REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR

MINISTERIO DE LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA

UNEFA

ING. DE TELECOMUNICACIONES

8º Semestre

SECCIÓN 02TEL

INTRODUCCIÓN A LOS MICROPROCESADORES

Realizado Por:

Rafael García C.I: 16.826.231

Robilmer Mendoza C.I. 10.236.444

Felix Buitrago C.I. 8.569.634

Caracas, 07 De Octubre De 2010

Primeras máquinas para resolución de problemas matemáticos: Babagge, Hollerith.

La primera máquina de calcular mecánica, un precursor del ordenador digital, fue inventada en 1642 por el matemático francés Blaise Pascal. Aquel dispositivo utilizaba una serie de ruedas de diez dientes en las que cada uno de los dientes representaba un dígito del 0 al 9. Las ruedas estaban conectadas de tal manera que podían sumarse números haciéndolas avanzar el número de dientes correcto. En 1670 el filósofo y matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz perfeccionó esta máquina e inventó una que también podía multiplicar.

El inventor francés Joseph Marie Jacquard, al diseñar un telar automático, utilizó delgadas placas de madera perforadas para controlar el tejido utilizado en los diseños complejos.

Durante la década de 1880 el estadístico estadounidense Herman Hollerith concibió la idea de utilizar tarjetas perforadas, similares a las placas de Jacquard, para procesar datos. Hollerith consiguió compilar la información estadística destinada al censo de población de 1890 de Estados Unidos mediante la utilización de un sistema que hacía pasar tarjetas perforadas sobre contactos eléctricos.

La máquina analítica

También en el siglo XIX el matemático e inventor británico Charles Babbage elaboró los principios de la computadora digital moderna. Inventó una serie de máquinas, como la máquina diferencial, diseñadas para solucionar problemas matemáticos complejos. Muchos historiadores consideran a Babbage y a su socia, la matemática británica Augusta Ada Byron (1815-1852), hija del poeta inglés Lord Byron, como a los verdaderos inventores de la computadora digital moderna.

La tecnología de aquella época no era capaz de trasladar a la práctica sus acertados conceptos; pero una de sus invenciones, la máquina analítica, ya tenía muchas de las características de un ordenador moderno. Incluía una corriente, o flujo de entrada en forma de paquete de tarjetas perforadas, una memoria para guardar los datos, un procesador para las operaciones matemáticas y una impresora para hacer permanente el registro.

Máquina de Babbage Máquina de Hollerith

Primeros computadores electrónicos: UNIVAC, ENIAC, EDVAC.

1947 ENIAC. Primera computadora digital electrónica. Fue una máquina experimental. No era programable como las computadoras actuales. Era un enorme aparato que ocupa todo el sótano en la Universidad de Pennsylvania. Tenía 18,000 bulbos, consumía varios KW de potencia y pesaba algunas toneladas. Realizaba hasta cinco mil sumas por segundo. Fue hecha por un equipo de ingenieros y científicos encabezados por los doctores John W. Mauchly y J. Prester Eckert en la Universidad de Pennsylvania, en los Estados Unidos.

Computadora ENIAC

1949 EDVAC. Primera computadora programable. También fue un prototipo de laboratorio, pero ya incluía en sí diseño las ideas centrales que conforman a las computadoras actuales. Incorporaba las ideas del doctor John von Neumann.

Computadora EDVAC

- 1951 UNIVAC I. Primera computadora comercial. Los doctores Mauchly y Eckert fundaron la compañía Universal Computer (Univac), y su primer producto fue esta máquina. El primer cliente fue la oficina del censo de Estados Unidos.

Computadora UNIVAC

Computador de unidad central, minicomputador, microcomputador, supercomputador.

Computador Personal: Microcomputador fácil de usar y con prestaciones, y sirve para tareas de la informática.

CPU: Es el "cerebro" de una computadora, de manera más precisa, es la parte de unaComputadora que se encarga de ordenar y controlar el proceso y la transferencia de información. La CPU interpreta las instrucciones del programa y coordina su ejecución.

Minicomputador: Maquina de tipo medio, mucho menos capacidad de terminales, Ej.: AS/400 de IBM.

