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¿Cómo funciona un microprocesador?

Ya vimos algunas cosas sobre él, pero aún no sabemos como es que funciona. Por tal razón, a continuación se presenta un texto con el fin de salvar la duda que nos plantea el titulo de la entrada. ¿Cómo funciona un microprocesador?


La función de un microprocesador sería comparable al trabajo que hace el cerebro en el cuerpo humano. Básicamente realizan operaciones aritméticas elementales, −suma, resta multiplicación y división− que son cruciales para ejecutar cualquier acción en las computadoras modernas. El simple hecho de utilizar el buscador e ingresar a una página web, requiere la intervención directa de un microprocesador. Las múltiples funciones de los actuales computadores requieren cada vez mayor potencia en los microprocesadores.

Génesis del microprocesador

ISTOCKPHOTO/THINKSTOCK

El primer microprocesador data del año 1971 y es conocido como Intel 4004. En principio este primitivo dispositivo realizaba tareas de aritmética elemental. Actualmente, con el desarrollo de la microtecnología, los microprocesadores han ido evolucionando hasta llegar a tener un desempeño bastante satisfactorio.

Los microprocesadores llevan a cabo distintas funciones, como ejecutar los programas, realizar operaciones matemáticas de gran complejidad a través de los conocidos procesadores flotantes, transferir datos entre los diferentes periféricos del computador, así como tomar decisiones acerca de la manera de ejecutar o no un proceso específico. El rendimiento de un microprocesador está directamente relacionado con su capacidad de memoria.

Su estructura interna

WAVEBREAK MEDIA/THINKSTOCK

Dentro de la arquitectura del microprocesador se diferencian distintos componentes específicos como la memoria caché, encargada de procesar datos con un alto rango de predictibilidad, apoyándose en una memoria auxiliar; un bus de datos por donde se da el tránsito de la información que es capaz de enviar y recibir datos; y una línea de lectura y otra de escritura, que es la que le indica a la memoria las instrucciones necesarias para ubicar la dirección de los datos requeridos. De la misma manera todos los procesos realizados se escriben en la memoria para ser posteriormente usados de acuerdo a los registros de cada uno.

La arquitectura de Von Neumann

ISTOCKPHOTO/THINKSTOCK

Otro factor fundamental en el funcionamiento de los microprocesadores, es lo que se conoce como arquitectura de Von Neumann. En la década de los cuarentas, el matemático John Von Neumann, durante el desarrollo de la antecesora de las computadoras modernas, la Eniac (una gigantesca y paquidérmica calculadora que requería el cambio y reconexión constante de cables), halló una solución consistente en almacenar las instrucciones necesarias para el proceso de la información por medio de tarjetas perforadas, lo que hizo que los procesos se simplificaran, siendo el antecedente directo del principio de funcionamiento de los microprocesadores actuales.

Nuevos procesadores de sexta generación INTEL.

El microprocesador Core i7-6700K es el que lleva la batuta de los dos lanzamientos de Intel; se trata de una CPU de cuatro núcleos corriendo a 4 Ghz(overclock a 4.2. Ghz), 8 MB de cache y utilizando el socket LGA 1151 del nuevo chipset Z170. El procesador soporta memorias DDR4 y DDR3L; además, se presenta el nuevo procesador gráfico Intel HD 530 que corre a 350 Mhz (llegando hasta 1150 Mhz) y con soporte para DirectX 12.

Por su lado, el Core i5-6600K corre a 3.5 Ghz, (overclockeable a 3.9 Ghz sin mucho problema) y 6 MB de cache. También es compatible con el mismo socket y chipset de su "hermano mayor"; ambos procesadores vienen a 91W TDP y a diferencia de Broadwell, la apuesta no parece ser ahorrar en el consumo de energía al lo contrario: el enfoque son los equipos para tareas exigentes, como los videojuegos.

10 cosas que quizás no sabias sobre los microprocesadores.

El procesador es el cerebro de cualquier PC. Entre sus tareas esta la de ejecutar las instrucciones y manejar los datos que componen las distintas aplicaciones que utilizas.

Pasemos a comentar diez curiosidades acerca de los procesadores:

1. Un procesador moderno es compatible con todas las aplicaciones creadas para PC hasta la fecha. Para ser capaz de cumplir esto tienes que tener tanto el sistema operativo para el que fueron creadas esas utilidades como cualquier librería o programas que acompañen a la aplicación.

Es verdad que ciertas aplicaciones comprueban que tengas cierto hardware, pero se puede afirmar que una aplicación de los años 80 o 90 podrá funcionar sin más problemas que buscar las librerías y el sistema operativo.

2. El primero fue el 4004. Este procesador fue creado por Intel en el año 71 y su característica principal es que el fabricante consiguió incluir dentro de la misma pastilla de silicio toda la funcionalidad para la que antes se necesitaba de una placa.

Esta pastilla es a la que denominamos chip.

3. La arquitectura basé es la x86. Para que un procesador se considere PC debe implementar un conjunto de instrucciones básico. Este se denomina x86 y su implementación permite que tengas compatibilidad con aplicaciones antiguas.

De esta forma se consigue que un PC creado en 2013 sea capaz de ejecutar un programa creado en 1980 como te comente en el primer punto.

