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Investigación
Microprocesadores
Karen Andrea Marín Mendoza
Instituto Madre del buen consejo
13/08/2014
Historia de los microprocesadores
Han pasado más de 25 años desde que Intel diseñara el primer microprocesador, siendo la
compañía pionera en el campo de la fabricación de estos productos, y que actualmente cuenta
con más del 90 por ciento del mercado. Un tiempo en el que todo ha cambiado enormemente,
y en el que desde aquel 4004 hasta el actual Pentium II hemos visto pasar varias generaciones
de máquinas que nos han entretenido y nos han ayudado en el trabajo diario.
Dicen que es natural en el ser humano querer mirar constantemente hacia el futuro, buscando
información de hacia dónde vamos, en lugar de en dónde hemos estado. Por ello, no podemos
menos que asombrarnos de las previsiones que los científicos barajan para dentro de unos
quince años. Según el Dr. Albert Yu, vicepresidente de Intel y responsable del desarrollo de los
procesadores desde el año 1984, para el año 2011 utilizaremos procesadores cuyo reloj irá a
una velocidad de 10 GHz (10.000 MHz), contendrán mil millones de transistores y será capaz
de procesar cerca de 100 mil millones de instrucciones por segundo. Un futuro prometedor,
que permitirá realizar tareas nunca antes pensadas.
Clases de microprocesadores
Microprocesador 486DX:
La versión estándar del microprocesador 486 es el 486DX que maneja registros de 32 bits y
tiene un bus interno de 32 bits.
El 486DX incluye dentro del microchip, los circuitos especializados en las operaciones con
punto flotante.
Microprocesador 486SX:
Es una versión más económica que el 486DX en el que se han eliminado los circuitos del
coprocesador matemático para disminuir su consumo electrónico. El 486DX se comercializa en
2 versiones: de 25MHz y de 33MHz.
Microprocesador 486 DX2:
Es una versión mejorada del 486DX que además de incluir el coprocesador matemático,
incorpora circuitos que permiten trabajar a 2 velocidades: Internamente al doble de velocidad
que el 486DX y
Externamente a la misma velocidad que el 486DX.
Microprocesador 486 SX2:
Apareció en 1995, siendo una versión más económica del 486Dx2 que elimina el coprocesador
matemático. Se comercializa en 2 versiones: De 50MHz y 66MHz.
Microprocesador DX4
Apareció en marzo de 1994 guarda la misma filosofía del diseño del 486DX2, trabajando
internamente hasta el triple de la velocidad externa. El DX4 incorpora 16Kbytes de memoria
caché de primer nivel tipo Write-through y se está fabricando de 3 versiones: De 75MHz, De
83MHz y de 100MHz.
Microprocesador Pentium P5:
La versión estándar del microprocesador Pentium P5 emplea tecnología superescalar
(tecnología escalar aplicada a varias unidades de procesamiento), que le permite ejecutar dos
operaciones enteras no dependientes simultáneamente, gracias a la presencia de 2 unidades
aritmético-lógicas para operaciones con enteros entubadas, después de cuatro ciclos de
latencia.
Microprocesador Pentium P54C:
En marzo de 1994, ingreso al mercado la segunda familia de procesadores Pentium bajo la
identificación Pentium P54C con micro transistores de 0.6 micras, tensión de trabajo de 3.3V y
reloj interno de 90 y 100 MH, que trabajan con tarjetas madres 1.5 veces menos rápidas, de 60
MHz y de 66MHz respectivamente. Durante 1995, se lanzaron microprocesadores P54C con
tecnologías de 0.60 micras con 3.3V, y 0.35 micras con 2.9V, introduciéndose versiones de
75MHz, 120MHz, 133MHz, 150MHz y de 166MHz, que trabajaban con tarjeta madre de 50
MHz, de 60MHz, 66MHz respectivamente. En 1996 apareció el PentiumP54C de 200MHz de
velocidad.
El microprocesador Pentium P55C:
También se le conoce como Pentium – MMX. A fines de 1996, ingreso al mercado la tercera
familia de microprocesadores Pentium bajo la identificación de Pentium P55C con
características similares al Pentium P54C, pero mejorado ostensiblemente para el uso de
multimedia mediante la incorporación de 54 nuevas instrucciones de Micro código
Partes de microprocesadores
El encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su
deterioro (por ejemplo por oxidación con el aire) y permitir el enlace con los conectores
externos que lo acoplarán a su zócalo o a la placa base.
La memoria caché: una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos
datos que previsiblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a
la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera. Todos los micros "compatibles PC" desde el
486 poseen al menos la llamada caché interna de primer nivel o L1; es decir, 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 algo menos rápida, la caché de segundo nivel o L2.
