martes, 24 de julio de 2012
La evolución del microprocesador
El
microprocesador es producto surgido de la evolución de distintas tecnologías
predecesoras, básicamente, de la computación y de la tecnología de
semiconductores. El inicio de esta última data de mitad de la década de 1950;
estas tecnologías se fusionaron a principios de los años 70, produciendo el
primer microprocesador. Dichas tecnologías iniciaron su desarrollo a partir de
la segunda guerra mundial; en este tiempo los científicos desarrollaron
computadoras específicas para aplicaciones militares. En la posguerra, a
mediados de la década de 1940, la computación digital emprendió un fuerte
crecimiento también para propósitos científicos y civiles. La tecnología
electrónica avanzó y los científicos hicieron grandes progresos en el diseño de
componentes de estado sólido (semiconductores). En 1948 en los laboratorios
Bell crearon el transistor.
En
los años 1950, aparecieron las primeras computadoras digitales de propósito
general. Se fabricaron utilizando tubos al vacío o bulbos como componentes
electrónicos activos. Módulos de tubos al vacío componían circuitos lógicos
básicos, tales como compuertas y flip-flops. Ensamblandolos en módulos se
construyó la computadora electrónica (la lógica de control, circuitos de
memoria, etc.). Los tubos de vacío también formaron parte de la construcción de
máquinas para la comunicación con las computadoras.
Para la construcción de un circuito sumador
simple se requiere de algunas compuertas lógicas. La construcción de una
computadora digital precisa numerosos circuitos o dispositivos electrónicos. Un
paso trascendental en el diseño de la computadora fue hacer que el dato fuera
almacenado en memoria. Y la idea de almacenar programas en memoria para luego
ejecutarlo fue también de fundamental importancia (Arquitectura de von
Neumann).
La
tecnología de los circuitos de estado sólido evolucionó en la década de 1950.
El empleo del silicio, de bajo costo y con métodos de producción masiva,
hicieron del transistor el componente más usado para el diseño de circuitos
electrónicos. Por lo tanto el diseño de la computadora digital tuvo un gran
avance con el reemplazo del tubo al vacío por el transistor, a finales de la
década de 1950.
A
principios de la década de 1960, el estado de arte en la construcción de
computadoras de estado sólido sufrió un notable avance; surgieron las
tecnologías en circuitos digitales como: RTL (Lógica Transistor Resistor), DTL
(Lógica Transistor Diodo), TTL (Lógica Transistor Transistor), ECL (Lógica
Complementada Emisor).
A
mediados de los años 1960 se producen las familias de circuitos de lógica
digital, dispositivos integrados en escala SSI y MSI que corresponden a baja y
mediana escala de integración de componentes. A finales de los años 1960 y principios de los 70 surgieron los
sistemas a alta escala de integración o LSI. La tecnología LSI fue haciendo
posible incrementar la cantidad de componentes en los circuitos integrados. Sin
embargo, pocos circuitos LSI fueron producidos, los dispositivos de memoria
eran un buen ejemplo.
Las
primeras calculadoras electrónicas requerían entre 75 y 100 circuitos
integrados. Después se dio un paso importante en la reducción de la
arquitectura de la computadora a un circuito integrado simple, resultando uno
que fue llamado microprocesador, unión de las palabras «Micro» del griego
μικρο-, «pequeño», y procesador. Sin embargo, es totalmente válido usar el
término genérico procesador, dado que con el paso de los años, la escala de
integración se ha visto reducida de micrométrica a nanométrica; y además, es,
sin duda, un procesador.
El
primer microprocesador fue el Intel 4004,1 producido en 1971. Se desarrolló
originalmente para una calculadora, y resultó revolucionario para su época.
Contenía 2.300 transistores, era un microprocesador de arquitectura de 4 bits
que podía realizar hasta 60.000 operaciones por segundo, trabajando a una
frecuencia de reloj de alrededor de 700KHz.
El
primer microprocesador de 8 bits fue el Intel 8008, desarrollado a mediados de
1972 para su uso en terminales informáticos. El Intel 8008 integraba 3300
transistores y podía procesar a frecuencias máximas de 800Khz.
El
primer microprocesador realmente diseñado para uso general, desarrollado en
1974, fue el Intel 8080 de 8 bits, que contenía 4500 transistores y podía
ejecutar 200.000 instrucciones por segundo trabajando a alrededor de 2MHz.
Los
primeros microprocesadores de 16 bits fueron el 8086 y el 8088, ambos de Intel.
Fueron el inicio y los primeros miembros de la popular arquitectura x86,
actualmente usada en la mayoría de los computadores. El chip 8086 fue
introducido al mercado en el verano de 1978, en tanto que el 8088 fue lanzado
en 1979. Llegaron a operar a frecuencias mayores de 4Mhz.
El
microprocesador elegido para equipar al IBM Personal Computer/AT, que causó que
fuera el más empleado en los PC-AT compatibles entre mediados y finales de los
años 80 fue el Intel 80286 (también conocido simplemente como 286); es un
microprocesador de 16 bits, de la familia x86, que fue lanzado al mercado en
1982. Contaba con 134.000 transistores. Las versiones finales alcanzaron
velocidades de hasta 25 MHz.
Uno
de los primeros procesadores de arquitectura de 32 bits fue el 80386 de Intel,
fabricado a mediados y fines de la década de 1980; en sus diferentes versiones
llegó a trabajar a frecuencias del orden de los 40Mhz.
El
microprocesador DEC Alpha se lanzó al mercado en 1992, corriendo a 200 MHz en
su primera versión, en tanto que el Intel Pentium surgió en 1993 con una
frecuencia de trabajo de 66Mhz. El procesador Alpha, de tecnología RISC y
arquitectura de 64 bits, marcó un hito, declarándose como el más rápido del
mundo, en su época. Llegó a 1Ghz de frecuencia hacia el año 2001. Irónicamente,
a mediados del 2003, cuando se pensaba quitarlo de circulación, el Alpha aun
encabezaba la lista de los microprocesadores más rápidos de Estados Unidos.2
Los
microprocesadores modernos tienen una capacidad y velocidad mucho mayores,
trabajan en arquitecturas de 64 bits, integran más de 700 millones de
transistores, como es en el caso de las serie Core i7, y pueden operar a frecuencias
normales algo superiores a los 3GHz (3000MHz).
microprocesador: constitucion, funcionamiento y rendimiento
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 a la placa base de la computadora.
Normalmente, para su correcto y estable funcionamiento, se le adosa 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 fuerzan la expulsión del calor absorbido por el disipador;
entre éste último y la cápsula del microprocesador suele colocarse pasta
térmica para mejorar la conductividad térmica. 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 su 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.
Que es un Microprocesador
El microprocesador (o
simplemente procesador) 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.
Es el encargado de ejecutar los programas;
desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta
instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones
aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir,
las lógicas binarias y accesos a memoria.
Suscribirse a:
Entradas (Atom)