El microprocesador,o simplemente procesador,es el circuito integradocentraly más complejo de una computadora u ordenador; a modo de ilustración, sele suele asociar por analogía como el "cerebro" de una computadora.
El procesador es un circuito integrado constituido por millones decomponentes electrónicos integrados. Constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC catalogado como microcomputador.
Desde el punto de vista funcional es, básicamente,el encargado de realizar toda operación aritmético-lógica, de control y decomunicación con el resto de los componentes integrados que conforman un PC,siguiendo el modelo base de Von Neumann. También es el principal encargadode ejecutar los programas, sean de usuario o de sistema; sólo ejecutainstrucciones programadas a muy bajo nivel, realizando operaciones elementales,básicamente, las aritméticas y lógicas, tales como sumar, restar, multiplicar,dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.
Esta unidad central de procesamiento estáconstituida, esencialmente, por registros, una unidad de control y una unidad aritmético lógica(ALU), aunque actualmente todomicroprocesador también incluye una unidad de cálculo en coma flotante, (también conocida como"co-procesador matemático"), que permite operaciones por hardware connúmeros decimales, elevando por ende notablemente la eficiencia que proporcionasólo la ALU con el cálculo indirecto a través delos clásicos números enteros.
El microprocesador está conectado,generalmente, mediante un zócalo específico a la placa base. Normalmente para su correcto yestable funcionamiento, se le adosa un sistema de refrigeración, que consta deun disipador de calor fabricado en algún material de altaconductividad térmica,como cobre o aluminio, y de uno o más ventiladores que fuerzan la expulsión del calorabsorbido por el disipador; entre éste último y la cápsula del microprocesadorsuele colocarse pasta térmica para mejorar la conductividad térmica.Existen otros métodos más eficaces, como la refrigeración líquida oel uso de células peltier para refrigeración extrema, aunqueestas técnicas se utilizan casi exclusivamente para aplicaciones especiales,tales como en las prácticas de overclocking.
La "velocidad" delmicroprocesador suele medirse por la cantidad de operaciones por ciclo de relojque puede realizar y en los ciclos por segundo que este último desarrolla, otambién en MIPS. Está basada en la denominada frecuencia de reloj (oscilador). La frecuencia de reloj semide hercios, pero dada su elevada cifra se utilizan múltiplos,como el megahercio o el gigahercio.
Cabe destacar que la frecuencia de reloj noes el único factor determinante en el rendimiento, pues sólo se podría hacercomparativa entre dos microprocesadores de una misma microarquitectura.
Es importante notar que la frecuencia dereloj efectiva no es el producto de la frecuencia de cada núcleo físico delprocesador por su número de núcleos, es decir, uno de 3 GHz con 6 núcleosfísicos nunca tendrá 18 GHz, sino 3 GHz, independientemente de su número denúcleos.
Hay otros factores muy influyentes en elrendimiento, como puede ser su memoria caché, su cantidad de núcleos, sean físicos o lógicos, elconjunto de instrucciones quesoporta, su arquitectura, etc; por lo que sería difícilmente comparable elrendimiento de dos procesadores distintos basándose sólo en su frecuencia dereloj.
Un computador de alto rendimiento puede estarequipado con varios microprocesadores trabajando en paralelo, y unmicroprocesador puede, a su vez, estar constituido por varios núcleos físicos ológicos. Un núcleo físico se refiere a una porción interna del microprocesador cuasi-independienteque realiza todas las actividades de una CPU solitaria, un núcleo lógico es lasimulación de un núcleo físico a fin de repartir de manera más eficiente elprocesamiento.
Estos últimos años ha existido una tendenciade integrar el mayor número de elementos de la PC dentro del propio procesador,aumentando así su eficiencia energética y su rendimiento. Una de las primerasintegraciones, fue introducir la unidad de coma flotante dentrodel encapsulado, que anteriormente era un componente aparte y opcional situadotambién en la placa base, luego se introdujo también elcontrolador de memoria, y más tarde un procesador gráfico dentrode la misma cámara, aunque no dentro del mismo encapsulado. Posteriormente sellegaron a integrar completamente en el mismo encapsulado (die).
Respecto a esto último, compañías tales como Intel ya planeanintegrar el puente sur dentro del microprocesador, eliminandocompletamente ambos circuitos auxiliares dela placa.
También la tendencia general, más allá delmercado del PC, es integrar varios componentes en un mismo chip paradispositivos tales comoTablet PC, teléfonos móviles,videoconsolas portátiles, etc. A estos circuitos integrados "todo enuno" se los conoce como system on a chip; por ejemplo nVidiaTegra o Samsung Hummingbird, ambos integran microprocesador, unidad de procesamiento gráfico y controlador de memoria dentro de un mismo circuito integrado.
La evolución del microprocesador
El microprocesador es producto dela evolución de distintas tecnologías predecesoras, surgido de la computación yla tecnología semiconductora; en los inicios no existían los procesadores talcomo los conocemos hoy. El inicio de su desarrollo data de mitad de la décadade 1950; estas tecnologías se fusionaron a principios de los años 70,produciendo el primer microprocesador.
Tales tecnologías iniciaron sudesarrollo a partir de la segunda guerra mundial; en este tiempo loscientíficos desarrollaron computadoras específicas para aplicaciones militares.En la posguerra, a mediados de la década de 1940, la computación digitalemprendió un fuerte desarrollo también para propósitos científicos y civiles.
La tecnología de circuitoselectrónicos avanzó y los científicos hicieron grandes progresos en el diseñode componentes de estado sólido. En 1948 en los laboratorios Bell crearon el transistor.
En los años 1950, aparecieron lasprimeras computadoras digitales de propósito general. Se fabricaron utilizandotubos al vacío o bulbos como componentes electrónicos activos. Tarjetas o módulosde tubos al vacío componían circuitos lógicos básicos, tales como compuertasy flip-flops. Ensamblando compuertas y flip-flops en módulos seconstruyó la computadora electrónica (la lógica de control, circuitos dememoria, etc.). Los tubos de vacío también formaron parte de la construcción demáquinas para la comunicación con las computadoras.
Para la construcción de uncircuito sumador simple se requiere de algunas compuertas lógicas. Laconstrucción de una computadora digital precisa numerosos circuitos odispositivos electrónicos. Un paso trascendental en el diseño de la computadorafue hacer que el dato fuera almacenado en memoria, como una forma de palabradigital. La idea de almacenar programas en memoria para luego ejecutarlo fue defundamental importancia (Arquitectura de von Neumann).
