arquitectura de un microprocesador:
Generalmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un unico trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos.
El microprocesador de la CPU está formado por una unidad aritmético logica que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole); por una serie de registros donde se almacena información temporalmente, y por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones.
Las marcas de procesadores más conocidas son:
AMD
INTEL
HEWLETT-PACKARD
Las frecuencias de reloj en la historia:
La primera PC comercial, la Altair, usaba un microprocesador Intel 8080 con una frecuencia de reloj de 2 MHz. La IBM PC original de 1981 tenía una frecuencia de reloj de 4,77 MHz (4.770.000 ciclos por segundo).
Para 1995, las Pentium de Intel llegaban a 100 MHz, y en 2002, Intel introdujo el primer procesador en llegar a 3 GHz, el Pentium 4.
Para 1995, las Pentium de Intel llegaban a 100 MHz, y en 2002, Intel introdujo el primer procesador en llegar a 3 GHz, el Pentium 4.
El reloj del microprocesador:
Un chip utiliza un reloj de impulsos eléctricos para ejecutar o procesar las instrucciones que le llegan. Es decir, todos los elementos del chip permanecen en reposo a la espera del impulso de reloj, para ejecutar la operación que corresponde en cada momento. De esta forma las operaciones se realizan sincrónicamente, es decir, de forma ordenada y ningún dispositivo se anticipa a otro.Según esto, mientras mayor sea la velocidad de reloj que admita el micro, mayor será la velocidad en la ejecución de las operaciones. Por lo tanto junto al juego de instrucciones, que mide la potencia del microprocesador, es importante también considerar la frecuencia de reloj.
Tipos de encapsulados para microprocesadores
Encapsulados DIP:
Son las siglas de DUAL In LINE PACKAGE, se presenta en una carcasa rectangular con dos filas de pines de conexión a cada lado, el N ° máximo de pines en un DIP suelen ser 48.
Encapsulados SIP (SINGLE IN LINE PACKAGE):
Junto con el DIP son los encapsulados mas antiguos, su presentación es una carcasa de plástico rectangular con una única fila de pines que varían de 4 a 24.
Encapsulados SOIC (SMALL OUTLINE INTEGRATED CIRCUIT):
Estos fueron los primeros en sustituir a los encapsulados DIP, estos vienen con mas no mas de 16 pines.
PGA: Los múltiples pines de conexión se situan en la parte inferior del encapsulado. Este tipo se utiliza para CPUs de PC y era la principal opción a la hora de considerar la eficiencia pin-capsula-espacio antes de la introducción de BGA. Los PGAs se fabricaron de plastico y cerámica, sin embargo actualmente el plastico es el mas utilizado, mientras que los PGAs de cerámica se utilizan para un pequeño número de aplicaciones.
SOP: Los pines se diponen en los 2 tramos más largos y se extienden en una forma denominada “gull wing formation”, este es el principal tipo de montaje superficial y es ampliamente utilizado mespecialmente en los ámbitos de la microinformática, memorias y IC análogicos que utilizan un número relativamente pequeño de pines.
TSOP: Simplemente una versión más delgada del encapsulado SOP.
QFP: Es la versión mejorada del encapsulado SOP, donde los pines de conexión se extienden a lo largo de los cuatro bordes. Este es en la actualidad el encapsulado de montaje supeficial más popular, debido que permite un mayor número de pines.
SOJ: Las puntas de los pines se extieden desde los dos bordes más largos dejando en la mitad una separación como si se tratase de 2 encapsulados en uno. Recibe éste nombre porque los pines se parecen a la letra “J” cuando se lo mira desde el costado. Fueron utilizados en los módulos de memoria SIMM.
QFJ: Al igual que el encapsulado QFP, los pines se extienden desde los 4 bordes bordes.
QFN: Es similar al QFP, pero con los pines situados en los cuatro bordes de la parte inferior del encapsulado. Este encapsulado puede hacerse en modelos de poca o alta densidad.
TCP: El chip de silicio se encapsulan en forma de cintas de películas, se puede producir de distintos tamaños, el encapsualdo puede ser doblado. Se utilizan principalmente para los drivers de los LCD.
BGA: Los terminales externos, en realidad esferas de soldadura, se situan en formato de tabla en la parte inferior del encapsulado. Este encapsulado puede obtener una alta densidad de pines, comparado con otros encapsulados como el QFP, el BGA presenta la menor probabilidad de montaje defectuosos en las plaquetas. Metodo casero para desoldar un encapsulado BGA.
