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ALUMNA: María de la Luz Ruiz Santa Rosa

P á g i n a | I

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE JUVENTINO ROSAS ING. EN TELEMÁTICA

I | P á g i n a Alumna: María de la Luz Ruiz Santa Rosa

Tabla de contenido

1 Introducción ......................................................................................................................... 0

2 FUNCIONAMIENTO DEL MICROPROCESADOR ...................................................................... 1

2.1 El microprocesador está compuesto por: ..................................................................... 1

2.2 Secciones del microprocesador: ................................................................................... 2

3 Historia de los microprocesadores ........................................................................................ 2

4 La evolución de los Microprocesadores ................................................................................ 4

5 Los Microprocesadores 8088 y 8086 .................................................................................... 8

5.1 Los 40 pines del 8088 en modo MÍNIMO tienen las siguientes funciones: ................ 12

Referencias bibliográficas ................................................................................................... 13

1 Introducción

El procesador es un circuito electrónico que actúa como unidad central

de proceso de un ordenador, en inglés CPU “Central Processin Unit” . Es el

encargado de proporcionar las operaciones de cálculo, como un cerebro que

organiza, da órdenes y envía información al resto del cuerpo. Los

microprocesadores se utilizan, sobretodo, en ordenadores pero también en

otros sistemas informáticos avanzados, como impresoras, automóviles o

aviones.

En sus inicios el tamaño del procesador era el de un armario y después

fue perdiendo en dimensiones. De armario pasó a una caja grande y más tarde

a 15 por 15 pulgadas (menos de medio metro cuadrado). Eran procesadores

para grandes máquinas nada que ver con los ordenadores de sobremesa o

portátiles a los que estamos tan acostumbrados.

Para fabricar los ordenadores personales hacía falta un procesador

mucho más pequeño, el microprocesador: es un circuito sumamente integrado,

es decir un microchip. El microchip es un circuito electrónico complejo cuyos

componentes son diminutos y forman una sola pieza plana muy fina y

semiconductora.

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2 FUNCIONAMIENTO DEL MICROPROCESADOR

El funcionamiento del microprocesador es realmente complejo pero

conocer mínimamente sus componentes y funciones ayudará a entender mejor

la relevancia de los progresos que van haciendo a lo largo de los años.

Hay que entender, por ejemplo, que el tamaño del que hablamos es

sumamente pe[***]queño, el microprocesador podría equipararse a un sello

postal y los transistores de sus circuitos no alcanzan ni la décima parte de un

cabello humano. Con estas dimensiones una simple mota de polvo puede

colapsar el sistema.

Hay que entender también que al trabajar a esta escala supone que un

pequeño avance en reducción del tamaño es un cambio enorme en la

velocidad de la máquina. Si el recorrido que deben hacer los bits (unidad

mínima de información, 1 o 0).

Se envía a través del bus de datos en paquetes se reduce, aminora

también el tiempo que se tarda en recibir la información. Si multiplicamos esa

diferencia por los millones de “viajes” que se hacen en un segundo el resultado

es que el usuario espera mucho menos tiempo a que se ejecute la tarea

ordenada.

2.1 El microprocesador está compuesto por:

• Resistencias • Diodos • Condensadores • Conexiones • Millones de transistores

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2.2 Secciones del microprocesador:

• ALU: unidad aritmético-lógica que hace cálculos con números y

toma decisiones lógicas.

• Registros: zonas de memoria especiales para almacenar

información temporalmente.

• Unidad de control: descodifica los programas.

• Bus: transportan información digital (en bits) a través del chip y de

la computadora.

• Memoria local: utilizada para los cómputos efectuados en el

mismo chip.

• Memoria cache: memoria especializada que sirve para acelerar el

acceso a los dispositivos externos de almacenamiento de datos.