La tecnología de los circuitos deestado sólido evolucionó en la década de 1950. El empleo del silicio, de bajocosto y con métodos de producción masiva, hicieron del transistor el componentemás usado para el diseño de circuitos electrónicos. Por lo tanto el diseño dela computadora digital tuvo un gran avance el reemplazo del tubo al vacío porel transistor, a finales de la década de 1950.
A principios de la década de1960, el estado de arte en la construcción de computadoras de estado sólidosufrió un notable avance; surgieron las tecnologías en circuitos digitalescomo: RTL (Lógica Transistor Resistor), DTL (LógicaTransistor Diodo), TTL (Lógica Transistor Transistor), ECL (LógicaComplementada Emisor).
A mediados de los años 1960 seproducen las familias de circuitos de lógica digital, dispositivos en escalaSSI y MSI que corresponden a baja y mediana escala de integración decomponentes. A finales de los años 1960 y principios de los 70 surgieron lossistemas a alta escala de integración o LSI. La tecnología LSI fue haciendoposible incrementar la cantidad de componentes en los circuitos integrados. Sinembargo, pocos circuitos LSI fueron producidos, los dispositivos de memoriaeran un buen ejemplo.
Las primeras calculadoraselectrónicas requerían entre 75 y 100 circuitos integrados. Después se dio unpaso importante en la reducción de la arquitectura de la computadora a uncircuito integrado simple, resultando uno que fue llamado microprocesador,unión de las palabras"Micro" del griego μικρο-,"pequeño", y procesador. Sinembargo, es totalmente válido usar el término genérico procesador,dado que con el paso de los años, la escala de integración se ha visto reducidade micrométrica a nanométrica; y además, es, sin duda, un procesador.
§ El primer microprocesador fue el Intel 4004,1 producido en 1971. Se desarrolló originalmentepara una calculadora, y resultó revolucionario para su época. Contenía 2.300transistores, era un microprocesador de arquitectura de 4 bits que podíarealizar hasta 60.000 operaciones por segundo, trabajando a una frecuencia dereloj de alrededor de 700KHz.
§ El primer microprocesador de 8 bits fue el Intel 8008, desarrollado a mediados de 1972 para su uso enterminales informáticos. El Intel 8008 integraba 3300 transistores y podíaprocesar a frecuencias máximas de 800Khz.
§ El primer microprocesador realmente diseñado para usogeneral, desarrollado en 1974, fue el Intel 8080 de 8 bits, que contenía 4500 transistores ypodía ejecutar 200.000 instrucciones por segundo trabajando a alrededor de 2MHz.
§ Los primeros microprocesadores de 16 bits fueron el 8086 yel 8088, ambos de Intel. Fueron el inicio y los primeros miembrosde la popular arquitectura x86, actualmente usada en la mayoría de loscomputadores. El chip 8086 fue introducido al mercado en el verano de 1978, entanto que el 8088 fue lanzado en 1979. Llegaron a operar a frecuencias mayoresde 4Mhz.
§ El microprocesador elegido para equipar al IBMPersonal Computer/AT, que causó que fuera el más empleado en los PC-ATcompatibles entre mediados y finales de los años 80 fue el Intel 80286 (tambiénconocido simplemente como 286); es un microprocesador de 16 bits, de la familiax86, que fue lanzado al mercado en 1982. Contaba con 134.000 transistores. Lasversiones finales alcanzaron velocidades de hasta 25 MHz.
§ Uno de los primeros procesadores de arquitectura de 32bits fue el 80386 de Intel, fabricado a mediados y fines de la décadade 1980; en sus diferentes versiones llegó a trabajar a frecuencias del ordende los 40Mhz.
§ El microprocesador DEC Alpha se lanzó al mercado en 1992, corriendo a 200MHz en su primera versión, en tanto que el Intel Pentiumsurgió en 1993 con una frecuencia de trabajo de66Mhz. El procesador Alpha, de tecnología RISC yarquitectura de 64 bits, marcó un hito, declarándose como el más rápido delmundo, 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 aunencabezaba la lista de los computadores más rápidos de Estados Unidos.2
§ Los microprocesadores modernos tienen una capacidad yvelocidad mucho mayores, trabajan en arquitecturas de 64 bits, integran más de700 millones de transistores, como es en el caso de las serie Core i7, y puedenoperar a frecuencias normales algo superiores a los 3GHz (3000MHz).
Breve historia
Seguidamente se expone una listaordenada cronológicamente de los microprocesadores más populares que fueronsurgiendo.
El 4004 fue el primermicroprocesador del mundo, creado en un simple chip, y desarrollado por Intel.Era un CPU de 4 bits y también fue el primero disponible comercialmente. Estedesarrollo impulsó la calculadora de Busicom[1] ydio camino a la manera para dotar de "inteligencia" a objetosinanimados, así como la computadora personal.
Codificado inicialmente como1201, fue pedido a Intel por Computer Terminal Corporation para usarlo en suterminal programable Datapoint 2200, pero debido a que Intel terminó elproyecto tarde y a que no cumplía con la expectativas de Computer TerminalCorporation, finalmente no fue usado en el Datapoint. Posteriormente ComputerTerminal Corporation e Intel acordaron que el i8008 pudiera ser vendido a otrosclientes.
El SC/MP desarrollado por National Semiconductor,fue uno de los primerosmicroprocesadores, y estuvo disponible desdeprincipio de 1974. El nombre SC/MP (popularmente conocido como"Scamp") es el acrónimo de Simple Cost-effective Micro Processor (Microprocesadorsimple y rentable). Presenta un bus de direcciones de 16 bits y un bus de datos de 8 bits. Una característica avanzada para su tiempo, es lacapacidad de liberar los buses, a fin de que puedan ser compartidos por variosprocesadores. Este procesador fue muy utilizado, por su bajo costo, y provistoen kits, para el propósitos educativos, de investigación y para el desarrollode controladores industriales de diversos propósitos.
EL 8080 se convirtió en la CPU dela primera computadora personal, la Altair 8800 de MITS, según se alega, nombrada en base aun destino de la Nave Espacial "Starship" del programa de televisiónViaje a las Estrellas, y el IMSAI 8080, formando la base para las máquinas que ejecutabanel sistema operativo [[CP/M]|CP/M-80]. Los fanáticos de las computadoras podíancomprar un equipo Altair por un precio (en aquel momento) de u$s395. En unperiodo de pocos meses, se vendieron decenas de miles de estas PC.
