El Microprocesador

El microprocesador o CPU es el elemento del sistemacomputarizado responsable de ejecutar las instruccionesprogramadas, procedimientos de usuario y procedimientosincorporados. El CPU es acrónimo de Central Processing Unit(Unidad Central de Procesamiento). La CPU gestiona cada pasodel proceso de los datos, actúa como el conductor y supervisor delos componentes de hardware del sistema. Está unidad actúadirecta o indirectamente con los demás componentes de la placa principal, por lo tanto muchos grupos de componentes reciben órdenes y son activados en forma directa por el CPU.

¿QUÉ ES Y PARA QUÉ SIRVE UN MICROPROCESADOR?

Un microprocesador es un circuito integrado o “chip” hecho de silicio, con millones de diminutos componentes electrónicos.
El microprocesador es el lugar donde toda la información, es procesada y el que indica a las otras partes de una computadora lo que tienen que hacer. A diferencia de un cerebro humano un microprocesador no es capaz de pensar por sí mismo y sólo hace lo que se le dice.

Aunque la fama de los microprocesadores viene de su trabajo como “cerebro” delas computadoras personales, hoy en día una enorme cantidad de ellos seutilizan para casi cualquier aplicación imaginable, como: en calculadoras,relojes, juegos de vídeo, hornos de microondas, videograbadoras, en lossistemas de control de gasolina de los automóviles y hasta en los complejossistemas de rastreo en aviones, tanques y misiles.

¿CÓMO FUNCIONA?

Cada trabajo que el microprocesador hace se divide en muchaspequeñas operaciones llamadas “Instrucciones”. La listacompleta de “instrucciones” necesarias para que elmicroprocesador haga un buen trabajo se llama “Programa”. Puesto que el microprocesador no piensa. Las instrucciones quese le den para ejecutar (el programa) deben de ser muy precisas.La ventaja es que se pueden programar para hacer ciertas tareasdiferentes en situaciones, de modo que pueden servir paramuchas cosas.

El programa que dice al microprocesador lo que tiene que hacer puede ser leído por este desde un dispositivo de almacenamiento como: la memoria, disco duro, diskette o CD-ROM.

PARTES DEL MICROPROCESADOR

UNIDAD DE CONTROL: (Control Unit – CU)

Interpreta cualquier instrucción recibida de la memoria y dirige la secuencia de eventos necesarios paraejecutar la instrucción, le dice al ALU qué operaciones debe realizar.

MEMORIA DEL PROCESADOR:

Retiene las instrucciones y los datos entre el procesamiento y las operaciones de transferencias.

UNIDAD ARITMÉTICA Y LÓGICA: (Arithmetic and Logic Unit – ALU)

Es un circuito digital que lleva a cabo funciones aritméticas básicas, lógicas y textuales del sistemacomputarizado.

REGISTROS:

Consisten en dispositivos especiales de memoria que sirven para retener temporalmente los datosdurante las operaciones de la ALU.

BUSES:Son líneas encargadas de transmitir los datos ida y vuelta entre el microprocesador y las otras partesde la computadora y también dentro del mismo “chip”

Los microprocesadores vienen en las siguientes presentaciones:

- DIP –Dual In – Line Package – Encapsulado en doble línea.
- PLCC – Pin Leadless Chip Carrier – Encapsulado con pines curvos que rodean al chip
- PGA – Pin Grid Array – Arreglo matricial de pines.
- SPGA – Staggered Pin Grid Array – Arreglo Diagonal de pines.
A su vez, estos encapsulados se insertan en disposiciones físicas denominados sockets.

