Todo sobre micro procesadores

¿QUÉ ES EL MICROPROCESADOR?
El microprocesador, o simplemente el micro, es el cerebro del ordenador. Es un chip, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que tenga encomendado el chip.
Los micros, como los llamaremos en adelante, suelen tener forma de cuadrado o rectángulo negro, y van o bien sobre un elemento llamado zócalo (socket en inglés) o soldados en la placa o, en el caso del Pentium II, metidos dentro de una especie de cartucho que se conecta a la placa base (aunque el chip en sí está soldado en el interior de dicho cartucho).
A veces al micro se le denomina "la CPU" (Central ProcessUnit, Unidad Central de Proceso), aunque este término tiene cierta ambigüedad, pues también puede referirse a toda la caja que contiene la placa base, el micro, las tarjetas y el resto de la circuitería principal del ordenador.
La velocidad de un micro se mide en megahertzios (MHz) o gigahertzios (1 GHz = 1.000 MHz), aunque esto es sólo una medida de la fuerza bruta del micro; un micro simple y anticuado a 500 MHz puede ser mucho más lento que uno más complejo y moderno (con más transistores, mejor organizado...) que vaya a "sólo" 400 MHz. Es lo mismo que ocurre con los motores de coche: un motor americano de los años 60 puede tener 5.000 cm3, pero no tiene nada que hacer contra un multiválvula actual de "sólo" 2.000 cm3.
Debido a la extrema dificultad de fabricar componentes electrónicos que funcionen a las inmensas velocidades de MHz habituales hoy en día, todos los micros modernos tienen 2 velocidades:
•Velocidad interna: la velocidad a la que funciona el micro internamente (200, 333, 450... MHz).
•Velocidad externa o del bus: o también "velocidad del FSB"; la velocidad a la que se comunican el micro y la placa base, para poder abaratar el precio de ésta. Típicamente, 33, 60, 66, 100 ó 133 MHz.
La cifra por la que se multiplica la velocidad externa o de la placa para dar la interna o del micro es el multiplicador; por ejemplo, un Pentium III a 450 MHz utiliza una velocidad de bus de 100 MHz y un multiplicador 4,5x.

Intel 4004, presentado en 1971, fue el primer microprocesador. El 4004 no era un microprocesador muy potente. Su función principal era la de realizar sencillas operaciones matemáticas en una calculadora llamada “Busicom”.

HISTORIA
Han pasado más de 25 años desde que Intel diseñara el primer microprocesador, siendo la compañía pionera en el campo de la fabricación de estos productos, y que actualmente cuenta con más del 90 por ciento del mercado. Un tiempo en el que todo ha cambiado enormemente, y en el que desde aquel 4004 hasta el actual Pentium II hemos visto pasar varias generaciones de máquinas que nos han entretenido y nos han ayudado en el trabajo diario.
Los inicios
La historia de los procesadores ha pasado por diferentes situaciones, siguiendo la lógica evolución de este mundo. Desde aquel primer procesador 4004 del año 1971 hasta el presente ha llovido mucho en el campo de los procesadores.Aquel primer procesador 4004, presentado en el mercado el día 15 de noviembre de 1971, poseía unas características únicas para su tiempo. Para empezar, la velocidad de reloj sobrepasaba por poco los 100 KHz (sí, habéis leído bien, kilohertzios), disponía de un ancho de bus de 4 bits y podía manejar un máximo de 640 bytes de memoria. Realmente una auténtica joya que para entonces podía realizar gran cantidad de tareas, pero que por desgracia no tiene punto de comparación con los actuales micros. Entre sus aplicaciones, podemos destacar su presencia en la calculadora Busicom, así como dotar de los primeros tintes de inteligencia a objetos inanimados.