Se fabrica, por parte de Motorola, el Motorola MC6800, más conocido como6800. Fue lanzado al mercado poco después del Intel 8080. Su nombre proviene deque contenía aproximadamente 6800 transistores. Varios de los primeras microcomputadoras de los años 1970 usaron el 6800 como procesador. Entre ellas seencuentran la SWTPC 6800, que fue la primera en usarlo, y la muy conocidaAltair 680. Este microprocesador se utilizó profusamente como parte de un kitpara el desarrollo de sistemas controladores en la industria. Partiendo del6800 se crearon varios procesadores derivados, siendo uno de los más potentesel Motorola 6809
La compañía Zilog Inc.crea el Zilog Z80. Es un microprocesador de 8 bits construido entecnologíaNMOS, y fue basado en el Intel 8080. Básicamente es una ampliaciónde éste, con lo que admite todas sus instrucciones. Un año después sale almercado el primer computador que hace uso del Z80, el Tandy TRS-80 Model1 provisto de un Z80 a 1,77 MHz y 4 KB de RAM. Es uno de losprocesadores de más éxito del mercado, del cual se han producido numerosasversiones clónicas, y sigue siendo usado de forma extensiva en la actualidad enmultitud de sistemas embebidos. Lacompañía Zilog fue fundada 1974 por Federico Faggin, quien fue diseñador jefe del microprocesadorIntel 4004 y posteriormente del Intel 8080.
Una venta realizada por Intel ala nueva división de computadoras personales de IBM, hizo que las PC de IBMdieran un gran golpe comercial con el nuevo producto con el 8088, el llamadoIBM PC. El éxito del 8088 propulsó a Intel a la lista de las 500 mejores compañías,en la prestigiosa revistaFortune, y la misma nombró la empresa como uno de Lostriunfos comerciales de los sesenta.
El 80286, popularmente conocidocomo 286, fue el primer procesador de Intel que podría ejecutar todo elsoftware escrito para su predecesor. Esta compatibilidad del software siguesiendo un sello de la familia de microprocesadores de Intel. Luego de 6 años desu introducción, había un estimado de 15 millones de PC basadas en el 286,instaladas alrededor del mundo.
Este procesador Intel,popularmente llamado 386, se integró con 275000 transistores, más de 100 vecestantos como en el original 4004. El 386 añadió una arquitectura de 32 bits, concapacidad paramultitarea y una unidad de traslaciónde páginas, lo que hizo mucho más sencillo implementarsistemas operativos queusaran memoria virtual.
§ 1985: El VAX 78032
El microprocesador VAX 78032(también conocido como DC333), es de único ship y de 32 bits, y fuedesarrollado y fabricado por Digital Equipment Corporation (DEC);instalado en los equipos MicroVAX II, en conjunto con su ship coprocesador decoma flotante separado, el 78132, tenían una potencia cercana al 90% de la quepodía entregar el minicomputador VAX 11/780 quefuera presentado en 1977. Este microprocesador contenía 125000 transistores,fue fabricado en tecnologóa ZMOS de DEC. Los sistemas VAX y los basados en esteprocesador fueron los preferidos por la comunidad científica y de ingenieríadurante la década del 1980.
La generación 486 realmentesignificó contar con una computadora personal de prestaciones avanzadas, entreellas,un conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante oFPU, una unidad de interfaz de bus mejorada y una memoria caché unificada,todo ello integrado en el propio chip del microprocesador. Estas mejorashicieron que los i486 fueran el doble de rápidos que el par i386 - i387operando a la misma frecuencia de reloj. Elprocesador Intel 486 fue el primero en ofrecer un coprocesador matemático o FPU integrado; con él que seaceleraron notablemente las operaciones de cálculo. Usando una unidad FPU lasoperaciones matemáticas más complejas son realizadas por el coprocesador demanera prácticamente independiente a la función del procesador principal.
Procesadores fabricados por AMD 100%compatible con los códigos de Intel de ese momento, llamados "clones"de Intel, llegaron incluso a superar la frecuencia de reloj de los procesadoresde Intel y a precios significativamente menores. Aquí se incluyen las seriesAm286, Am386, Am486 y Am586.
Es un procesador de tecnología RISC de32 bits, en 50 y 66MHz. En su diseño utilizaron la interfaz de bus del Motorola88110. En 1991, IBM busca una alianza con Apple yMotorola para impulsar la creación de este microprocesador, surge la alianzaAIM (Apple, IBM y Motorola) cuyo objetivo fue quitar el dominio que Microsoft e Intel tenían en sistemas basados en los 80386y 80486. PowerPC(abreviada PPC o MPC) es el nombre original de lafamilia de procesadores de arquitectura de tipo RISC, que fue desarrollada porla alinza AIM. Los procesadores de esta familia son utilizados principalmenteen computadores Macintosh de Apple Computer y su alto rendimiento se debe fuertementea su arquitectura tipo RISC.
El microprocesador de Pentiumposeía una arquitectura capaz de ejecutar dos operaciones a la vez, gracias asus dos pipeline de datos de 32bits cada uno, uno equivalente al 486DX(u) y elotro equivalente a 486SX(u). Además, estaba dotado de un bus de datos de 64bits, y permitía un acceso a memoria de 64 bits (aunque el procesador seguíamanteniendo compatibilidad de 32 bits para las operaciones internas, y losregistros también eran de 32 bits). Las versiones que incluían instruccionesMMX no sólo brindaban al usuario un más eficiente manejo de aplicacionesmultimedia, como por ejemplo, la lectura de películas en DVD, sino que tambiénse ofrecían en velocidades de hasta 233 MHz. Se incluyó una versión de 200 MHzy la más básica trabajaba a alrededor de 166 MHz de frecuencia de reloj. Elnombre Pentium, se mencionó en las historietas y en charlas de la televisión adiario, en realidad se volvió una palabra muy popular poco después de suintroducción.
§ 1994: EL PowerPC 620
En este año IBM y Motoroladesarrollan el primer prototipo del procesador PowerPC de 64 bit[2], la implementación más avanzada de la arquitecturaPowerPC, que estuvo disponible al año próximo. El 620 fue diseñado para su utilizaciónen servidores, y especialmente optimizado para usarlo en configuraciones decuatro y hasta ocho procesadores en servidores de aplicaciones de base de datosy vídeo. Este procesador incorpora siete millones detransistores y corre a 133 MHz. Es ofrecido como un puente de migración paraaquellos usuarios que quieren utilizar aplicaciones de 64 bits,sin tener que renunciar a ejecutar aplicaciones de 32 bits.