Pentium Clásica:

Las primeras series, funcionaban a 60 y a 66 Mhz., y debido a quetrabajaban a 5V. Tenían problemas de sobrecalentamiento. Ademástrabajaban a la misma velocidad que el propio bus. Estos modelos sepueden actualizar mediante el Overdrive de Intel a 120 o a 133 Mhz, queduplica la velocidad del bus, e incorpora un reductor de 5V a 3,3.A partir del modelo de 75 Mhz ya se empieza a trabajar conmultiplicadores de frecuencia internos para que el rendimiento de losprocesadores sea mayor que el que el bus y la memoria permiten.Además se soluciona el problema de "calentura" rebajando la tensión de funcionamiento de los nuevos modelos a 3,52 voltios, con lo que se consigue un menor consumo. De esta serie de microprocesadores poco se puede decir que no se sepa.
Fue famoso en ellos un "bug" detectado que en unas circunstancias muy concretas provocaba un
error de cálculo. Aquellos que dispongan de una unidad de este tipo aun pueden ponerse en
contacto con Intel para que se la cambie. Está optimizado para aplicaciones de 16 bits. Dispone de
8Kb de caché de instrucciones + 8Kb de caché de datos.

Pentium MMX:

El Pentium MMX es una mejora del Classic al que se le ha incorporado unnuevo juego de instrucciones (57 para ser exactos) orientado a mejorar elrendimiento en aplicaciones multimedia, que necesitan mover grancantidad de datos de tipo entero, como pueden ser videos o secuenciasmusicales o gráficos 2D.Al ser un juego de instrucciones nuevo, si el software que utilizamos no locontempla, no nos sirve para nada, y ni Windows 95, ni Office 97 ni lamayor parte de aplicaciones actuales lo contemplan (Windows 98 si).Sin embargo, aun en el caso de que no utilicemos tales instrucciones, notaremos una mejoradebido a que, entre otras mejoras, dispone de una caché que es el doble de la del Pentium"normal", es decir, 16 Kb para datos y 16 para instrucciones.La gama MMX empieza en los 133Mhz, pero sólo para portátiles, es decir la versión SL. Paraordenadores de sobremesa la gama empieza en los 166Mhz., luego viene el de 200 y finalmente elde 233 que utiliza un multiplicador de 3,5 y que además necesita de algo más de corriente que suscompañeros.Sigue siendo un procesador optimizado para aplicaciones de 16 bits. Requiere zócalo de tipo 7(socket 7). También es conocido como P55C. Trabaja a doble voltaje 3,3/2,8V. Utiliza la mismatecnología de 0,35 micras. Lleva en su interior 4,5 millones de transistores. También podemosdistinguir según el encapsulado sea plástico o cerámico. El mejor y más moderno es el primero.

Pentium Pro:

Este es uno de los mejores procesadores que ha sacado Intel, a pesar desu relativa antigüedad. Parte de este mérito lo tiene la caché de segundonivel, que está implementada en el propio chip, y por tanto se comunicacon la CPU a la misma velocidad que trabaja está internamente.El zócalo es específico para este modelo y es conocido como Tipo 8.No cuenta con el juego de instrucciones MMX. Está optimizado paraaplicaciones de 32 bits. (Windows NT, Unix, OS/2...). Dispone de una caché L1 de 8KB + 8KB.(Instrucciones + datos).Hay una gama de procesadores que posee 256 KB de caché L2, otra 512, y por último un modeloque cuenta con un Mega. Puede cachear hasta 64 GB de RAM. Está formado por 5,5 millones detransistores.

Pentium II:

Este es el último lanzamiento de Intel. Básicamente es un PentiumPro al que se ha sacado la memoria caché de segundo nivel delchip y se ha colocado todo ello en un tarjeta de circuito impreso,conectada a la placa a través de un conector parecido al delestándar PCI, llamado Slot 1, y que se es utilizado por dos tiposde cartuchos, el S.E.C. y el S.E.P.P (el de los Celeron).También se le ha incorporado el juego de instrucciones MMX.Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. Se comercializa enversiones que van desde los 233 hasta los 400 MHz.Posee 32 KBytes de caché L1 (de primer nivel) repartidos en 16Kb para datos y los otros 16 parainstrucciones. A caché L2 (segundo nivel) es de 512 Kb y trabaja a la mitad de la frecuencia delprocesador.La velocidad a la que se comunica con el bus (la placa base) sigue siendo de 66 MHz, pero en lasversiones a partir de los 333 ya pueden trabajan a 100 MHz. Incorpora 7,5 millones de transistores.Los modelos de 0,35 μ pueden cachear hasta 512 Mb, los de 0,25 hasta 4 Gb. (menos los antiguosmodelos a 333).

