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¿Que son los Microprocesadores o CPU?

CPU

¿Qué es un Microprocesador?

Microprocesador, es un tipo de dispositivo electrónico en miniatura que contiene los circuitos aritméticos, lógicos y de control necesarios para realizar las funciones de la unidad central de procesamiento (CPU)  de una computadora digital. En efecto, este tipo de circuito integrado puede interpretar y ejecutar instrucciones de programas así como manejar operaciones aritméticas.

Historia

A principios de la década de 1970 la introducción de la integración a gran escala (LSI) -que permitió empaquetar miles de transistores, diodos y resistencias en un chip de silicio de menos de 5 mm cuadrados- condujo al desarrollo del microprocesador. El primer microprocesador fue el Intel 4004, que se introdujo en 1971. A principios de los años 80, la integración a gran escala (VLSI) aumentó enormemente la densidad de los circuitos de los microprocesadores. En la década de 2010 un solo circuito VLSI contiene miles de millones de componentes electrónicos en un chip de tamaño idéntico al circuito LSI. (Para más información sobre la historia de los microprocesadores, ver la sección de informática: El microprocesador”).

La producción de microprocesadores baratos permitió a los ingenieros informáticos desarrollar microcomputadoras. Estos sistemas informáticos son pequeños pero tienen suficiente potencia de cálculo para realizar muchas tareas comerciales, industriales y científicas. El microprocesador también permitió el desarrollo de los llamados terminales inteligentes, como los cajeros automáticos y los terminales de punto de venta empleados en las tiendas minoristas. El microprocesador también proporciona control automático de robots industriales, instrumentos de medición y diversos tipos de equipo hospitalario. Ha permitido la informatización de una amplia gama de productos de consumo, incluidos los hornos microondas programables, los televisores y los juegos electrónicos. Además, algunos automóviles cuentan con sistemas de ignición y combustible controlados por microprocesadores diseñados para mejorar el rendimiento y la economía de combustible.

¿Cómo funciona un microprocesador?

Un procesador es el cerebro de un ordenador que consiste básicamente en una Unidad Aritmética y Lógica (ALU), una Unidad de Control y un Conjunto de Registros. Como su nombre indica, la ALU realiza todas las operaciones aritméticas y lógicas sobre los datos recibidos de los dispositivos de entrada o de la memoria. El conjunto de registros consiste en una serie de registros como acumulador (A), B, C, D, etc., que actúan como lugares de memoria de acceso rápido temporal para procesar los datos. Como su nombre indica, la unidad de control controla el flujo de instrucciones y datos en todo el sistema.

Así pues, básicamente un microprocesador toma la entrada de los dispositivos de entrada, la procesa según las instrucciones dadas en la memoria y produce la salida.

Ventajas de un microprocesador

Bajo costo
Los microprocesadores están disponibles a bajo costo debido a la tecnología de circuitos integrados. Lo que reducirá el coste de un sistema informático.

Alta velocidad
Los chips de los microprocesadores pueden trabajar a muy alta velocidad debido a la tecnología involucrada en ellos. Es capaz de ejecutar millones de instrucciones por segundo.

El tamaño pequeño
Debido a la tecnología de integración a muy gran escala y ultra gran escala, un microprocesador se fabrica en una huella muy pequeña. Esto reducirá el tamaño de todo el sistema informático.

Versátil
Los microprocesadores son muy versátiles, el mismo chip puede ser usado para varias aplicaciones con sólo cambiar el programa (instrucciones almacenadas en la memoria).

Bajo consumo de energía
Los microprocesadores se suelen fabricar utilizando la tecnología de semiconductores de óxido metálico, en la que los MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) funcionan en modo de saturación y corte. Por lo tanto, el consumo de energía es muy bajo en comparación con otros.

Menos generación de calor
Comparados con los dispositivos de tubos de vacío, los dispositivos semiconductores no emitirán tanto calor.

Confiable
Los microprocesadores son muy fiables, la tasa de fallos es muy inferior a la de la tecnología de los semiconductores.

Portátil
Los dispositivos o sistemas informáticos fabricados con microprocesadores pueden hacerse portátiles debido a su pequeño tamaño y bajo consumo de energía.

Clasificación de los microprocesadores

Basado en la longitud de la palabra

Espero que hayas leído sobre la longitud de las palabras de arriba. Así que basándonos en la longitud de la palabra de un procesador podemos tener procesadores de 8, 16, 32 y 64 bits.

RISC – Computadora con conjunto de instrucciones reducido

El RISC es un tipo de arquitectura de microprocesador que utiliza un conjunto de instrucciones pequeñas, de propósito general y altamente optimizadas, en lugar de un conjunto de instrucciones más especializadas que se encuentran en otros. El RISC ofrece un alto rendimiento sobre su arquitectura opuesta, el CISC (véase más abajo). En un procesador, la ejecución de cada instrucción requiere un circuito especial para cargar y procesar los datos. Por lo tanto, al reducir las instrucciones, el procesador utilizará circuitos simples y más rápidos en su funcionamiento.

  • Conjunto de instrucciones simples
  • Un programa más grande
  • Consiste en un gran número de registros
  • Circuitos de procesador simple (pequeño número de transistores)
  • Más uso de la RAM
  • Instrucciones de longitud fija
  • Modos de direccionamiento simples
  • Normalmente se fija el número de ciclos de reloj para ejecutar una instrucción
CISC – Computadora de Conjunto de Instrucciones Complejas

CISC es la arquitectura de microprocesador opuesta para RISC. Está hecho para reducir el número de instrucciones por programa, ignorando el número de ciclos por instrucción. Así que las instrucciones complejas se convierten directamente en hardware haciendo que el procesador sea más complejo y lento en su funcionamiento.

Esta arquitectura está realmente diseñada para reducir el costo de la memoria al reducir la longitud del programa.

  • Conjunto de instrucciones complejas
  • Un programa más pequeño
  • Menor número de registros
  • Complejos circuitos de procesador (más número de transistores)
  • Poco uso de la RAM
  • Instrucciones de longitud variable
  • Variedad de modos de direccionamiento
  • Número variable de ciclos de reloj para cada instrucción
Procesadores con fines especiales

Hay algunos procesadores que están diseñados para manejar algunas funciones específicas.

  • DSP – Procesadores de señal digital
  • Coprocesadores – procesadores utilizados junto con un procesador principal (8087 matemático-coprocesador utilizado con 8086)
  • Procesadores de entrada/salida
  • Transputer – Transistor Computer : Microprocesador con su propia memoria local