Lanzado al mercado para el otoñode 1995, el procesador Pentium Pro (profesional) se diseñó con una arquitecturade 32 bits. Se usó en servidores y los programas y aplicacionespara estaciones de trabajo (de redes) impulsaron rápidamente su integración enlas computadoras. El rendimiento del código de 32 bits era excelente, pero elPentium Pro a menudo era más lento que un Pentium cuando ejecutaba código osistemas operativos de 16 bits. El procesador Pentium Pro estaba compuesto poralrededor de 5,5 millones de transistores.
Habiendo abandonado los clones, AMD fabricadacon tecnologías análogas a Intel. AMD sacó al mercado su primer procesadorpropio, el K5, rival del Pentium. La arquitectura RISC86 del AMD K5 era mássemejante a la arquitectura del Intel Pentium Pro que a la del Pentium. El K5es internamente un procesador RISC con una Unidad x86- decodificadora,transforma todos los comandos x86 (de la aplicación en curso) en comandos RISC.Este principio se usa hasta hoy en todas las CPU x86. En la mayoría delos aspectos era superior el K5 al Pentium, incluso de inferior precio, sinembargo AMD tenía poca experiencia en el desarrollo de microprocesadores y losdiferentes hitos de producción marcados se fueron superando con poco éxito, seretrasó 1 año de su salida al mercado, a razón de ello sus frecuencias detrabajo eran inferiores a las de la competencia, y por tanto, los fabricantesde PC dieron por sentado que era inferior.
Con el K6, AMD no sólo consiguióhacerle seriamente la competencia a los Pentium MMX de Intel, sino que ademásamargó lo que de otra forma hubiese sido un plácido dominio del mercado,ofreciendo un procesador casi a la altura del Pentium II pero por un precio muyinferior. En cálculos en coma flotante, el K6 también quedó por debajo del Pentium II,pero por encima del Pentium MMX y del Pro. El K6 contó con una gama que vadesde los 166 hasta los más de 500 Mhz y con el juego de instrucciones MMX, queya se han convertido en estándares.
Más adelante se lanzó una mejorade los K6, los K6-2 de 250 nanómetros, para seguircompitiendo con los Pentium II, siendo éste último superior en tareas de comaflotante, pero inferior en tareas de uso general. Se introduce un juego deinstrucciones SIMD denominado3DNow!
Un procesador de 7,5 millones detransistores, se busca entre los cambios fundamentales con respecto a supredecesor, mejorar el rendimiento en la ejecución de código de 16 bits, añadir el conjunto de instrucciones MMX yeliminar la memoria caché de segundo nivel del núcleo del procesador,colocándola en una tarjeta de circuito impreso junto a éste. Gracias al nuevo diseño deeste procesador, los usuarios de PC pueden capturar, revisar y compartirfotografías digitales con amigos y familia vía Internet; revisar y agregartexto, música y otros; con una línea telefónica; el enviar vídeo a través delas líneas normales del teléfono mediante Internet se convierte en algocotidiano.
Los procesadores Pentium II Xeonse diseñan para cumplir con los requisitos de desempeño en computadoras demedio-rango, servidores más potentes y estaciones de trabajo (workstations).Consistente con la estrategia de Intel para diseñar productos de procesadorescon el objetivo de llenar segmentos de los mercados específicos, el procesador PentiumII Xeon ofrece innovaciones técnicas diseñadas para lasestaciones de trabajo yservidores que utilizan aplicaciones comerciales exigentes, como servicios deInternet, almacenamiento de datos corporativos, creaciones digitales y otros.Pueden configurarse sistemas basados en este procesador para integrar de cuatroo ocho procesadores trabajando en paralelo, también más allá de esa cantidad.
Continuando la estrategia, Intel,en el desarrollo de procesadores para los segmentos del mercado específicos, elprocesador Celeron es el nombre que lleva la línea de de bajo costo de Intel.El objetivo fue poder, mediante ésta segunda marca, penetrar en los mercadosimpedidos a los Pentium, de mayor rendimiento y precio. Se diseña para elañadir valor al segmento del mercado de los PC. Proporcionó a los consumidoresuna gran actuación a un bajo coste, y entregó un desempeño destacado para usoscomo juegos y el software educativo.
Procesador totalmente compatiblecon la arquitectura x86. Internamente el Athlon es un rediseño de su antecesor,pero se le mejoró substancialmente el sistema de coma flotante (ahora con 3 unidades de coma flotante quepueden trabajar simultáneamente) y se le incrementó la memoria caché de primer nivel (L1) a 128 KiB (64 KiB paradatos y 64 KiB para instrucciones). Además incluye 512 KiB de caché de segundonivel (L2). El resultado fue el procesador x86 máspotente del momento.
El procesador Athlon con núcleoThunderbird apareció como la evolución del Athlon Classic. Al igual que supredecesor, también se basa en la arquitectura x86 y usa el bus EV6. El procesode fabricación usado para todos estos microprocesadores es de 180 nanómetros. El Athlon Thunderbird consolidó a AMD como lasegunda mayor compañía de fabricación de microprocesadores, ya que gracias a suexcelente rendimiento (superando siempre al Pentium III y a los primerosPentium IV de Intel a la misma frecuencia de reloj) y bajo precio, la hicieronmuy popular tanto entre los entendidos como en los iniciados en la informática.
El procesador Pentium III ofrece70 nuevas instrucciones Internet Streaming, las extensiones de SIMD querefuerzan dramáticamente el desempeño con imágenes avanzadas, 3D, añadiendo unamejor calidad de audio, video y desempeño en aplicaciones de reconocimiento devoz. Fue diseñado para reforzar el área del desempeño en el Internet, lepermite a los usuarios hacer cosas, tales como, navegar a través de páginaspesadas (con muchos gráficos), tiendas virtuales y transmitir archivos video dealta calidad. El procesador se integra con 9,5 millones de transistores, y seintrodujo usando en él tecnología 250 nanómetros.
El procesador Pentium III Xeonamplia las fortalezas de Intel en cuanto a las estaciones de trabajo(workstation) y segmentos de mercado de servidores, y añade una actuaciónmejorada en las aplicaciones del comercio electrónico e informática comercialavanzada. Los procesadores incorporan mejoras que refuerzan el procesamiento multimedia, particularmente las aplicaciones de vídeo. Latecnología del procesador III Xeon acelera la transmisión de información através del bus del sistema al procesador, mejorando el desempeñosignificativamente. Se diseña pensando principalmente en los sistemas conconfiguraciones de multiprocesador.