Microcomputadores: Maquina utiliza un microprocesador consiguiendo: manejabilidad, portabilidad, etc.

Súper Computador: Diseñada para grandes cálculos que precisan velocidad de proceso, procesadores trabajando en paralelo, consiguiendo billones de Procesos en tiempo real.

Primer Microprocesador

1971 Intel fabrica el primer microprocesador (el 4004) de tecnología PMOS. Este era un microprocesador de 4 bits y fue fabricado por Intel a petición de Datapoint Corporation con el objeto de sustituir la CPU de terminales inteligentes fabricadas en esa fecha por Datapoint mediante circuitería discreta. El dispositivo fabricado por Intel resultó 10 veces más lento de lo requerido y Datapoint no lo compró, de esta manera Intel comenzó a comercializarlo. El 4004 podía direccionar sólo 4096 (4k) localidades de memoria de 4 bits, reconocía 45 instrucciones y podía ejecutar una instrucción en 20 μseg en promedio.

Primer Microprocesador

Era una minúscula placa de silicio de 7mm de lado que integraba 2300 transistores y ejecutaba 60.000 operaciones por segundo a una frecuencia de 108 Khz. Su potencia era igual a la de la ENIAC. Fue seguido el año siguiente por el primer microprocesador de 8 bits, el 8008, que contenía 3.300 transistores. El hecho de que el i8008 procesara 8 bits de datos al tiempo y de que pudiera acceder a mucha más memoria lo hacían unas tres o cuatro veces más rápido que sus predecesores de 4 bits.

Generaciones de los Computadores

Teniendo en cuenta las diferentes etapas de desarrollo que tuvieron las computadoras, se consideran las siguientes divisiones como generaciones aisladas con características propias.

Primera Generación (1951 - 1958)

Bulbos

Características Principales:

Sistemas constituidos por tubos de vacío, desprendían bastante calor y tenían una vida relativamente corta.

Máquinas grandes y pesadas. Se construye el ordenador ENIAC de grandes dimensiones (30 toneladas).

Alto consumo de energía. El voltaje de los tubos era de 300v y la posibilidad de fundirse era grande.

Almacenamiento de la información en tambor magnético interior. Un tambor magnético disponía de su interior del ordenador, recogía y memorizaba los datos y los programas que se le suministraban.

Continúas fallas o interrupciones en el proceso. Requerían sistemas auxiliares de aire acondicionado especial. Programación en lenguaje máquina, consistía en largas cadenas de bits, de ceros y unos,

por lo que la programación resultaba larga y compleja. Alto costo. Uso de tarjetas perforadas para suministrar datos y los programas. Computadora representativa UNIVAC y utilizada en las elecciones presidenciales de los

E.U.A. en 1952. Fabricación industrial. La iniciativa se aventuró a entrar en este campo e inició la

fabricación de computadoras en serie.

Segunda Generación (1959 - 1964)

Transistores

Cuando los tubos de vacío eran sustituidos por los transistores, estas últimas eran más económicas, más pequeñas que las válvulas miniaturizadas consumían menos y producían menos calor. Por todos estos motivos, la densidad del circuito podía ser aumentada sensiblemente, lo que quería decir que los componentes podían colocarse mucho más cerca unos a otros y ahorrar mucho más espacio.

Características Principales:

Transistor como potente principal. El componente principal es un pequeño trozo de semiconductor, y se expone en los llamados circuitos transistorizados.

Disminución del tamaño. Disminución del consumo y de la producción del calor. Su fiabilidad alcanza metas inimaginables con los efímeros tubos al vacío. Mayor rapidez, la velocidad de las operaciones ya no se mide en segundos sino en

milésimas de segundos. Memoria interna de núcleos de ferrita. Instrumentos de almacenamiento: cintas y discos. Mejoran los dispositivos de entrada y salida, para la mejor lectura de tarjetas

perforadas, se disponía de células fotoeléctricas. Introducción de elementos modulares.

Aumenta la confiabilidad. Las impresoras aumentan su capacidad de trabajo. Lenguajes de programación más potentes, ensambladores y de alto nivel (fortran, cobol

y algol). Aplicaciones comerciales en aumento, para la elaboración de nóminas, facturación y

contabilidad, etc.

