Microprocesadores

Instalación de Computadoras

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El microprocesador

• Es el microchip más importante en una computadora, se le considera el cerebro de una computadora. Esta realizado de silicio y constituido por millones de transistores integrados que permiten realizar las labores o funciones que tenga encomendado el chip. En el microprocesador se procesan todas las acciones de la computadora.

Partes de un Microprocesador

• Lógicamente funciona como la unidad central de procesos (CPU/Central Procesing Unit). El microprocesador está compuesto internamente por dos elementos principales la unidad de control (UC) y la unidad aritmético-lógica (ALU). UC y ALU están conectadas entre sí mediante de un conjunto conexiones conocidas como buses.

UC y ALU

• UC: Se encarga de recibir y ejecutar las instrucciones que el usuario introduce en el ordenador. Gestiona, directamente a la ALU, e indirectamente, al resto de componentes del equipo.

• ALU: Se encarga de realizar operaciones matemáticas específicas (sumas, multiplicaciones, división, etc) que le indica la UC.

Arquitectura de un Microprocesador

Arquitectura de un Microprocesador

En un microprocesador podemos diferenciar diversas partes:• El encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle

consistencia, impedir su deterioro • La memoria cache: es una memoria ultrarrápida que emplea el micro

para tener a mano ciertos datos que prediciblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM reduciendo el tiempo de espera.– cache interna de primer nivel o L1; es decir, la que está más cerca del

micro, tanto que está encapsulada junto a él. – Caché Interna de segundo nivel o L2: más grande aunque menos rápida

• Coprocesador Matemático: la FPU (Unidad de coma flotante). Es la parte del micro especializada en cálculos matemáticos. Esta parte esta considerada como una parte "lógica" junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.

Arquitectura de un Microprocesador

• Los registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales. Un grupo de registros esta diseñado para control del programador y hay otros que la CPU los utiliza en algunas operaciones en total son 32 registros.

• La memoria: es el lugar donde el procesador encuentra sus instrucciones de programa y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador los toma de ahí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de trabajo para el procesador.

• Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es parecido a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un número de puerto que el procesador utiliza para llamar al circuito o a partes especiales.

La velocidad del microprocesador

• El microprocesador está gobernado por un reloj especial (reloj del sistema) que marca el ritmo y velocidad a la que se resuelven las operaciones. A mayor velocidad del reloj, más operaciones se podrán realizar en el mismo período de tiempo. La velocidad de este reloj se mide en Megahertzios (Mhz) o Gigahertzios (Ghz, 1 Ghz = 1000 Mhz).

La velocidad del microprocesador

• La velocidad es únicamente una medida de la "potencia bruta" del microprocesador; un micro anticuado a 500 MHz puede ser mucho más lento que uno moderno que vaya a 400 MHz.

La velocidad del microprocesador

Los micros modernos tienen dos velocidades:• Velocidad interna: Velocidad a la que funciona el

micro internamente (1 Ghz, 2 Ghz, 3 Ghz, ...). • Velocidad externa o del bus: También conocida

como "velocidad del FSB"; es la velocidad a la que se comunican el micro y la placa base. Típicamente, entre 166 y 800 MHz.

Conexión con la placa base

• La conexión es mediante unos conectores externos que hay que "pincharlos" en la placa base. El lugar de la placa en el que se "pincha" el micro se conoce como zócalo. A lo largo de la historia informática han ido surgiendo diferentes tipos de encapsulado para el micro, y por tanto, diferentes tipos de zócalo.

Fabricantes

• Si hablamos de procesadores de computadoras, seguramente estaremos hablando de alguna de las dos principales empresas que lideran el mercado de los procesadores, Intel y AMD

Disipación de calor

• Con el aumento en el número de transistores incluidos en un procesador, el consumo de energía se ha elevado a niveles en los cuales la disipación natural del procesador no es suficiente para mantener temperaturas aceptables en el material semiconductor, de manera que se hace necesario el uso de mecanismos de enfriamiento forzado, como son los disipadores de calor.

Sistemas de Enfriamiento

• Existen principalmente dos sistemas de enfriamiento:– Sistemas por Aire es el mas utilizado consta de

un disipador metálico que aumentan el área de radiación, permitiendo que la energía salga rápidamente del sistema y un Cooler que lo enfría.

– También los hay con refrigeración líquida, por medio de circuitos cerrados.

Enfriamiento por Aire

Enfriamiento Liquido

Microprocesador multinúcleo• Un microprocesador multinúcleo es aquel que combina dos o

más procesadores independientes en un solo paquete, en un solo circuito integrado. La ventaja de poder trabajar con estos procesadores está en el hecho de que las aplicaciones se pueden ordenar en uno de los núcleos y este dedique su esfuerzo en el trabajo con dicha aplicación, dejando libres el o los otros núcleos para que puedan ser utilizadas en otras operaciones y procesos del sistema operativo.

Procesadores MultinucleoCaracterísticas de un micro multiciclo:• Una única unidad de memoria• Una única ALU• Uno o más registros luego de cada unidad funcional que

sostiene la salida de la misma hasta que se usa el valor en un ciclo subsecuente de reloj

• Si las instrucciones no son de tamaño constante (como en el 8086) son necesarios varios ciclos de traída de instrucción.