Este es un microprocesador deséptima generación basado en la arquitectura x86 y fabricado por Intel.Es el primero con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro. Se estrenó la arquitectura NetBurst, la cual nodaba mejoras considerables respecto a la anterior P6. Intel sacrificó elrendimiento de cada ciclo para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos porsegundo y una mejora en las instrucciones SSE.
Cuando Intel sacó el Pentium 4 a 1,7 GHz en abril de 2001 se vió que el AthlonThunderbird no estaba a su nivel. Además no era práctico para el overclocking,entonces para seguir estando a la cabeza en cuanto a rendimiento de losprocesadores x86, AMD tuvo que diseñar un nuevo núcleo, y sacó el Athlon XP. Este compatibilizaba las instrucciones SSE ylas 3DNow! Entre las mejoras respecto al Thunderbird se puede mencionar laprerrecuperación de datos por hardware, conocida en inglés como prefetch,y el aumento de las entradas TLB, de 24 a 32.
§ 2004: El Intel Pentium 4(Prescott)
A principios de febrero de 2004,Intel introdujo una nueva versión de Pentium 4 denominada 'Prescott'. Primerose utilizó en su manufactura un proceso de fabricación de 90 nm y luego secambió a 65nm. Su diferencia con los anteriores es que éstos poseen 1 MiB o 2MiB de caché L2 y 16 KiB de caché L1 (el doble que los Northwood), prevención deejecución, SpeedStep, C1E State, un HyperThreading mejorado, instrucciones SSE3,manejo de instrucciones AMD64, de 64 bits creadas por AMD, pero denominadas EM64T porIntel, sin embargo por graves problemas de temperatura y consumo, resultaron unfracaso frente a los Athlon 64.
§ 2004: El AMD Athlon 64
El AMD Athlon 64 es unmicroprocesador x86 de octava generación que implementa el conjunto deinstrucciones AMD64, que fueron introducidas con el procesador Opteron. ElAthlon 64 presenta un controlador de memoria en el propio circuito integradodel microprocesador y otras mejoras de arquitectura que le dan un mejorrendimiento que los anteriores Athlon y que el Athlon XP funcionando a la mismavelocidad, incluso ejecutando código heredado de 32 bits.El Athlon 64 tambiénpresenta una tecnología de reducción de la velocidad del procesador llamada Cool'n'Quiet,:cuando el usuario está ejecutando aplicaciones que requieren poco uso delprocesador, baja la velocidad del mismo y su tensión se reduce.
Intel lanzó ésta gama deprocesadores de doble núcleo y CPUs 2x2 MCM (módulo Multi-Chip) de cuatronúcleos con el conjunto de instrucciones x86-64, basado en el la nuevaarquitectura Core de Intel. La microarquitectura Core regresó a velocidades de CPU bajasy mejoró el uso del procesador de ambos ciclos de velocidad y energíacomparados con anteriores NetBurst de los CPU Pentium 4/D2. Lamicroarquitectura Core provee etapas de decodificación, unidades de ejecución,caché y buses más eficientes, reduciendo el consumo de energía de CPU Core 2,mientras se incrementa la capacidad de procesamiento. Los CPU de Intel hanvariado muy bruscamente en consumo de energía de acuerdo a velocidad deprocesador, arquitectura y procesos de semiconductor, mostrado en las tablas dedisipación de energía del CPU. Esta gama de procesadores fueron fabricados de65 a 45 nanómetros.
Phenom fue el nombre dado porAdvanced Micro Devices (AMD) a la primera generación de procesadores de tres ycuatro núcleos basados en la microarquitectura K10. Como característica comúntodos los Phenom tienen tecnología de 65 nanómetros lograda a través detecnología de fabricación Silicon on insulator (SOI). No obstante, Intel, ya seencontraba fabricando mediante la más avanzada tecnología de proceso de 45 nmen 2008. Los procesadores Phenom están diseñados para facilitar el usointeligente de energía y recursos del sistema, listos para la virtualización,generando un óptimo rendimiento por vatio. Todas las CPU Phenom poseencaracterísticas tales como controlador de memoria DDR2 integrado, tecnología HyperTransport y unidades de coma flotante de 128 bits, para incrementar la velocidady el rendimiento de los cálculos de coma flotante. La arquitectura DirectConnect asegura que los cuatro núcleos tengan un óptimo acceso al controladorintegrado de memoria, logrando un ancho de banda de 16 Gb/s paraintercomunicación de los núcleos del microprocesador y la tecnologíaHyperTransport, de manera que las escalas de rendimiento mejoren con el númerode núcleos. Tiene caché L3 compartida para un acceso más rápido a los datos (yasí no depende tanto del tiempo de latencia de la RAM), además decompatibilidad de infraestructura de los zócalos AM2, AM2+ y AM3 para permitirun camino de actualización sin sobresaltos. A pesar de todo, no llegaron aigualar el rendimiento de la serie Core 2 Duo.
Intel Core i7 es una familia deprocesadores de cuatro núcleos de la arquitectura Intel x86-64. Los Core i7 sonlos primeros procesadores que usan la microarquitectura Nehalem de Intel y esel sucesor de la familia Intel Core 2. FSB es reemplazado por la interfazQuickPath en i7 e i5 (zócalo 1366), y sustituido a su vez en i7, i5 e i3(zócalo 1156) por el DMI eliminado el northBrige e implementando puertos PCIExpress directamente. Memoria de tres canales (ancho de datos de 192 bits):cada canal puede soportar una o dos memorias DIMM DDR3. Las placa basecompatibles con Core i7 tienen cuatro (3+1) o seis ranuras DIMM en lugar de doso cuatro, y las DIMMs deben ser instaladas en grupos de tres, no dos. El Hyperthreading fuereimplementado creando nucleos lógicos. Está fabricado a arquitecturas de 45 nmy 32 nm y posee 731 millones de transistores su versión más potente. Se volvióa usar frecuencias altas, aunque a contrapartida los consumos se dispararon.
Phenom II es el nombre dado porAMD a una familia de microprocesadores o CPUs multinúcleo (multicore)fabricados en 45 nm, la cual sucede al Phenom original y dieron soporte a DDR3.Una de las ventajas del paso de los 65 nm a los 45 nm, es que permitió aumentarla cantidad de cache L3. De hecho, ésta se incrementó de una manera generosa, pasandode los 2 MiB del Phenom original a 6 MiB.