El ordenador posee un cristal oscilante que proporciona una señal de

sincronización. Esta señal es la que coordina todas las actividades del

microprocesador y es más conocida como señal de reloj. La velocidad de reloj

se mide en MHz, a lo largo de la historia de los microprocesadores iremos

viendo como la velocidad de esta señal aumenta y nos permite ejecutar

millones de instrucciones por segundo.

3 Historia de los microprocesadores

Dicen que si la industria del automóvil se hubiera desarrollado tan rápido

como la de los microprocesadores ahora se podría cruzar en coche EEUU de

costa a costa en cuestión de segundos. El microprocesador apenas ha

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cumplido los 40 años pero los cambios que ha experimentado hacen parecer

un pasado mucho más lejano.

Según muchos Intel Inside creó el primer microprocesador de la historia

(para otros el mérito es de Texas Instruments) pero además se ha mantenido

en primera fila desde el inicio hasta nuestros días. Su poder en el mercado es

tal que se le ha acusado de monopolio y no hay señal de que sus cuotas

puedan reducirse sustancialmente.

Si hablamos de PC prácticamente siempre nos referimos a su

procesador por el modelo de Intel. Incluso en los 90, cuando aparecía la familia

Pentium en microprocesadores, era frecuente referirse a Pentium como modelo

de ordenador.

Por esta razón la historia de Intel y la de los microprocesadores van tan

de la mano que es casi imposible separarlas. Empezaremos por el principio,

cuando Intel Inside sacaba al mercado su primer y revolucionario modelo de

microprocesador.

Era 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.

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4 La evolución de los Microprocesadores

El siguiente paso de Intel fue en 1974. Creó el 8080, un microprocesador

con 4.500 transistores, un bus de 8 bits y capaz de ejecutar 200.000

instrucciones por segundo. El gran éxito de la empresa llegó con el 8088 y el

8086, microprocesadores que IBM utilizaría para su primer ordenador personal.

Debido a la buena respuesta de los consumidores por este ordenador se

convirtió en un estándar y, en consecuencia, también sería un estándar el

microprocesador de Intel. Muchas empresas lo utilizarían para sus nuevos

ordenadores e incluso fabricantes de hardware clonarían a Intel.

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 pero estos son compatibles a nivel ensamblador con el

juego de instrucciones Intel, de manera que no todos los PCs tienen que ser

obligatoriamente “Intel Inside”.

Durante los primeros años de la historia de los microprocesadores las

aportaciones de otras empresas eran pocas, en la mayoría de los casos lo que

se fabricaba eran clones de los productos de Intel. AMD, por ejemplo, entró

fuerte en el mercado cuando la contrató IBM como segundo fabricante de sus

microprocesadores.

Según la política interna del gigante azul debía tener dos fabricantes y

no solo Intel. Las tres empresas trabajaron en conjunto hasta que Intel decide

rescindir el contrato e ir por su cuenta, a partir de ese momento ya no comparte

información ni códigos con AMD que la demanda por incumplimiento de

contrato.

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A pesar de ganar la batalla contra Intel, AMD empieza a crear sus

propios modelos ya que se da cuenta de que creando clones de Intel siempre

estará por detrás de la gran empresa. A continuación una tabla resumen de los

principales microprocesadores de Intel permite observar el gran crecimiento de

esta industria.

Modelo Año Bus de Datos

(Bits)

Frecuencia

Interna Máxima

8088 1979 8 14 MHz.

80286 1982 16 12.5 MHz

80386 1985 32 20 MHz

80486 1989 32 25 MHz

Pentium 1993 64 60 MHz

Pentium-pro 1995 64 200 MHz

Pentium II 1995 64 266 MHz

Pentium III 1999 64 550 MHz

Pentium 4 2001 64 2 GHz

Pentium M 2003 64 2.26 GHz |

Intel Core 2 2007 64 3.16 GHz

Aunque no se observa en la tabla es importante resaltar que hasta el

momento Intel ha cumplido siempre con la Ley de Moore. Gordon Moore era

miembro cofundador de Intel y en 1965 formuló la ley empírica conocida como

Ley de Moore. Según la ley los microprocesadores duplicarán su número de

transistores en aproximadamente año y medio.