Poco tiempo después, sin embargo, el 1 de abril de 1972, Intel anunciaba una versión mejorada de su procesador. Se trataba del 8008, que contaba como principal novedad con un bus de 8 bits, y la memoria direccionable se ampliaba a los 16 Kb. Además, llegaba a la cifra de los 3500 transistores, casi el doble que su predecesor, y se le puede considerar como el antecedente del procesador que serviría de corazón al primer ordenador personal. Justo dos años después, Intel anunciaba ese tan esperado primer ordenador personal, de nombre Altair, cuyo nombre proviene de un destino de la nave Enterprise en uno de los capítulos de la popular serie de televisión StarTrek la semana en la que se creó el ordenador. Este ordenador tenía un coste de entorno a los 400 dólares de la época, y el procesador suponía multiplicar por 10 el rendimiento del anterior, gracias a sus 2 MHz de velocidad (por primera vez se utiliza esta medida), con una memoria de 64 Kb. En unos meses, logró vender decenas de miles de unidades, en lo que suponía la aparición del primer ordenador que la gente podía comprar, y no ya simplemente utilizar.
La introducción de IBM
Sin embargo, como todos sabemos, el ordenador personal no pasó a ser tal hasta la aparición de IBM, el gigante azul, en el mercado. Algo que sucedió en dos ocasiones en los meses de junio de 1978 y de 1979. Fechas en las que respectivamente, hacían su aparición los microprocesadores 8086 y 8088, que pasaron a formar el denominado IBM PC, que vendió millones de unidades de ordenadores de sobremesa a lo largo y ancho del mundo. El éxito fue tal, que Intel fue nombrada por la revista "Fortune" como uno de los mejores negocios de los años setenta. De los dos procesadores, el más potente era el 8086, con un bus de 16 bits (por fin), velocidades de reloj de 5, 8 y 10 MHz, 29000 transistores usando la tecnología de 3 micras y hasta un máximo de 1 Mega de memoria direccionable. El rendimiento se había vuelto a multiplicar por 10 con respecto a su antecesor, lo que suponía un auténtico avance en lo que al mundo de la informática se refiere. En cuanto al procesador 8088, era exactamente igual a éste, salvo la diferencia de que poseía un bus de 8 bits en lugar de uno de 16, siendo más barato y obteniendo mejor respaldo en el mercado.
En el año 1982, concretamente el 1 de febrero, Intel daba un nuevo vuelco a la industria con la aparición de los primeros 80286. Como principal novedad, cabe destacar el hecho de que por fin se podía utilizar la denominada memoria virtual, que en el caso del 286 podía llegar hasta 1 Giga. También hay que contar con el hecho de que el tiempo pasado había permitido a los ingenieros de Intel investigar más a fondo en este campo, movidos sin duda por el gran éxito de ventas de los anteriores micros. Ello se tradujo en un bus de 16 bits, 134000 transistores usando una tecnología de 1.5 micras, un máximo de memoria direccionable de 16 Megas y unas velocidades de reloj de 8, 10 y 12 MHz. En términos de rendimiento, podíamos decir que se había multiplicado entre tres y seis veces la capacidad del 8086, y suponía el primer ordenador que no fabricaba IBM en exclusiva, sino que otras muchas compañías, alentadas por los éxitos del pasado, se decidieron a crear sus propias máquinas. Como dato curioso, baste mencionar el hecho de que en torno a los seis años que se le concede de vida útil, hay una estimación que apunta a que se colocaron en torno a los 15 millones de ordenadores en todo el mundo.
Microsoft también juega
El año de 1985 es clave en la historia de los procesadores. El 17 de octubre Intel anunciaba la aparición del procesador 80386DX, el primero en poseer una arquitectura de 32 bits, lo que suponía una velocidad a la hora de procesar las instrucciones realmente importante con respecto a su antecesor. Dicho procesador contenía en su interior en torno a los 275000 transistores, más de 100 veces los que tenía el primer 4004 después de tan sólo 14 años. El reloj llegaba ya hasta un máximo de 33 MHz, y era capaz de direccionar 4 Gigas de memoria, tamaño que todavía no se ha superado por otro procesador de Intel dedicado al mercado doméstico.
En 1988, Intel desarrollaba un poco tarde un sistema sencillo de actualizar los antiguos 286 gracias a la aparición del 80386SX, que sacrificaba el bus de datos para dejarlo en uno de 16 bits, pero a menor coste. Estos procesadores irrumpieron con la explosión del entorno gráfico Windows, desarrollado por Microsoft unos años antes, pero que no había tenido la suficiente aceptación por parte de los usuarios. También había habido algunos entornos que no habían funcionado mal del todo, como por ejemplo el Gem 3, pero no es hasta este momento cuando este tipo de entornos de trabajo se popularizan, facilitando la tarea de enfrentarse a un ordenador, que por aquel entonces sólo conocíamos unos pocos. Windows vino a ser un soplo de aire fresco para la industria, pues permitió que personas de cualquier condición pudiera manejar un ordenador con unos requerimientos mínimos de informática.