Entre ellos, el Amd Phenom II X2BE 555 de doble núcleo surge como el procesador binúcleo del mercado. Tambiénse lanzan tres Athlon II con sólo Cache L2, pero con buena relaciónprecio/rendimiento. El Amd Athlon II X4 630 corre a 2,8 GHz. El Amd Athlon IIX4 635 continua la misma línea.
AMD también lanza un triplenúcleo, llamado Athlon II X3 440, así como un doble núcleo Athlon II X2 255.También sale el Phenom X4 995, de cuatro núcleos, que corre a más de 3,2GHz.También AMD lanza la familia Thurban con 6 núcleos físicos dentro delencapsulado
Llegan para remplazar los chipsNehalem, con Intel Core i3, Intel Core i5 e Intel Core i7 serie 2000 y PentiumG.
Intel lanzó sus procesadores quese conocen con el nombre en clave Sandy Bridge. Estos procesadores Intel Coreque no tienen sustanciales cambios en arquitectura respecto a nehalem, pero silos necesarios para hacerlos más eficientes y rápidos que los modelosanteriores. Es la segunda generación de los Intel Core con nuevas instruccionesde 256 bits, duplicando el rendimiento, mejorando el desempeño en 3D y todo loque se relacione con operación en multimedia. Llegaron la primera semana deEnero del 2011. Incluye nuevo conjunto de instrucciones denominado AVX y unaGPU integrada de hasta 12 unidades de ejecución
Ivy Bridge es la mejora de sandybridge a 22 nm. Se estima su llegada para 2012 y promete una mejora de la GPU,así como procesadores de sexdécuple núcleo en gamas más altas y cuádruplenúcleo en las más bajas, abandonándose los procesadores de núcleo doble.
AMD Fusion es el nombre clave para un diseño futuro demicroprocesadores Turion, producto de la fusión entre AMD y ATI,combinando con la ejecución general del procesador, el proceso de la geometría3D y otras funciones de GPUs actuales. La GPU (procesadorgráfico) estará integrada en el propio microprocesador. Se espera la salidaprogresiva de esta tecnología a lo largo del 2011; estando disponibles losprimeros modelos (Ontaro y Zacate) para ordenadores de bajo consumo entreúltimos meses de 2010 y primeros de 2011, dejando el legado de las gamas mediasy altas (Llano, Brazos y Bulldozer para mediados o finales del 2011)
Funcionamiento
Desde el punto de vista lógico, singular yfuncional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, puedecontener una unidad en coma flotante.
El microprocesador ejecuta instruccionesalmacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puederealizar en varias fases:
§ PreFetch, pre lectura de la instrucción desde la memoriaprincipal.
§ Fetch, envío de la instrucción al decodificador
§ Decodificación de la instrucción, es decir, determinarqué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.
§ Lectura de operandos (si los hay).
§ Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado quellevan a cabo el procesamiento.
§ Escritura de los resultados en la memoria principal o enlos registros.
Cada una de estas fases se realiza en uno ovarios ciclos de CPU, dependiendo de laestructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. Laduración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj,y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual(realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador seconecta a un circuitoPLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmoconstante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Estereloj, en la actualidad, genera miles de MHz. Un microprocesador es un sistema abierto con el que puedeconstruirse un computador con las características que se desee acoplándole losmódulos necesarios.
Rendimiento
El rendimiento del procesador puede ser medidode distintas maneras, hasta hace pocos años se creía que la frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito,conocido como "mito delos megahertzios" se havisto desvirtuado por el hecho de que los procesadores no han requeridofrecuencias más altas para aumentar su potencia de cómputo.
Durante los últimos años esa frecuencia se hamantenido en el rango de los 1,5 GHz a 4 GHz, dando como resultado procesadores con capacidades deproceso mayores comparados con los primeros que alcanzaron esos valores. Ademásla tendencia es a incorporar más núcleos dentro de un mismo encapsulado paraaumentar el rendimiento por medio de una computación paralela, de manera que lavelocidad de reloj es un indicador menos fiable aún.
Medir el rendimiento con la frecuencia esválido únicamente entre procesadores con arquitecturas muy similares o iguales,de manera que su funcionamiento interno sea el mismo: en ese caso la frecuenciaes un índice de comparación válido. Dentro de una familia de procesadores escomún encontrar distintas opciones en cuanto a frecuencias de reloj, debido aque no todos los chip de silicio tienen los mismos límites de funcionamiento:son probados a distintas frecuencias, hasta que muestran signos deinestabilidad, entonces se clasifican de acuerdo al resultado de las pruebas.
Esto se podría reducir en que losprocesadores son fabricados por lotes con diferentes estructuras internasatendidendo a gamas y extras como podría ser una memoria caché de diferentetamaño, aunque no siempre es así y las gamas altas difieren muchísimo más delas bajas que simplemente de su memoria caché. Después de obtener los lotessegún su gama, se someten a procesos en un banco de pruebas, y según su soportea las temperaturas o que vaya mostrando signos de inestabilidad, se le adjudicauna frecuencia, con la que vendrá programado de serie, pero con prácticas de overclock se lepuede incrementar
La capacidad de un procesador dependefuertemente de los componentes restantes del sistema, sobre todo del chipset,de la memoria RAM y del software. Pero obviando esas características puedetenerse una medida aproximada del rendimiento de un procesador por medio deindicadores como la cantidad de operaciones de coma flotante por unidad detiempo FLOPS, o la cantidad de instrucciones por unidad de tiempo MIPS. Una medida exacta del rendimiento de un procesador o deun sistema, es muy complicada debido a los múltiples factores involucrados enla computación de un problema, por lo general las pruebas no son concluyentesentre sistemas de la misma generación.
Arquitectura
El microprocesador tiene una arquitecturaparecida a la computadora digital. En otras palabras, el microprocesador escomo la computadora digital porque ambos realizan cálculos bajo un programa decontrol. Consiguientemente, la historia de la computadora digital nos ayudará aentender el microprocesador. El microprocesador hizo posible la fabricación depotentes calculadoras y de muchos otros productos. El microprocesador utilizael mismo tipo de lógica que es usado en la unidad procesadora central (CPU) deuna computadora digital. El microprocesador es algunas veces llamado unidadmicroprocesadora (MPU). En otras palabras, el microprocesador es una unidadprocesadora de datos. En un microprocesador podemos diferenciar diversaspartes:
Encapsulado: eslo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir sudeterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con losconectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base.