En consecuencia el ordenador baja de precio rápidamente pero también

queda obsoleto en cuestión de dos años. Es una ventaja para el consumidor en

tanto que pronto dispone de mayor tecnología y una desventaja porque para

estar al día debe invertir mucho capital. De todas maneras los de Intel se

muestran orgullosos de no haber fallado a la Ley de su fundador y seguir

mejorando tan rápidamente sus productos.

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Son muchas las tecnologías que han permitido este gran crecimiento en

las capacidades de los microprocesadores, estas son algunas:

Soporte para memoria virtual.

Soprocesador matemático integrado.

Capacidad de procesar varias instrucciones en paralelo.

Multiprocesador.

Multinúcleo.

Otros fabricantes de microprocesadores

Apple, Motorota, Cyrix, Sun Microsystems, Digital Equipment

Corporation, Compaq, IBM y AMD son las principales empresas que se dedican

también a la fabricación de microprocesadores. En un principio la mayoría de

ellas lo que hacía era copiar los procesadores de Intel pero esto suponía un

doble problema.

Siempre estaban por detrás de Intel Inside lo que se traducía en

pérdidas ya que el que llega antes se lleva más cuotas de ventas. Por otro

lado, los fabricantes de ordenadores exigen actualizar sus equipos con cierta

rapidez para poder ser los primeros en sacar el mejor modelo del momento.

El caso de Apple es un poco diferente debido a que esta empresa es la

única que fabrica el modelo Macintosh. De todas maneras es frecuente que

Apple utilice microprocesadores Intel aunque nunca ha llegado a necesitar un

Pentium.

De los antes mencionados el principal competidor de Intel Inside es

AMD. Aunque es la segunda empresa en fabricación de microprocesadores

más importante, la distancia entre AMD e Intel es abismal. Mientras Intel

controla cerca del 80% del mercado (habiendo llegado incluso al 90%) AMD se

conforma con un 15%.

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Como decíamos unas líneas atrás, AMD se dedicó largo tiempo a clonar

los microprocesadores de Intel pero llegó un punto de inflexión en el que

diseñaba sus propios productos. En la actualidad AMD tiene defensores

acérrimos que consideran sus microprocesadores de mayor calidad que los de

Intel.

5 Historia del 8086/8088

En junio de 1978 Intel lanzó al mercado el primer microprocesador de 16

bits: el 8086. En junio de 1979 apareció el 8088 (internamente igual que el

8086 pero con bus de datos de 8 bits) y en 1980 los coprocesadores 8087

(matemático) y 8089 (de entrada y salida). El primer fabricante que desarrolló

software y hardware para estos chips fue la propia Intel. Reconociendo la

necesidad de dar soporte a estos circuitos integrados, la empresa invirtió gran

cantidad de dinero en un gran y moderno edificio en Santa Clara, California,

dedicado al diseño, fabricación y venta de sus sistemas de desarrollo que,

como se explicó anteriormente, son computadoras autosuficientes con el

hardware y software necesario para desarrollar software de microprocesadores.

Los sistemas de desarrollo son factores clave para asegurar las ventas

de una empresa fabricantes de chips. La inmensa mayoría de ventas son a

otras empresas, las cuales usan estos chips en aparatos electrónicos,

diseñados, fabricados y comercializados por ellas mismas. A estas empresas

se las llama "fabricantes de equipo original", o en inglés, OEM (Original

Equipment Manufacturer). El disminuir el tiempo de desarrollo de hardware y

software para las OEM es esencial, ya que el mercado de estos productos es

muy competitivo. Necesitan soporte pues los meses que les puede llevar el

desarrollo de las herramientas apropiadas les puede significar pérdidas por

millones de dólares. Además quieren ser los primeros fabricantes en el

mercado, con lo cual pueden asegurarse las ventas en dos áreas importantes:

a corto plazo, ya que al principio la demanda es mucho mayor que la oferta, y a

largo plazo, ya que el primer producto marca a menudo los estándares.

