DIAPOSITIVA N° 2

MICROPROCESADORES

Es un conjunto de circuitos commplejos,integrados por componentes electronicos microscopicos encapsulados en un pequeño chip ( Cápsulas de plástico que integran terminales con una gran cantidad de
diodos , resistencias, capacitores entre otros).
Se encarga de la coordinación y dirección de todas las operaciones que se llevan a cabo entre los dispositivos de la computadora; la memoria RAM, las unidades de Disco Duro, la ejecución de los programas, el control de los puertos de comunicación, las operaciones matemáticas.
En la actualidad se visiona que los nuevos procesadores estarían basados en Computación Cuantica.



TECNOLOGIA DE MICROPROCESADORES:

Dentro de la arquitectura tradicional de los microprocesadores, se encuentran los llamodos CISC (Complex Instruction Set Code – Conjunto de códigos de Instrucciones Complejas)
Estos son las arquitecturas de los microprocesadores que normalmente se usan en la PC. Desde la aparición del 8088 hasta el último procesador disponible para las computadoras personales, han crecido enormemente sus capacidades de velocidad de procesamiento y la cantidad instrucciones soportadas. Sin embargo esta potencia de cálculo tiene un alto costo para la tecnología: Cada vez más componentes Internos, más consumo de energía y mucho calor generado.

Debido a esto último, los procesadores actuales necesitan refrigeración forzada con radiadores de calor y micro ventiladores (Coolers)
Otra tecnología existente es la RISC (Reduced Instruction Set Code – Conjunto de códigos de instrucciones reducidos)
Como su nombre lo indica, esta clase de microprocesadores utiliza un pequeño conjunto de instrucciones sencillas. Debido a esto, la cantidad de instrucciones que un programa debe utilizar para resolver un problema, es en promedio de por lo menos un 20% a un 30% superior comparativamente al CISC.

Para comprender esto, mejor supongamos que deseamos realizar la operación de 25x5 y tenemos dos tipos de calculadora una que suma y otra que multiplica. La primera resuelve la operación (25x5=125) y la segunda deberá realizar una suma repetidamente. Es decir, utilizar mas instrucciones para hallar el resultado (25+25+25+25+25=125).
A pesar de que esto parezca una desventaja, soluciona otras problemas. La menor complejidad interna de estos microprocesadores, se traduce en menor cantidad de componentes internos y por consiguiente menor consumo de energía y menor calor generado

Por eso un microprocesador RISC puede funcionar mucho más rápido y ser un 500% más eficiente que un CISC.
La era de los RISC comenzó a utilizarse por IBM desde 1974 y ha alcanzado a todos los fabricantes de microprocesadores: AMD, Intel, MIPS, Motorola, entre otros. Son utilizados por fabricantes de computadores como: Apple, DEC, HP, IBM, SUN etc.



Definición de CPU, GPU y VPU

Las tres siglas hacen referencia al microprocesador, sin embargo se utilizan en actividades distintas:
CPU: es Central Process Unity ó Unidad Central de Proceso, siendo el microprocesador principal que utiliza la computadora en su conjunto de datos en general.
GPU / VPU : Significa Graphic Process Unity ó Unidad de Proceso de gráfico . Video Process Unity o Unidad de Proceso de Video. Se refiere a un procesador independiente del principal que se encarga del proceso de gráficos y videos. Liberando de esta carga a la CPU. Puede estar integrado a la tarjeta madre, una tarjeta acelerado de gráficos o en la estructura del procesador principal.

Cooprocesador Matemático: Es un chip independiente que contiene un circuito de apoyo para el microprocesador, su función era encargarse de liberarlo de las operaciones aritméticas y así el microprocesador se encarga de los demás procesos y hacer más eficiente el sistema.
Estos se vendían de manera independiente pero en el lanzamiento de lso modelos de Intel® 486 DX (1989), se integró al cuerpo del microprocesador.



Marcas Microprocesadors

1.- AMD®: Significa ("American Micro Devices"), que traducido significa micro dispositivos Americanos. Es una empresa integrada en el año de 1976, dedicada inicialmente a fabricar microprocesadores idénticos a los de la empresa Intel®, pero esta última patentó sus productos, por lo que AMD® comenzó a diseñar los propios con muy excelentes resultados, actualmente desarrolla también tecnologías propietarias para tarjetas de video.

2.- Intel®: Significa ("INT egrated EL ectronics"), que significa electrónicos integrados. Estaempresa se forma en el año de 1968 en el Sillicon Valley de California en EUA, actualmente desarrolla también tecnologías propietarias para tarjetas de video y Main Board.