Memoria cache: es una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tenera mano ciertos datos que predeciblemente serán utilizados en las siguientesoperaciones sin tener que acudir a la memoria RAM reduciendo el tiempo deespera. Por ejemplo: en una biblioteca, en lugar de estar buscando cierto libroa través de un banco de ficheros de papel se utiliza la computadora, y graciasa la memoria cache, obtiene de manera rápida la información. Todos los microscompatibles con PC poseen la llamada cache interna de primer nivel o L1; esdecir, la que está más cerca del micro, tanto que está encapsulada junto a él.Los micros más modernos (Pentium III Coppermine, Athlon Thunderbird, etc.)incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande aunque algomenos rápida, la caché de segundo nivel o L2 e incluso memoria caché de nivel3, o L3.
Coprocesador matemático: o unidad de coma flotante. Que es la parte del microespecializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en elexterior del procesador en otro chip. Esta parte esta considerada como unaparte "lógica" junto con los registros, la unidad de control, memoriay bus de datos.
Registros: sonbásicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tienedisponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros encada procesador. Un grupo de registros esta diseñado para control delprogramador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por elprocesador pero que CPU los utiliza en algunas operaciones, en total sontreinta y dos registros.
Memoria: esel lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y susdatos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, yel procesador las toma de ahí. La memoria es una parte interna de lacomputadora y su función esencial es proporcionar un espacio de trabajo para elprocesador.
Puertos: esla manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto esparecido a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de lacomputadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado unnúmero de puerto que el procesador utiliza como un número de teléfono parallamar al circuito o a partes especiales.
Procesadores de silicio
El proceso de fabricación de unmicroprocesador es muy complejo. Todo comienza con un buen puñado de arena(compuesta básicamente de silicio), con la que se fabrica unmonocristal de unos 20 x 150 centímetros. Para ello, se funde el material encuestión a alta temperatura (1.370 °C) y muy lentamente (10 a 40 mm porhora) se va formando el cristal.
De este cristal, de cientos dekilos de peso, se cortan los extremos y la superficie exterior, de forma deobtener un cilindro perfecto. Luego, el cilindro se corta en obleas de 10micras de espesor, la décima parte del espesor de un cabello humano, utilizandouna sierra de diamante. De cada cilindro se obtienen miles de obleas, y de cadaoblea se fabricarán varios cientos de microprocesadores.
Estas obleas son pulidas hastaobtener una superficie perfectamente plana, pasan por un proceso llamado“annealing”,que consiste en someterlas a un calentamiento extremo para remover cualquierdefecto o impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Después de unasupervisión mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a unamilésima de micra, se recubren con una capa aislante formada por óxido desilicio transferido mediante deposición de vapor.
§ Deaquí en adelante, comienza el proceso del "dibujado" delos transistores que conformarán a cada microprocesador. A pesar de ser muycomplejo y preciso, básicamente consiste en la “impresión” de sucesivasmáscaras sobre la oblea, sucediéndose la deposición y eliminación de capasfinísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, endurecidasmediante luz ultravioleta y atacada por ácidos encargados de remover las zonasno cubiertas por la impresión. Salvando las escalas, se trata de un procesocomparable al visto para la fabricación de circuitos impresos. Después decientos de pasos, entre los que se hallan la creación de sustrato, laoxidación, la litografía, el grabado, la implantación iónica y la deposición decapas; se llega a un complejo "bocadillo" quecontiene todos los circuitos interconectados del microprocesador.
§ Untransistor construido en tecnología de 45 nanómetros tiene un ancho equivalentea unos 200 electrones. Eso da una idea de la precisión absoluta que se necesitaal momento de aplicar cada una de las máscaras utilizadas durante lafabricación.
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§ Unaoblea de silicio grabada.
§ Losdetalles de un microprocesador son tan pequeños y precisos que una única motade polvo puede destruir todo un grupo de circuitos. Las salas empleadas para lafabricación de microprocesadores se denominan salas limpias, porque el aire delas mismas se somete a un filtrado exhaustivo y está prácticamente libre depolvo. Las salas limpias más puras de la actualidad se denominan de clase 1. Lacifra indica el número máximo de partículas mayores de 0,12 micras que puedehaber en un pie cúbico (0,028 m3) de aire. Como comparación, unhogar normal sería de clase 1 millón. Los trabajadores de estas plantas empleantrajes estériles para evitar que restos de piel, polvo o pelo se desprendan desus cuerpos.
§ Unavez que la oblea ha pasado por todo el proceso litográfico, tiene “grabados” ensu superficie varios cientos de microprocesadores, cuya integridad escomprobada antes de cortarlos. Se trata de un proceso obviamente automatizado,y que termina con una oblea que tiene grabados algunas marcas en el lugar quese encuentra algún microprocesador defectuoso.
§ Lamayoría de los errores se dan en los bordes de la oblea, dando como resultadoschips capaces de funcionar a velocidades menores que los del centro de la obleao simplemente con características desactivadas, tales como núcleos. Luego laoblea es cortada y cada chip individualizado. En esta etapa del proceso elmicroprocesador es una pequeña placa de unos pocos milímetros cuadrados, sinpines ni cápsula protectora.
§ Cadauna de estas plaquitas será dotada de una cápsula protectora plástica (enalgunos casos pueden ser cerámicas) y conectada a los cientos de pinesmetálicos que le permitirán interactuar con el mundo exterior. Estas conexionesse realizan utilizando delgadísimos alambres, generalmente de oro. De sernecesario, la cápsula es provista de un pequeño disipador térmico de metal, queservirá para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip haciael disipador principal. El resultado final es un microprocesador como los queequipan a los computadores.
§ Tambiénse están desarrollando alternativas al silicio puro, tales como el carburo de silicio quemejora la conductividad del material, permitiendo mayores frecuencias de reloj;aunque aún se encuentra en investigación.
Otrosmateriales
Aunque la gran mayoría de la producción decircuitos integrados se basa en el silicio, no se puede omitir la utilizaciónde otros materiales tales como el germanio; tampoco las investigaciones actuales para conseguirhacer operativo un procesador desarrollado con materiales de característicasespeciales como el grafeno o la molibdenita
Empaquetado
Empaquetado de un procesador Intel 80486 en un empaque de cerámica.