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5.1 Arquitectura de los procesadores 8088 y 8086:

La ventaja de esta división fue el ahorro de esfuerzo necesario para

producir el 8088. Sólo una mitad del 8086 (el BIU) tuvo que rediseñarse para

producir el 8088.

5.2 Los Microprocesadores 8088 y 8086

El 8086 es un microprocesador de 16 bits, tanto en lo que se refiere a su

estructura como en sus conexiones externas, mientras que el 8088 es un

procesador de 8 bits que internamente es casi idéntico al 8086. La única

diferencia entre ambos es el tamaño del bus de datos externo. Intel trata esta

igualdad interna y desigualdad externa dividiendo cada procesador 8086 y

8088 en dos sub-procesadores. O sea, cada uno consta de una unidad de

ejecución (EU: Execution Unit) y una unidad interfaz del bus (BIU: Bus Interface

Unit). La unidad de ejecución es la encargada de realizar todas las operaciones

mientras que la unidad de interfaz del bus es la encargada de acceder a datos

e instrucciones del mundo exterior. Las unidades de ejecución son idénticas en

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ambos microprocesadores, pero las unidades de interfaz del bus son diferentes

en varias cuestiones, como se desprende del siguiente diagrama en bloques:

Registros de uso general del 8086/8088:

Tienen 16 bits cada uno y son ocho:

AX = Registro acumulador, dividido en AH y AL (8 bits cada uno).

Usándolo se produce (en general) una instrucción que ocupa un byte

menos que si se utilizaran otros registros de uso general. Su parte más baja,

AL, también tiene esta propiedad. El último registro mencionado es el

equivalente al acumulador de los procesadores anteriores (8080 y 8085).

Además hay instrucciones como DAA; DAS; AAA; AAS; AAM; AAD; LAHF;

SAHF; CBW; IN y OUT que trabajan con AX o con uno de sus dos bytes (AH o

AL). También se utiliza este registro (junto con DX a veces) en multiplicaciones

y divisiones.

BX = Registro base, dividido en BH y BL.

Es el registro base de propósito similar (se usa para direccionamiento

indirecto) y es una versión más potente del par de registros HL de los

procesadores anteriores.

CX = Registro contador, dividido en CH y CL.

Se utiliza como contador en bucles (instrucción LOOP), en operaciones

con cadenas (usando el prefijo REP) y en desplazamientos y rotaciones

(usando el registro CL en los dos últimos casos).

DX = Registro de datos, dividido en DH y DL.

Se utiliza junto con el registro AX en multiplicaciones y divisiones, en la

instrucción CWD y en IN y OUT para direccionamiento indirecto de puertos (el

registro DX indica el número de puerto de entrada/salida).

SP = Puntero de pila (no se puede subdividir).

Aunque es un registro de uso general, debe utilizarse sólo como puntero

de pila, la cual sirve para almacenar las direcciones de retorno de subrutinas y

los datos temporarios (mediante las instrucciones PUSH y POP). Al introducir

(push) un valor en la pila a este registro se le resta dos, mientras que al extraer

(pop) un valor de la pila este a registro se le suma dos.

BP = Puntero base (no se puede subdividir).

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Generalmente se utiliza para realizar direccionamiento indirecto dentro

de la pila.

SI = Puntero índice (no se puede subdividir).

Sirve como puntero fuente para las operaciones con cadenas. También

sirve para realizar direccionamiento indirecto.

DI = Puntero destino (no se puede subdividir).

Sirve como puntero destino para las operaciones con cadenas. También

sirve para realizar direccionamiento indirecto.

Cualquiera de estos registros puede utilizarse como fuente o destino en

operaciones aritméticas y lógicas, lo que no se puede hacer con ninguno de los

seis registros que se verán más adelante.