Tercera Generación (1964 - 1971)

Circuito integrado (chips)

Características Principales:

Circuito integrado desarrollado en 1958 por Jack Kilbry. Circuito integrado, miniaturización y reunión de centenares de elementos en una placa

de silicio o (chip). Menor consumo de energía. Apreciable reducción de espacio. Aumento de fiabilidad y flexibilidad. Aumenta la capacidad de almacenamiento y se reduce el tiempo de respuesta. Generalización de lenguajes de programación de alto nivel. Compatibilidad para compartir software entre diversos equipos. Computadoras en Serie 360 IBM. Teleproceso: Se instalan terminales remotas, que puedan acceder a la Computadora

central para realizar operaciones, extraer o introducir información en Bancos de Datos, etc...

Multiprogramación: Computadora que pueda procesar varios Programas de manera simultánea.

Tiempo Compartido: Uso de una computadora por varios clientes a tiempo compartido, pues el aparato puede discernir entre diversos procesos que realiza simultáneamente.

Renovación de periféricos. Instrumentación del sistema. Ampliación de aplicaciones: en Procesos Industriales, en la Educación, en el Hogar,

Agricultura, Administración, Juegos, etc. La minicomputadora.

Cronología Microprocesador

1972 Las aplicaciones del 4004 estaban muy limitadas por su reducida capacidad y rápidamente Intel desarrolló una versión más poderosa (el 8008), el cual podía manipular bytes completos, por lo cual fue un microprocesador de 8 bits. La memoria que este podía manejar se incrementó a 16 kbytes, sin embargo, la velocidad de operación continuó igual.

1973 Intel lanza al mercado el 8080 el primer microprocesador de tecnología NMOS, lo cual permite superar la velocidad de su predecesor (el 8008) por un factor de diez, es decir, el 8080 puede realizar 500 000 operaciones por segundo, además se incrementó la capacidad de direccionamiento de memoria a 64 kbytes. A partir del 8080 de Intel se produjo una revolución en el diseño de microcomputadoras y varias compañías fabricantes de circuitos integradoscomenzaron a producir microprocesadores. Algunos ejemplos de los primeros microprocesadores son: el IMP-4 y el SC/MP de National Semiconductors, el PPS-4 y PPS-8 de Rockwell International, el MC6800 de Motorola, el F-8 de Fairchild.

1975 Zilog lanza al mercado el Z80, uno de los microprocesadores de 8 bits más poderosos. En ese mismo año, Motorola abate dramáticamente los costos con sus microprocesadores 6501 y 6502 (este último adoptado por APPLE para su primera microcomputadora personal). Estos microprocesadores se comercializan en $20 y $25 (dls. USA) respectivamente. Esto provoca un auge en el mercado de microcomputadoras de uso doméstico y un caos en la proliferación de lenguajes, sistemas operativos y programas (ningún producto era compatible con el deOtro fabricante).

1976 Surgen las primeras microcomputadoras de un solo chip, que más tarde se denominaránmicrocontroladores. Dos de los primeros microcontroladores, son el 8048 de Intel y el 6805R2de Motorola.

198x En la década de los 80's comienza la ruptura entre la evolución tecnológica de los microprocesadores y la de los microcontroladores, Ya que los primeros han ido incorporando cada vez más y mejores capacidades para las aplicaciones en donde se requiere el manejo degrandes volúmenes de información y por otro lado, los segundos han incorporado más capacidades que les permiten la interacción con el mundo físico en tiempo real, además de mejores desempeños en ambientes de tipo industrial. Esta ruptura se representaesquemáticamente en la figura siguiente.