Cyrix®: Esta marca dominaba en tercer lugar las ventas, pero actualmente se ha quedado muy relegada por la popularidad que adquirió AMD®; así que fue absorbida por laempresa Via Technologies®. Actualmente hay una línea moderna de productos de esta marca que poco a poco se intenta colocar en el mercado de las Desktop y de las Netbook.



Modelo de los Microprocesadores

El modelo: es la subdivisión de los microprocesadores. Los modelos regularmente se referirán a una versión completa del producto ó a otra mas austera. La austera se refiere a que contiene menor cantidad de memoria caché L2 integrada dentro del circuito, por lo que es mas lento en acceder a ciertos datos e instrucciones.

1.- Para la marca AMD®: podemos encontrar principalmente el modelo Athlon y Phenom, mientras que las versiones austeras son Duron y Sempron.
Ejemplo de ello:
+ Modelo austero: microprocesador AMD® Sempron, modelo LE-1250, velocidad de 2.2 GHz, memoria caché de 512 KB, para Socket 940 AM2.
+ Modelo completo: microprocesador AMD® Phenom, modelo 9850 X4, velocidad de 2.5 GHz, memoria caché de 4 MB L2 y L3, para socket AM2.
2.- Para la marca Intel®: los modelos completos son Pentium y las versiones austeras son Celeron.
Ejemplo de ello:
+ Modelo austero: microprocesador Intel® Celeron D, modelo Dual Core, velocidad de 1.6 GHz, memoria caché de 512 KB, FSB de 800 MHz, para Socket 775.
+ Modelo completo: microprocesador Intel® Pentium 4, modelo E 6750, velocidad de 2.66 GHz, memoria caché de 4 MB, FSB de 1333 MHz, para socket 775.



Velocidad Interna (GT/s GHz y MHz)

La unidad GT/s: es una variable utilizada en microprocesadores Intel® de nueva generación denominada iX (la familia ó gama i3, i5, i7 e i9), la cuál significa ("GigaTransferences/second") ó GigaTransferencias/segundo. En la práctica, los GT´s se refieren a los datos que se están enviando y recibiendo simultáneamente de manera efectiva y no hay que confundirla con la velocidad en GigaHertz (GHz).
      Ejemplo de ello se encuentra en la siguiente tabla:

La velocidad: esta variable se refiere al máximo número de procesos por segundo que es capaz de realizar el microprocesador. Su unidad de medida es el Hertz (Hz). Actualmente se utilizan múltiplos como el MegaHertz y el GigaHertz (GHz) debido a la gran capacidad que pueden llegar a desarrollar.
 
Actualmente, los microprocesadores pueden desarrollar hasta 3.6 GHz es decir 3600 MHz de velocidad interna, mientras que los primeros microprocesadores comerciales (año 1982), tenían una velocidad de 8 MHz.

A finales de Julio de 2010, la marca de procesadores Intel®, anuncia que ha desarrollado tecnología capaz de alcanzar velocidades de proceso muy superiores a lo que conocemos hoy en día, ya que la velocidad máxima que se puede lograr con el uso de la tecnología actual no se puede superar en 10 GHz. Su desarrollo está basado en la utilización de fotónica de silicio (el láser y fibra óptica básicamente) también llamada "Avalanche Photodetector (APD)", dentro de sus procesadores, con un límite teórico de hasta 340 GHz.


Tabla de Velocidad CPU

El frontal Side Bus FSB

Tecnología FSB: ("Frontal Side Bus") que significa transporte frontal interno, que para el caso de los microprocesadores se refiere a la velocidad máxima con la que es capaz de transmitirdatos con la tarjeta principal ("Motherboard") y el sistema en general.

El FSB en términos físicos se trata de una serie de líneas eléctricas interconectadas de modo paralelo, implementado por la marca Intel®; actualmente todos los dispositivos tienden a utilizar el modo serial, por lo que este tipo de tecnología genera cuellos de botella en los nuevos equipos de alta capacidad de proceso. Por este motivo la empresa AMD® desarrolló a partir de 2001 una nueva tecnología denominada HT "Hypertransport".
 La unidad de medida para el FSB del microprocesador es el MegaHertz (MHz), actualmente las velocidades se encuentran entre los 800, 1066 y 1333 MHz.
Ejemplo de ello es:
     + Microprocesador Intel® Pentium 4, modelo E 6750, velocidad de 2.66 GHz, memoria caché de 4 MB, FSB de 1333 MHz, para socket 775. (Agosto de 2008).

