un mayor volumen de procesamiento por segundo, se ven obligados a volumen de procesamiento por segundo, se ven obligados a aumentar este tamaño, y así tenemos hoy en día aumentar este tamaño, y así tenemos hoy en día microprocesadores gráficos que trabajan con datos de 128 ó 256 microprocesadores gráficos que trabajan con datos de 128 ó 256 bits. Estos dos tipos de microprocesadores no son comparables, bits. Estos dos tipos de microprocesadores no son comparables, ya que ni su juego de instrucciones ni su tamaño de datos son ya que ni su juego de instrucciones ni su tamaño de datos son parecidos y por tanto el rendimiento de ambos no es comparable parecidos y por tanto el rendimiento de ambos no es comparable en el mismo ámbito.en el mismo ámbito.

La arquitectura x86 se ha ido ampliando a lo largo del tiempo a La arquitectura x86 se ha ido ampliando a lo largo del tiempo a través de conjuntos de operaciones especializadas denominadas través de conjuntos de operaciones especializadas denominadas "extensiones", las cuales han permitido mejoras en el "extensiones", las cuales han permitido mejoras en el procesamiento de tipos de información específica. Este es el caso procesamiento de tipos de información específica. Este es el caso de las extensiones MMX y SSE de Intel, y sus contrapartes, las de las extensiones MMX y SSE de Intel, y sus contrapartes, las extensiones 3DNow! de AMD. A partir de 2003, el procesamiento extensiones 3DNow! de AMD. A partir de 2003, el procesamiento de 64 bits fue incorporado en los procesadores de arquitectura de 64 bits fue incorporado en los procesadores de arquitectura x86 a través de la extensión AMD64 y posteriormente con la x86 a través de la extensión AMD64 y posteriormente con la extensión EM64T en los procesadores AMD e Intel extensión EM64T en los procesadores AMD e Intel respectivamente.respectivamente.

Zócalos Zócalos El zócalo o socket es una matriz de pequeños El zócalo o socket es una matriz de pequeños

agujeros ubicados en una placa madre, es la base agujeros ubicados en una placa madre, es la base donde encajan, sin dificultad, los pines de un donde encajan, sin dificultad, los pines de un microprocesador. Esta matriz permite la conexión microprocesador. Esta matriz permite la conexión entre el microprocesador y el resto del equipo. En entre el microprocesador y el resto del equipo. En las primeras computadoras personales el las primeras computadoras personales el microprocesador venía directamente soldado a la microprocesador venía directamente soldado a la placa base, pero la aparición de una amplia gama placa base, pero la aparición de una amplia gama de microprocesadores llevó a la creación de los de microprocesadores llevó a la creación de los zócalos.zócalos.

En general cada familia de microprocesadores En general cada familia de microprocesadores requiere un tipo distinto de zócalo, ya que existen requiere un tipo distinto de zócalo, ya que existen diferencias en el número de pines, su disposición diferencias en el número de pines, su disposición geométrica y la interconexión requerida con los geométrica y la interconexión requerida con los componentes de la placa base. Por tanto, no es componentes de la placa base. Por tanto, no es posible conectar un determinado microprocesador a posible conectar un determinado microprocesador a una placa base diseñada para otro.una placa base diseñada para otro.

COMO COLOCAR UN MICROPROCESADOR COMO COLOCAR UN MICROPROCESADOR Y SU CORRESPONDIENTE DISIPADOR Y SU CORRESPONDIENTE DISIPADOR

La colocación del microprocesador es una operación La colocación del microprocesador es una operación que si bien es muy fácil (quizás la que mas), que si bien es muy fácil (quizás la que mas), también es muy delicada, por lo que debemos también es muy delicada, por lo que debemos hacerla con muchisimo cuidado. hacerla con muchisimo cuidado.

Actualmente existen dos tipos diferentes de socket. Actualmente existen dos tipos diferentes de socket. SOCKET 775, que es el utilizado por INTEL y SOCKET SOCKET 775, que es el utilizado por INTEL y SOCKET

AM2, que es el utilizado por AMD. También existe el AM2, que es el utilizado por AMD. También existe el SOCKET 939 de AMD, pero a efectos de colocación SOCKET 939 de AMD, pero a efectos de colocación es exactamente igual que el AM2. es exactamente igual que el AM2.

También vamos a explicar la correcta colocación del También vamos a explicar la correcta colocación del disipador, ya que es fundamental para la instalación disipador, ya que es fundamental para la instalación del microprocesador, puesto que sin este NO del microprocesador, puesto que sin este NO PODEMOS encender nuestro ordenador. PODEMOS encender nuestro ordenador.

Como siempre, nos liberamos de cualquier carga Como siempre, nos liberamos de cualquier carga estática que podamos tener (por el simple estática que podamos tener (por el simple procedimiento de tocar un grifo) y tenemos sumo procedimiento de tocar un grifo) y tenemos sumo cuidado en no tocar ni los contactos del cuidado en no tocar ni los contactos del microprocesador ni los del zócalo. microprocesador ni los del zócalo.

Otros usos Otros usos También se suele llamar También se suele llamar

popularmente popularmente CPUCPU a la caja de la a la caja de la computadora donde van alojados los computadora donde van alojados los componentes básicos del mismo, es componentes básicos del mismo, es decir, además de la CPU en sí, la decir, además de la CPU en sí, la placa base, las tarjetas de placa base, las tarjetas de expansión, el disco duro, la fuente de expansión, el disco duro, la fuente de alimentación, etcétera.alimentación, etcétera.

Sabías que Sabías que Para el 2010, Intel desea lanzar al Para el 2010, Intel desea lanzar al

mercado procesadores de 32 mercado procesadores de 32 núcleos. núcleos.

FinFin