Cada nueva generación de procesadores suele incluir más instrucciones, las cuales van ligadas a nuevos bloques funcionales dentro del microprocesador. Esto hace que los procesadores de los 80 sean incapaces de correr muchas de las aplicaciones del año 2013.

Con estas nuevas instrucciones se intenta mejorar las prestaciones de los equipos ya que permiten realizar cálculos u operaciones más rápidamente.

4. Muchos chips se venden con bloques funcionales deshabilitados. Esto se lleva haciendo desde siempre. Por ejemplo, la diferencia entre un antiguo 486 DX y un 486 SX era su coprocesador matemático algo casi mágico en aquella época. Pues la pastilla de silicio era exactamente igual, es decir se fabricaban igual, la única diferencia es que en el bloque que hacia esta función en los SX se cortaba la conexión.

Por tanto un SX era más caro de fabricar ya que necesitaba de un paso más pero se vendía mucho más barato.

Esto ocurre en la actualidad en muchos aspectos por ejemplo ciertos procesadores i7 son iguales que los Xeon que se venden para servidores pero tienen deshabilitados varios núcleos.

5. Se ha reducido su tamaño cientos de miles de veces. El 4004 tenía 2300 transistores en su interior. El i7 4770K tiene 1.400 millones de ellos. Esto significa que se podrían almacenar más de 600.000 veces el primer procesador en este último.

6. Se han incluido elementos que antes encontrabas en la placa base.Gracias a esas mejoras en las tecnologías de fabricación se han conseguido integrar más elementos en su interior. Ahora tienes varios núcleos que equivalen a pequeños procesadores, una tarjeta gráfica integrada, o el controlador de memoria entre otros elementos.

En la actualidad y dado el gran mercado que supone los elementos móviles como laptops y smartphones la ultima inclusión es el controlador de voltaje lo cual hace que el micro tenga más control sobre su pero dificulta el overclocking.

7. Su consumo depende de la frecuencia de funcionamiento y el voltaje. Si te has planteado alguna vez porque no existen ya procesadores funcionando a 10 GHZ es sencillamente porque acabarían fundiéndose y de paso quemando todo el equipo.

Esto es debido a que el consumo de cualquier componente se disipa en forma de calor. Es decir, funcionan como estufas. Este consumo, que se mide en Watios, es proporcional a la frecuencia de funcionamiento y al cuadrado del voltaje.

Es decir un procesador que funcione a 2GHZ necesitara al menos el doble de potencia que uno que funciona a 1GHZ.

8. La unidad básica de construcción dentro del procesador son los transistores. Un transistor no es más que un elemento electrónico con varias puertas en las cuales podemos controlar el funcionamiento de una de estas aplicando o no voltaje a las otras. Al interconectarlo de otra manera estas decidiendo que va a ser capaz de hacer.

No todos los transistores son iguales, ni del mismo tamaño. Pero básicamente es el ladrillo con el que construyes los microprocesadores.

9. La base de su fabricación es el silicio. El silicio tiene además de unas magnificas propiedades la ventaja que se encuentra en grandes proporciones en la corteza de la tierra. Se lo puede encontrar hasta en la arena de la playa.

Esto es lo que ha permitido que la electrónica basada en estos semiconductores que encuentras en cualquier aparato moderno pueda ser tan barata. Cuando quitas los costes de investigación producirlo en grandes cantidades es muy barato.

10. Cada dos años se duplica el número de transistores. La conocida como ley de Moore anticipa que se multiplicara por dos el número de transistores que se podrán crear en la misma área de silicio. Esto se consigue dividiendo por dos su área.

Evolución de los Microprocesadores INTEL y AMD

En el siguiente video, podremos observar una linea de tiempo acerca de la evolución de los microprocesadores que lazaron estas dos grandes empresas. Podremos observar información como: el año en el que se fabricaron y características de cada uno de los procesadores.

Reseña histórica de los procesadores.

Reseña histórica de los procesadores.

El microprocesador es producto surgido de la evolución de distintas tecnologías predecesoras, básicamente, de la computación y de la tecnología de semiconductores. El inicio de esta última data de mitad de la década de 1950; estas tecnologías se fusionaron a principios de los años 70, produciendo el primer microprocesador. Dichas tecnologías iniciaron su desarrollo a partir de la segunda guerra mundial; en este tiempo los científicos desarrollaron computadoras específicas para aplicaciones militares. En la posguerra, a mediados de la década de 1940, la computación digital emprendió un fuerte crecimiento también para propósitos científicos y civiles. La tecnología electrónica avanzó y los científicos hicieron grandes progresos en el diseño de componentes de estado sólido(semiconductores). En 1948 en los laboratorios Bell crearon el transistor.

font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">En los años 1950, aparecieron las primeras computadoras digitales de propósito general. Se fabricaron utilizando tubos al vacío o bulbos como componentes electrónicos activos. Módulos de tubos al vacío componían circuitos lógicos básicos, tales como compuertas yflip-flops. Ensamblándolos en módulos se construyó la computadora electrónica (la lógica de control, circuitos de memoria, etc.). Los tubos de vacío también formaron parte de la construcción de máquinas para la comunicación con las computadoras.