Tecnología HT: ("HyperTransport") significa Hiper-transportación; se trata de una tecnología desarrollada por AMD® en 2001 en sustitución del FSB clásico, la cuál implementa un bus serial con controlador de memorias independiente que permite la conexión directa con la memoria RAM sin necesidad del uso del NorthBridge de la tarjeta principal ("Motherboard"), es utilizado en microprocesadores basados en arquitectura de 64 bits.
Ejemplo de ello es:
      + Microprocesador marca AMD®, modelo Phenom 8450 X3, frecuencia 2.1 GHz, L2 3.5 MB, para socket AM2.

Tecnología QPI: ("QuickPath Interconnect") significa interconexión de ruta sencilla; se trata de tecnología desarrollada por Intel® en contraposición a la tecnología HT de AMD®, la cual consiste en un controlador de memoria que permite el control de memoria RAM directamente desde el microprocesador. La unidad de medida utilizada en esta nueva gama de productos es la unidad GT/s, lo cuál significa literalmente GigaTransferencias/segundo. Esta tecnología coexiste aún con FSB.
Ejemplo de ello es:
      + Microprocesador marca Intel®, modelo i7 920 Quad, frecuencia 2.66 GHz, 4.8 GT/s, caché 8 MB, para socket 1366.



Procesador de 32 y 64 bits

Los bits en la nomenclatura del microprocesador, se tratan del ancho de palabra que puede transmitir de manera simultánea, por lo tanto entre mayor sea la capacidad, mayor eficiencia tendrá al momento de recibir y enviar información. Esto es, si tenemos que el bus (líneas eléctricas por las que fluyen los datos), podía enviar 32 bits, ahora es posible que se envíen 64 bits al mismo tiempo, esto es "ensanchar" el bus.

     La tecnología de 64 bits era usada por servidores, sin embargo la apuesta de las empresas fabricantes, es aplicar a las computadoras domésticas, lo que hasta hace poco se utilizaba solo en equipos de muy alto rendimiento, por lo que se ha roto la barrera de los 4 GB de memoria RAM y es posible en teoría alcanzar hasta 16, 000, 000, 000 de GB de RAM, además de aumentar las capacidades matemáticas, entre otras mejoras.

     Inclusive los sistemas operativos modernos como Microsoft® Windows Vista ó Microsoft® Windows 7  tienen dos versiones para ser instaladas en los equipos de 32 bits y 64 bits, así mismo hay microprocesadores duales que tienen ambas características y permiten elegir que modo utilizar.



Memoria Caché L1, L2 y L3

Caché: es una memoria tipo SRAM, basada en transistores y por ello es muy veloz. Es intermedia entre el microprocesador y la memoria RAM, esta memoria guarda los datos utilizados frecuentemente y evita volver a buscarlos en la memoria RAM ya que está es relativamente lenta, por lo que se agilizan los procesos. Su unidad de medida es en Megabytes (MB).
    
En el caso de los microprocesadores, estos integran de 1 a 3 tipos de memoria caché denominadas L1, L2 y L3, que significan ("Level X") ó traducido es nivel 1, nivel 2 y nivel 3.
     + Memoria L1: se encuentra integrada dentro de los circuitos del microprocesador y eso la hace más cara y más complicado en el diseño, pero también mucho más eficiente por su cercanía al microprocesador, ya que funciona a la misma velocidad que él. Esta a su vez se subdivide en 2 partes.
- L1 DC: ("Level 1 date cache"): se encarga de almacenar datos usados frecuentemente y cuando sea necesario volver a utilizarlos, inmediatamente los utiliza, por lo que se agilizan los procesos.
L1 IC: ("Level 1 instruction cache"): se encarga de almacenar instrucciones usadas frecuentemente y cuando sea necesario volver a utilizarlas, inmediatamente las recupera, por lo que se agilizan los procesos.
     + Memoria L2: esta anteriormente se encontraba en tarjetas de memoria, para ser insertada en una ranura especial de la tarjeta principal (Motherboard) y funciona a la velocidad de trabajo de la misma. Actualmente la memoria L2 viene integrada en el microprocesador, se encarga de almacenar datos de uso frecuente y agilizar los procesos; determina por mucho si un microprocesador es la versión completa ó un modelo austero. Pueden contar con una capacidad de almacenamiento Caché de 8 MB, 9 MB en procesadores AMD® e Intel® y hasta 12 MB en procesadores Intel®.
     + Memoria L3: esta memoria es un tercer nivel que utilizaron primero los procesadores de la firma AMD® y posteriormente Intel®. Con este nivel de memoria se agiliza el acceso a datos e instrucciones que no fueron localizadas en L1 ó L2. Si no se encuentra el dato en ninguna de las 3, entonces se accederá a buscarlo en la memoria RAM. Pueden contar con una capacidad de almacenamiento Caché de hasta 8 Mb y 9 Mb sumando L2+L3 en el caso de la nomenclatura AMD®.