1982: MICROPROCESADOR 286

1985: EL MICROPROCESADOR INTEL 386

1989: EL DX CPU MICROPROCESADOR INTEL 486

1991: AMD AMx86

1993: PROCESADOR DE PENTIUM

1995: PROCESADOR PENTIUM PROFESIONAL

1996: AMD K5

1997: PROCESADOR PENTIUM II

1998: EL PROCESADOR PENTIUM II XEON

1999: EL PROCESADOR CELERON1999: AMD ATHLON K7 (CLASSIC Y THUNDERBIRD)

1999: PROCESADOR PENTIUM III

1999: EL PROCESADOR PENTIUM III XEON

2000: PENTIUM 4

2001: ATHLON XP

2004: PENTIUM 4 (PRESCOTT)

2004: ATHLON 64

2006: INTEL CORE Y CORE 2 DUO

2007: AMD PHENOM

Oferta actual de mercado

2008: INTEL CORE NEHALEM

Intel Core i7 es una familia de procesadores de cuatro núcleos de la arquitectura Intel x86-64. Los Core i7 son los primeros procesadores que usan la microarquitectura Nehalem de Intel y es el sucesor de la familia Intel Core 2. FSB es reemplazado por la interfaz QuickPath en i7 e i5 (socket 1366), y sustituido a su vez en i7, i5 e i3 (socket 1156) por el DMI eliminado el northBrige e implementando puertos PCI Express directamente. Memoria de tres canales (ancho de datos de 192 bits): cada canal puede soportar una o dos memorias DIMM DDR3.

Las placa base compatibles con Core i7 tienen cuatro (3+1) o seis ranuras DIMM en lugar de dos o cuatro, y las DIMMs deben ser instaladas en grupos de tres, no dos. El Hyperthreading fue reimplementado creando nucleos lógicos. Está fabricado a arquitecturas de 45 nm y 32 nm y posee 731 millones de transistores su versión más potente. Se volvió a usar frecuencias altas, aunque a contrapartida los consumos se dispararon.

2008: AMD PHENOM II Y ATHLON II

Phenom II es el nombre dado por AMD a una familia de microprocesadores o CPUs multinúcleo (multicore) fabricados en 45 nm, la cual sucede al Phenom original y dieron soporte a DDR3.

Una de las ventajas del paso de los 65 nm a los 45 nm, es que permitió aumentar la cantidad de cache L3. De hecho, ésta se incrementó de una manera generosa, pasando de los 2 MB del Phenom original a 6 MB.

2010: INTEL CORE SANDY BRIDGE

Los próximos procesadores de Intel de la familia core

2011: AMD BULLDOZER

Los próximos procesadores de AMD de la familia Fusion

Tendencias futuras

Una tendencia constante en el desarrollo de los ordenadores es la microminiaturización, iniciativa que tiende a comprimir más elementos de circuitos en un espacio de chip cada vez más pequeño.

Además, los investigadores intentan agilizar el funcionamiento de los circuitos mediante el uso de la superconductividad, un fenómeno de disminución de la resistencia eléctrica que se observa cuando se enfrían los objetos a temperaturas muy bajas.

Las redes informáticas se han vuelto cada vez más importantes en el desarrollo de la tecnología de computadoras. Las redes son grupos de computadoras interconectados mediante sistemas de comunicación. La red pública Internet es un ejemplo de red informática planetaria. Las redes permiten que las computadoras conectadas intercambien rápidamente información y, en algunos casos, compartan una carga de trabajo, con lo que muchas computadoras pueden cooperar en la realización de una tarea. Se están desarrollando nuevas tecnologías de equipo físico y soporte lógico que acelerarán los dos procesos mencionados.

Otra tendencia en el desarrollo de computadoras es el esfuerzo para crear computadoras de quinta generación, capaces de resolver problemas complejos en formas que pudieran llegar a considerarse creativas. Una vía que se está explorando activamente es el ordenador de proceso paralelo, que emplea muchos chips para realizar varias tareas diferentes al mismo tiempo. El proceso paralelo podría llegar a reproducir hasta cierto punto las complejas funciones de realimentación, aproximación y evaluación que caracterizan al pensamiento humano.

Otra forma de proceso paralelo que se está investigando es el uso de computadoras moleculares (mediante la "nanotecnología"). En estas computadoras, los símbolos lógicos se expresan por unidades químicas de ADN en vez de por el flujo de electrones habitual en las computadoras corrientes. Las computadoras moleculares podrían llegar a resolver problemas complicados mucho más rápidamente que las actuales supercomputadoras y consumir mucha menos energía.