Microprocesadores

Ing. Leticia Zabala B

Historia microprocesadores

1969 la empresa japonesa, Busicom requiere de la fabricacin de un pequeo circuito que controle las calculadores fabricados por ellos.

1971 El microprocesador 4004 de Intel suele ser aceptado como el primero.

Con la aparicin del microprocesador que marco la revolucun digital.

Los microprocesadores son los cerebros dentro de las computadoras, servidores, telfonos, automviles, cmaras, radios, televisores y muchos otros dispositivos de uso diario.

En comparacin con el Intel 4004, hoy los procesadores Intel Core de segunda generacin ofrecen un rendimiento 350 000 veces mayor y cada transistor utiliza alrededor de 5 000 veces menos energa.

Como estn fabricados?

Fabricados en una matriz de silicio, que integran la lgica de control y la memoria.

Este dispositivo muchas llaves de circuito incluyendo la unidad de control por la unidad aritmtica lgica y el bus de control.

Los elementos que compone el microprocesador son:

El transistor.

Puertas lgicas, (donde pones ms de un transistor a trabajar con otros).

Los procesadores usan matemtica binaria para realizar operaciones.

Finalmente, los microprocesadores son desarrollados usando el proceso de litografa.

El microprocesador

Denominado como CPU.

o procesa y realiza clculos

o La parte ms costosa de la computadora

Se la define por dos parmetros fundamentales:

o Velocidad

o Ancho

Velocidad

La velocidad de procesamiento se ha cuadruplicado aproximadamente cada tres aosa partir de la fecha que fue lanzado al mercado

La velocidad de la CPU se mide por megahercios (MHz), gigahercios (GHz).

Ancho

La anchura se fundamenta a tres factores principales.

1. El Bus De Datos determina la velocidad con la que se mueve los datos dentro y fuera de la CPU.

o La velocidad y el ancho del bus de datos Estn directamente relacionados con la cantidad de memoria en un chip.

o Una CPU de 32 bits lee y escribe en la memoria 32 bits a la vez.

o Los procesadores con 64 bits lee y escribe datos de 64 bits a la vez.

2. Bus De Direcciones Son los cables que se encargan de la funcin de direccionamiento en los procesadores.

o La direccin identifica la ubicacin del chip donde se envan o transmiten los datos.

o Las dimensiones del bus de datos define la potencia de los procesadores.

3. Los registros internos. o el bus de datos interno, que es el factor determinante del volumen de informacin que una CPU puede manejar a la vez.

o Tambin transfiere la informacin dentro del procesador.

o Este componente funciona como la celda de la informacin manejada por el microprocesador.

Transistor

Esta constituido de:

Conductor

Base

Emisor

El transistor es como un interruptor

Puertas lgicas

Varios transistores unidos entre si

La puertas lgicas llevan instrucciones matemticas y de otro tipo que un procesador realiza.

Matemtica binaria

Todas las operaciones de las computadoras son hechas con valores binarios. Esto tiene un valor de 1 o 0 por los cuales el procesador opera.

Los procesadores de computadora operan con 8, 16, 32 o 64 bits en tamao.

Una instruccin que entra en el microprocesador se ajusta a uno de estos tamaos.

Sin embargo, los microprocesadores ms modernos estarn en el rango de 32 o 64 bits.

Hay CPUs de 128 bits en fase de diseo, pero no sern eficaces a menos que haya otros perifricos de hardware que estn diseados para manejar conjuntos de instrucciones de ese tamao.

Litografa

Es la formacin de una imagen en relieve tridimensional sobre el substratocon una transferencia posterior del patrn al microprocesador que los

unifica.

Sustrato (materiales base)

Elementos que se encuentran sobre la lamina de silicio.

o Deposicin de pelcula,

o modelado,

o dopaje

Computadoras Digitales

sistema que explora secuencialmente una informacin almacenadallamada programa, interpreta este programa y lo ejecuta. Para ello el

sistema dispone de un HARDWARE, ( MEMORIA, la UNIDAD de CONTROL, la

UNIDAD LOGICO-ARITMETICA y las UNIDADES de ENTRADA-SALIDA.)

Simultneamente dispone de un soporte no fsico si no mas bien operativogenerador de mensajes software bsico.

Este programa es el listado de ordenes a desarrollar por la computadoraen un consecutivo y lgico escrito en un lenguaje comprensivo para la

mquina.

Cada instruccin es la secuencia de ceros y unos (0, 1)(lenguaje demquina o cdigo de mquina).

Lenguaje assembler

Sustituye las combinaciones binarias del lenguaje de mquina por nombressimblicos que hacen referencia a la operacin que realiza la

computadora cuando ejecuta la instruccin correspondiente.

Cada instruccin del lenguaje simblico es equivalente a una instruccindel lenguaje de mquina.

Lenguaje de alto nivel conjunto de instrucciones que ejecutan unainstruccin.

Compilador

Generaciones de las Computadoras

Desde la creacin de las primeras computadoras digitales en el ao 1947, se han sucedido diferentes generaciones o estadios de desarrollo tanto a

nivel de HARDWARE como a nivel de SOFTWARE.

Primera generacin

Tubos de vaco como elementos lgicos

Como memorias se utilizaron tambores magnticos,

el SOFTWARE an no se llamaba as y era muy primario, a nivel de lenguaje-mquina y de tmidos ensayos simblicos.

Segunda generacin

Hacia 1956, se utilizaron ya transistores de germanio y, posteriormente de silicio(el transistor se haba inventado en 1947 y se haba industrializado pocos aosdespus.)

La memoria ya fue de ferritas y se continu usando memoria exterior detambor, discos y cintas magnticas

el SOFTWARE era el mismo de la anterior generacin, pero inclua yacompiladores fortran an bastante primarios, aunque fueron mejorando con eltiempo.

El primer gran cambio de los lenguajes se produjo pues, en esta generacin.

Mientras hasta entonces los programas en lenguaje-mquina o en lenguajesimblico deban ser escritos para una mquina concreta puesto que eranorientados a las mquinas, a partir de entonces fueron orientados al problema,por lo que el programa era aplicable a cualquier mquina siempre queexistiera el traductor (compilador) adecuado a aquella mquina.

Tercera generacin

Hacia 1964 simultneamente con la aparicin de lasMINICOMPUTADORAS.

El hardware era realizado con circuitos integrados RTL y ECL queevolucionaron hasta los TTL en 1966.

La MEMORIA continuaba siendo de ferritas y el software llego a su mayorade edad con lenguajes de alto nivel FORTRAN, COBOL y sobre todo con la

aparicin de SISTEMAS OPERATIVOS. Fue el momento de la incorporacin

de las computadoras al control de procesos.

Cuarta generacin

La cuarta generacin apareci hacia 1971 simultneamente con la aparicin de las MICROCOMPUTADORAS, de las terminales de

TELEPROCESOS y solapndose con los lenguajes de ms alto nivel (PL1,

ALGOL68, BASIC, etc.).

Elementos bsicos de la

microcomputadora

Una microcomputadora consta de tres elementos fundamentales:

Unidad Central de Procesamiento,

Memoria

Unidades o Puertos de Entrada/Salida

Todo ello debidamente interconectado mediante un sistema de buses.

Que hace el Microprocesaor

Reciben la informacin binaria y la procesan sobre la base de instrucciones predefinidas que generan una nueva informacin tambin

binaria