Los microprocesadores son circuitosintegrados y como tal están formados por un chip de silicio y un empaque conconexiones eléctricas. En los primeros procesadores el empaque se fabricaba conplásticos epoxicos o con cerámicas en formatos como el DIP entre otros.El chip se pegaba con un material térmicamente conductor a una base y seconectaba por medio de pequeños alambres a unas pistas terminadas en pines.Posteriormente se sellaba todo con una placa metálica u otra pieza del mismomaterial de la base de manera que los alambres y el silicio quedaranencapsulados.
n la actualidad los microprocesadores dediversos tipos (incluyendo procesadores gráficos) se ensamblan por medio de latecnología Flip chip. El chip semiconductor essoldado directamente a un arreglo de pistas conductoras (en el sustratolaminado) con la ayuda de unas microesferas que se depositan sobre las obleas desemiconductor en las etapas finales de su fabricación. El sustrato laminado esuna especie de circuito impreso que posee pistas conductoras hacia pines ocontactos, que a su vez servirán de conexión entre el chip semiconductor y unzócalo de CPU o una placa base.<4>
Antiguamente las conexión del chip con lospines se realizaba por medio de microalambres de manera que quedaba bocaarriba, con el método Flip Chip queda boca abajo, de ahí se deriva su nombre.Entre las ventajas de este método esta la simplicidad del ensamble y en unamejor disipación de calor. Cuando la pastilla queda bocabajo presenta elsustrato base de silicio de manera que puede ser enfriado directamente pormedio de elementos conductores de calor. Esta superficie se aprovecha también paraetiquetar el integrado. En los procesadores para computadores de escritorio,dada la vulnerabilidad de la pastilla de silicio, se opta por colocar una placade metal, por ejemplo en los procesadores Athlon como el de la primera imagen.En los procesadores de Intel también se incluye desde el Pentium III de más de1 Ghz.
Disipación de calor
Con el aumento la cantidad detransistores integrados en un procesador, el consumo de energía se ha elevado aniveles en los cuales la disipación calórica natural del mismo no es suficientepara mantener temperaturas aceptables y que no se dañe el materialsemiconductor, de manera que se hizo necesario el uso de mecanismos deenfriamiento forzado, esto es, la utilización de disipadores de calor.
Entre ellos se encuentran lossistemas sencillos, tales como disipadores metálicos, que aumentan el área deradiación, permitiendo que la energía salga rápidamente del sistema. Tambiénlos hay con refrigeración líquida, por medio de circuitos cerrados.
En los procesadores más modernosse aplica en la parte superior del procesador, una lámina metálica denominada IHS que va a ser lasuperficie de contacto del disipador para mejorar la refrigeración uniforme del die yproteger las resistencias internas de posibles tomas de contacto al aplicar pasta térmica. Varios modelos de procesadores, en especial,los Athlon XP, han sufrido cortocircuitos debido a una incorrecta aplicación dela pasta térmica.
Para las prácticas de overclock extremo, se llegan a utilizar elementosquímicos tales como hielo seco, y en casos más extremos,nitrógeno líquido, capacesde rondar temperaturas por debajo de los -190 grados Celsius y el helio líquido capaz de rondar temperaturas muy próximasal cero absoluto. De esta manera se puedeprácticamente hasta triplicar la frecuencia de reloj de referencia de unprocesador de silicio. El límite físico del silicio es de 10 GHz, mientras queel de otros materiales como el grafeno puede llegar a 1 THz
Conexión con el exterior
Superficies de contacto en un procesador Intel parazócalo LGA 775.
El microprocesador posee un arreglo deelementos metálicos que permiten la conexión eléctrica entre el circuitointegrado que conforma el microprocesador y los circuitos de la placa base.Dependiendo de la complejidad y de la potencia, un procesador puede tener desde8 hasta más de 2000 elementos metálicos en la superficie de su empaque. Elmontaje del procesador se realiza con la ayuda de un zócalo de CPU soldado sobre la placa base.Generalmente distinguimos tres tipos de conexión:
§ PGA: Pin GridArray: La conexión se realiza mediante pequeñosalambres metálicos repartidos a lo largo de la base del procesadorintroduciéndose en la placa base mediante unos pequeños agujeros, al introducirel procesador, una palanca anclará los pines para que haga buen contacto y nose suelten.
§ BGA: Ball GridArray: La conexión se realiza mediante bolassoldadas al procesador que hacen contacto con el zócalo
§ LGA: Land GridArray: La conexión se realiza mediante superficiesde contacto lisas con pequeños pines que incluye la placa base.
Entre las conexiones eléctricas están las dealimentación eléctrica de los circuitos dentro del empaque, las señales dereloj, señales relacionadas con datos, direcciones y control; estas funcionesestán distribuidas en un esquema asociado al zócalo, de manera que varias referenciasde procesador y placas base son compatibles entre ellos, permitiendo distintasconfiguraciones.
Busesdel procesador
Todos los procesadores poseen un bus principal o de sistema por el cual seenvían y reciben todos los datos, instrucciones y direcciones desde losintegrados del chipset o desdeel resto de dispositivos. Como puente de conexión entre el procesador y elresto del sistema, define mucho del rendimiento del sistema, su velocidad semide en bits por segundo.
Ese bus puede ser implementado de distintasmaneras, con el uso de buses seriales o paralelos y con distintos tipos deseñales eléctricas. La forma más antigua es el bus paralelo en el cual sedefinen líneas especializadas en datos, direcciones y para control.
En la arquitectura tradicional de Intel(usada hasta modelos recientes), ese bus se llama front-side bus y es de tipo paralelo con 64 líneas dedatos, 32 de direcciones además de múltiples líneas de control que permiten latransmisión de datos entre el procesador y el resto del sistema. Este esquemase ha utilizado desde el primer procesador de la historia, con mejoras en laseñalización que le permite funcionar con relojes de 333 Mhz haciendo 4transferencias por ciclo.5
En algunos procesadores de AMD y en el Intel Core i7 se han usado otros tipos para el busprincipal de tipo serial. Entre estos se encuentra el bus HyperTransport de AMD, que maneja los datos en formade paquetes usando una cantidad menor de líneas de comunicación, permitiendofrecuencias 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 de acceso aleatorio enel interior del encapsulado lo que hace necesario la implementación de buses dememoria del procesador hacia los módulos. Ese bus esta de acuerdo a losestándares DDR de JEDEC y consisten en líneas de bus paralelo, para datos,direcciones y control. Dependiendo de la cantidad de canales pueden existir de1 a 4 buses de memoria.
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