Además de lo anterior, cada registro tiene usos especiales:

Unidad aritmética y lógica

Es la encargada de realizar las operaciones aritméticas (suma, suma

con "arrastre", resta, resta con "préstamo" y comparaciones) y lógicas (AND,

OR, XOR y TEST). Las operaciones pueden ser de 16 bits o de 8 bits.

Indicadores (flags)

Hay nueve indicadores de un bit en este registro de 16 bits. Los cuatro

bits más significativos están indefinidos, mientras que hay tres bits con valores

determinados: los bits 5 y 3 siempre valen cero y el bit 1 siempre vale uno (esto

también ocurría en los procesadores anteriores).

Registro de indicadores (16 bits)

Bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Flag -- -- -- -- OF DF IF TF SF ZF 0 AF 0 PF 1 CF

1. AX = Registro acumulador, dividido en AH y AL (8 bits cada uno).

Usándolo se produce (en general) una instrucción que ocupa un byte menos

que si se utilizaran otros registros de uso general. Su parte más baja, AL,

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también tiene esta propiedad. El último registro mencionado es el equivalente

al acumulador de los procesadores anteriores (8080 y 8085).

2. BX = Registro base, dividido en BH y BL. Es el registro base de

propósito similar (se usa para direccionamiento indirecto) y es una versión más

potente del par de registros HL de los procesadores anteriores.

3. CX = Registro contador, dividido en CH y CL. Se utiliza como contador

en bucles (instrucción LOOP), en operaciones con cadenas (usando el prefijo

REP) y en desplazamientos y rotaciones (usando el registro CL en los dos

últimos casos).

4. DX = Registro de datos, dividido en DH y DL. Se utiliza junto con el

registro AX en multiplicaciones y divisiones, en la instrucción CWD y en IN y

OUT para direccionamiento indirecto de puertos (el registro DX indica el

número de puerto de entrada/salida).

5. SP = Puntero de pila (no se puede subdividir). Aunque es un registro

de uso general, debe utilizarse sólo como puntero de pila, la cual sirve para

almacenar las direcciones de retorno de subrutinas y los datos temporarios

(mediante las instrucciones PUSH y POP). Al introducir (push) un valor en la

pila a este registro se le resta dos, mientras que al extraer (pop) un valor de la

pila este a registro se le suma dos.

6. BP = Puntero base (no se puede subdividir). Generalmente se utiliza

para realizar direccionamiento indirecto dentro de la pila.

7. SI = Puntero índice (no se puede subdividir). Sirve como puntero

fuente para las operaciones con cadenas. También sirve para realizar

direccionamiento indirecto.

8. DI = Puntero destino (no se puede subdividir). Sirve como puntero

destino para las operaciones con cadenas. También sirve para realizar

direccionamiento indirecto.

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Terminales (pinout) del 8088

Este microprocesador está encapsulado en el formato DIP (Dual Inline

Package) de 40 patas (veinte de cada lado).

El 8086/8088 puede conectarse al circuito de dos formas distintas: el

modo máximo y el modo mínimo. El modo queda determinado al poner una

determinada terminal (llamado MN/MX) a tierra o a la tensión de alimentación.

5.3 Los 40 pines del 8088 en modo MÍNIMO tienen las siguientes funciones:

1. GND (Masa)

2. A14 (Bus de direcciones)







9. AD7 (Bus de direcciones y datos)








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17. NMI (Entrada de interrupción no enmascarable)

18. INTR (Entrada de interrupción enmascarable)

19. CLK (Entrada de reloj generada por el 8284)

20. GND (Masa)

21. RESET (Para inicializar el 8088)

Referencias bibliográficas

Microprocessor Handbook .Greenfield Joseph .Ediciones R 1988.

Los microprocesadores y las microcomputadoras y su aplicación en la automatización de máquinas y equipos. Kostikoba G. Vuishaia Shkola. 1988

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