Partes Físicas externas de la CPU

El microprocesador en sí es un chip, que tiene una base que integra conectores tipo pin ó solamente contactos planos. Por el mismo avance en las velocidades de los microprocesadores, actualmente necesitan otros dispositivos de apoyo que son los disipadores de calor y los ventiladores, ya que en caso de faltar estos, el microprocesador envía una señal para que el equipo se apague repentinamente y así evitar que se queme.
El disipador: es una pieza metálica con formas variadas; este se encarga de absorber el calor generado por el ventilador y disiparlo al ambiente. Es importante mencionar que entre el procesador y el disipador se debe colocar un silicón especial, que transfiere de manera más eficiente el calor entre las 2 piezas, además de evitar el contacto directo entre las 2 piezas calientes.
El ventilador: se encarga de aplicar aire fresco al disipador y enfriarlo, permitiendo que absorba mas calor proveniente del microprocesador.
Enfriamiento por agua: son sistemas similares al funcionamiento de un radiador automotriz, esto es, cuentan con un sistema basado en el movimiento de agua, impulsada por una pequeña bomba que la hace circular por unos pequeños tubos dentro del disipador. El agua absorbe el calor dentro del disipador y en la parte externa cuenta con un ventilador que la enfría y se repite el ciclo. Para más información sobre enfriamiento basado en agua



DIVICION INTERNA (ALU Y UNIDAD DE CONTROL)


Internamente un microprocesador cuenta con 2 partes muy esenciales:
ALU: significa ("Aritmetic - Logic Unit") que traducido es unidad aritmética y lógica. Esta se encarga de realizar todas aquellas operaciones necesarias como cálculos de operaciones (multiplicaciones, divisiones, sumas, etc.) y comparaciones entre valores (mayor que, menor que, igual que, etc.).

Unidad de control: esta se encarga de organizar y manejar todos los procesos tales como interpretar contenidos de las posiciones de la memoria RAM y memoria ROM, control de puertos, acceso a unidades de disco, ejecución de las instrucciones del software, entre otras.



PROCESADORES CON TARGETA DE VIDEO INTEGRADA

La tecnología "Sandy Bridge", se refiere procesadores de la firma Intel® que integran dentro de su arquitectura, un procesador especializado totalmente en el manejo de gráficos (GPU) independientemente del número de núcleos; este GPU puede alcanzar una frecuencia de hasta 850 MHz, es importante mencionar que para el aprovechamiento de esta tecnología, la tarjeta principal (Motherboard), debe de ser compatible y generalmente esta deberá tener una alta capacidad de memoria RAM (hasta 32 Gb).
      Ejemplo: Microprocesador Intel® Modelo i7 2600, Quad Core, velocidad 3.40 GHz, tecnología "Sandy Bridge" para zócalo 1155.



PROCESADORES MULTICORE O PROCESADOR DE VARIOS NUCLEOS

Al llegar al límite de los 4 Ghz, los procesadores tienden a generar demasiado calor, de tal forma que no es posible enfriarlos de manera tradicional y ello conlleva a uso de sistemas más complejos de ventilación que aumentarían el costo de los equipos, haciéndose poco rentables, entre otros factores. La tendencia ha sido la de integrar en un solo microprocesador, varios núcleos (Cores), capaces de procesar paralelamente los datos, sin aumentar la velocidad de proceso, pero haciendo más eficiente el mismo, además de reducir de manera considerable el calor producido, ya que cada uno lleva procesos diferentes y no los concentran en un sólo núcleo.
       a) Un núcleo (MonoCore): 1 núcleo (X1).
      b) Dos ó mas núcleos (Multicore): 2 núcleos (Core Duo/Dual Core/X2), 3 núcleos (TriCore/X3), 4 núcleos (Quad Core/X4) y hasta 6 núcleos (X6), en los actuales procesadores.
       Ejemplo: Microprocesador marca AMD®, modelo Phenom 21090T X6*, frecuencia 3.2 GHz, L2+L3 9 MB, para socket AM3. (*Indica la presencia de 6 núcleos).



Referencias

1 http://www.monografias.com/trabajos28/mantenimiento-pc/mantenimiento-pc.shtml

2 http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/conceptos-basicos-pc/conceptos-basicos-pc.pdf

3 Manual de la carrera: Técnico en Hardware de PC. Centro de Capacitación internacional de Microsoft