LGA: Es un encapsulado con electrodos alineados en forma de array en su parte inferior. Es adecuado para las operaciones donde se necesita alta velocidad debido a su baja inductancia. Además, en contraste con el BGA, no tiene esferas de soldadura por lo cual la altura de montaje puede ser reducida.
Sistema de refrigeración:
instalación de un microprocesador:
La forma de instalar un microprocesador varia según la placa base, ya que estas pueden tener la ranura de entrada PGA-En paralelo como hay otras motherboard(placa base) que ademas de venir con entrada PGA traen una tarjeta en la cual se incorpora el microprocesador y que tiene un disipador incluido.
microprocesador de entrada por tarjeta:
Partes del microprocesador:
El encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) 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. Por ejemplo: en una biblioteca, en lugar de estar buscando cierto libro a través de un banco de ficheros de papel se utiliza la computadora, y gracias a la memoria cache, obtiene de manera rápida la información. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada cache 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 e incluso memoria caché de nivel 3, o L 3.
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. Esta parte esta considerada como una parte "lógica" junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.
Los registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en cada procesador. Un grupo de registros esta diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el procesador pero que CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta y dos registros.
La memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador las toma de ahí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de trabajo para el procesador.
Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es parecido a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un número de puerto que el procesador utiliza como un número de teléfono para llamar al circuito o a partes especiales.
Buses del microprocesador:
Todos los procesadores poseen un bus principal o de sistema por el cual se envían y reciben todos los datos, instrucciones y direcciones desde los integrados del chipset o desde el resto de dispositivos. Como puente de conexión entre el procesador y el resto del sistema, define mucho del rendimiento del sistema, su velocidad se mide en bits por segundo.
Ese bus puede ser implementado de distintas maneras, con el uso de buses seriales o paralelos y con distintos tipos de señales eléctricas. La forma más antigua es el bus paralelo en el cual se definen líneas especializadas en datos, direcciones y para control.
En la arquitectura tradicional de Intel (usada hasta modelos recientes), ese bus se llama el Front Side Bus y es de tipo paralelo con 64 líneas de datos, 32 de direcciones además de múltiples líneas de control que permiten la transmisión de datos entre el procesador y el resto del sistema. Este esquema se ha utilizado desde el primer procesador de la historia, con mejoras en la señalización que le permite funcionar con relojes de 333 Mhz haciendo 4 transferencias por ciclo.
En algunos procesadores de AMD y en el Intel Core i7 se han usado otros tipos para el bus principal de tipo serial. Entre estos se encuentra el bus HyperTransport de AMD, que maneja los datos en forma de paquetes usando una cantidad menor de líneas de comunicación, permitiendo frecuencias 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 DDR en el interior del encapsulado lo que hace necesario la implementación de buses de memoria del procesador hacia los módulos. Ese bus esta de acuerdo a los estándares DDR de JEDEC y consisten en líneas de bus paralelo, para datos, direcciones y control. Dependiendo de la cantidad de canales pueden existir de 1 a 4 buses de memoria.
Características del procesador de ultimo lanzamiento en el mercado:
Luego de las versiones Ultra Low Voltage (ULV) de sus populares procesadores Core2 Duo, Intel parece querer repetir la estrategia con su nueva línea i7. Luego del lanzamiento del Core i7 640UM a 1.2 GHz, se espera una nueva versión más rápida que su antecesora para ser lanzada el tercer cuarto de este año.
El Core i7 660UM correría a 1.33 GHz, capaz de overclockearse mediante Turbo Boost hasta los 2.4 GHz. La arquitectura de este modelo, Arrandale, estará sobre la misma plataforma que el 640UM: memorias DDR3 a 800MHz, además de tener un TDP que no debiera superar los 18 W y hacer uso de la tecnología Hyperthread de Intel, permitiendo correr 4 procesos en sus dos núcleos físicos usando 4 MB de caché en nivel 2.
Los gráficos integrados de esta plataforma también estarán diseñados para mantener lo más bajo posible el uso energético, medida ad hoc con la filosofía de un procesador de ultra bajo voltaje. La GPU también bajará su rendimiento cuando no sea solicitada, llegando a los 166 MHz, sin embargo, será capaz de escalar hasta los 500 MHz cuando sea necesario.
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