CELERON:
Este procesador ha tenido una existencia bastante tormentosa debido a los continuos cambios de planes de Intel.
Debemos distinguir entre dos empaquetados distintos. El primero es el S.E.P.P. que es compatible con el Slot 1 y que viene a ser parecido al empaquetado típico de los Pentium II
(el S.E.C.) pero sin la carcasa de plástico. El segundo y más moderno es el P.P.G.A. que es el mismo empaquetado que utilizan los Pentium y Pentium Pro, pero con distinto zócalo. En este caso se utiliza el Socket 370, incompatible con los anteriores socket 7 y 8 y con los actuales Slot 1.
Por suerte existen unos adaptadores que permiten montar procesadores Socket 370 en placas Slot 1 (aunque no al revés).También debemos distinguir entre los modelos que llevan c aché y los que no, ya que las diferencias en prestaciones son realmente importantes.
Justamente los modelos sin caché L2 fueron muy criticados porque ofrecían unas prestaciones que en algunos casos eran peores que las de los Pentium MMX a 233. Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. Se comercializa en versiones que van desde los 266 hasta los 466 MHz.
La caché L2 trabaja a la misma velocidad que el procesador (en los modelos en los que la incorpora). Posee 32 Kbytes de caché L1 (de primer nivel) repartidos en 16Kb. para datos y los otros 16 para instrucciones. No poseen caché de nivel 2 los modelos 266-300 y sí el resto (128 KB).
La velocidad a la que se comunica con el bus (la placa base) sigue siendo de 66 MHz. Posee el juego de instrucciones MMX. Incorpora 7,5 millones de transistores en los modelos 266-300 y 9,1millones a partir del 300A (por la memoria caché integrada).

Xeon:
Al Xeon le ocurre algo parecido al Celeron, ya que no dejan de ser variantes de un mismo procesador, o mejor dicho, de una misma CPU, ya que las variaciones principales están fuera de la CPU.
En este caso, se ha buscado un procesador que sea un digno sucesor del Pentium Pro, el cual, y a pesar de los años que hace de su nacimiento, todavía no había sido igualado en muchas de sus características, ni por el mismo Pentium II.
Este procesador está orientado al mismo mercado que el modelo al que pretende sustituir, es decir al de los servidores. En este caso, lo tiene más fácil, ya que la tecnología de socket 8 que implementaba el PRO, se había quedado un tanto estancada por su poca difusión.
Por tanto, sus diferencias más importantes las tenemos en su memoria caché de segundo nivel que puede ir desde los 512 Kb. hasta el mega, aunque los próximos modelos podrán salir ya con 2 MB. Esta memoria además es más rápida, y trabaja a la misma velocidad que la CPU.

Pentium III:
Debido a que las diferencias con el actual Pentium II son escasas, vamos a centrarnos en comparar ambos modelos. Se le han añadido las llamadas S.S.E. o Streaming SIMD
Extensions, que son 70 nuevas instrucciones orientadas hacia tareas multimedia, especialmente en 3D. Estas extensiones son el equivalente a las 3D Now que lleva implementando AMD desde hace tiempo en el K6-2, K6-III y Athlon y que también han incorporado otros fabricantes como IDT en sus Winchip2 y 3. Por supuesto, dicho juego de instrucciones a pesar de realizar operaciones similares en ambos procesadores son totalmente incompatibles entre sí...
Otra novedad importante es la posibilidad de utilizar las nuevas instrucciones junto con las actuales MMX y las operaciones con la FPU sin verse penalizado por ello.
Hay que tener en cuenta que tanto en los procesadores de Intel anteriores como en los de AMD actuales a excepción del Athlon, combinar la utilización de introducciones MMX junto con operaciones en coma flotante es prácticamente imposible debido al retardo que supone pasar de un modo a otro, con lo que los programadores se ven obligados a escoger entre uno u otro.

Pentium IV