El coprocesador matemático: o, más correctamente, la FPU (Footing Point Unit, Unidad de
coma Flotante). Parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos;
antiguamente estaba en el exterior del micro, en otro chip.
El resto del micro: el cual tiene varias partes (unidad de enteros, registros, etc.)
Cuál es el microprocesador más pequeño
Intel ha vuelto a recuperar el control del mercado mundial de microprocesadores en
detrimento de AMD es un hecho casi incuestionable. Con su nuevo procesador compuesto por
transistores de 45 nanómetros (45 milmillonésimas partes de un metro). la empresa fundada
por Gordon E. Moore y Robert Noyce en 1968 ha dado el gran salto cualitativo y literalmente
ha hecho realidad la afirmación que Moore realizó en el 1965 en la que decía que “El número
de transistores en un chip se duplicará cada dos años“.
Momentos antes de este gran avance, los desarrolladores de microprocesadores dudaban
seriamente de que eso fuera a ser posible, ya que el mercado tecnológico demandaba
procesadores pequeños, potentes, bajos en consumo y asequible, demasiadas características
buenas que parecían relegar esta actual tecnología a la tumba.
El microprocesador es el circuito integrado más importante. Está formado por millones de
transistores integrados. Incorpora en su interior una unidad central de proceso (CPU)
permitiendo enlazar otros dispositivos. Para realizar su trabajo debe ejecutar paso a paso un
programa que consiste en una secuencia de números binarios o instrucciones, almacenándolas
en uno o más elementos de memoria, generalmente externos al mismo. La aplicación más
importante de los microprocesadores, el ordenador.
EVOLUCIÓN
En el año 1971 y una empresa japonesa, Busicom, tenía un proyecto para una nueva
calculadora. Ted Hoff, ingeniero de Intel, diseñó un chip (circuito integrado) con una memoria
capaz de hacer varias acciones. Con 4 chips como este y dos chips más de memoria se diseñó el
primer microprocesador de Intel, el 4004. Antes de crear el microprocesador hacía falta un
chip para cada parte de la calculadora, con el 4004 todas las funciones estaban integradas en
un solo circuito.
Este microprocesador contenía 2.300 transistores y transmitía con un bus de 4 bits. El 4004
podía realizar 60.000 operaciones por segundo, una miseria para nuestros días, todo un logro
en los años 70.
Los siguientes productos de Intel Inside fueron siempre compatibles con sus predecesores así
como los microprocesadores de otros fabricantes. Empresas como IBM, AMD o Apple se han
dedicado también a fabricar microprocesadores
HISTORIA
1971: MICROPROCESADOR 4004
1972: MICROPROCESADOR i8008
1974: MICROPROCESADOR 8080
1978: MICROPROCESADOR 8086-8088
1982: MICROPROCESADOR 286
1985: EL MICROPROCESADOR INTEL 386
1989: EL DX CPU MICROPROCESADOR INTEL 486
1991: AMD AMx86
1993: PROCESADOR DE PENTIUM
1995: PROCESADOR PENTIUM PROFESIONAL
1996: AMD K5
1997: PROCESADOR PENTIUM II
1996: AMD K6 Y AMD K6-2
1998: EL PROCESADOR PENTIUM II XEON
1999: EL PROCESADOR CELERON
1999: AMD ATHLON K7 (CLASSIC Y THUNDERBIRD)
1999: PROCESADOR PENTIUM III
1999: EL PROCESADOR PENTIUM III XEON
2000: PENTIUM 4
2001: ATHLON XP
2004: PENTIUM 4 (PRESCOTT)
2004: ATHLON 64
2006: INTEL CORE Y CORE 2 DUO
2007: AMD PHENOM
2008: INTEL CORE NEHALEM
2008: AMD PHENOM II Y ATHLON II
2010: INTEL CORE SANDY BRIDGE
2011: AMD BULLDOZER
SU ARQUITECTURA
En un microprocesador podemos diferenciar diversas partes:
El encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir su
deterioro (y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su
placa base.
La memoria cache: es una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano
ciertos datos que predeciblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que
acudir a la memoria RAM reduciendo el tiempo de espera
Coprocesador Matemático: o correctamente la FPU (Unidad de coma flotante). Que es la parte
del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el
exterior del procesador en otro chip
Los registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro
tiene disponible para algunos usos particulares.
La memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y
sus datos.
Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo
FUNCIONAMIENTO
El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados
secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar
en varias fases:
PreFetch, pre lectura de la instrucción desde la memoria principal.
Fetch, envío de la instrucción al decodificador
Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se
debe hacer.
Lectura de operando (si los hay).
Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.
Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.