Y si esto parecía la revolución, no tuvimos que esperar mucho para que el 10 de abril de 1989 apareciera el Intel 80486DX, de nuevo con tecnología de 32 bits y como novedades principales, la incorporación del caché de nivel 1 (L1) en el propio chip, lo que aceleraba enormemente la transferencia de datos de este caché al procesador, así como la aparición del co-procesador matemático, también integrado en el procesador, dejando por tanto de ser una opción como lo era en los anteriores 80386. Dos cambios que unido al hecho de que por primera vez se sobrepasaban el millón de transistores usando la tecnología de una micra (aunque en la versión de este procesador que iba a 50 MHz se usó ya la tecnología .8 micras), hacía posible la aparición de programas de calidad sorprendente, entre los que los juegos ocupan un lugar destacado. Se había pasado de unos ordenadores en los que prácticamente cualquier tarea compleja requería del intérprete de comandos de MS-DOS para poder ser realizada, a otros en los que con mover el cursor y pinchar en la opción deseada simplificaba en buena medida las tareas más comunes. Por su parte, Intel volvió a realizar, por última vez hasta el momento, una versión de este procesador dos años después. Se trataba del 80486SX, idéntico a su hermano mayor salvo que no disponía del famoso co-procesador matemático incorporado, lo que suponía una reducción del coste para aquellas personas que desearan introducirse en el segmento sin necesidad de pagar una suma elevada.
Llega el Pentium
Sin embargo, Intel no se quedó contemplando la gran obra que había creado, y rápidamente anunció que en breve estaría en la calle una nueva gama de procesadores que multiplicaría de forma general por cinco los rendimientos medios de los 80486. Se trataba de los Pentium, conocidos por P5 en el mundillo de la informática mientras se estaban desarrollando, y de los que la prensa de medio mundo auguraba un gran futuro, tal y como así ha sido. Estos procesadores pasarán a la historia por ser los primeros a los que Intel no los bautizó con un número, y sí con una palabra. Esto era debido a que otras compañías dedicadas a la producción de procesadores estaban utilizando los mismos nombres puesto que no se podía registrar una cadena de ellos como marca, y por lo tanto, eran de dominio público.
De modo que a Intel no le quedó más remedio que ponerle una palabra a su familia de procesadores, que además, con el paso del tiempo, se popularizó en los Estados Unidos de tal forma, que era identificada con velocidad y potencia en numerosos cómics y programas de televisión. Estos procesadores que partían de una velocidad inicial de 60 MHz, han llegado hasta los 200 MHz, algo que nadie había sido capaz de augurar unos años antes.
Con una arquitectura real de 32 bits, se usaba de nuevo la tecnología de .8 micras, con lo que se lograba realizar más unidades en menos espacio (ver recuadro explicativo). Los resultados no se hicieron esperar, y las compañías empezaron aunque de forma tímida a lanzar programas y juegos exclusivamente para el Pentium, hasta el punto que en este momento quien no posea un procesador de este tipo, está seriamente atrasado y no puede trabajar con garantías con los programas que actualmente hay en el mercado. Algo que ha venido a demostrar la aparición del nuevo sistema operativo de Microsoft Windows 95, que aunque funciona en equipos dotados de un procesador 486, lo hace sin sacar el máximo partido de sus funciones.
Pentium Pro y Pentium II
La aparición, el 27 de marzo de 1995, del procesador Pentium Pro supuso para los servidores de red y las estaciones de trabajo un aire nuevo, tal y como ocurriera con el Pentium en el ámbito doméstico. La potencia de este nuevo procesador no tenía comparación hasta entonces, gracias a la arquitectura de 64 bits y el empleo de una tecnología revolucionaria como es la de .32 micras, lo que permitía la inclusión de cinco millones y medio de transistores en su interior. El procesador contaba con un segundo chip en el mismo encapsulado, que se encargaba de mejorar la velocidad de la memoria caché, lo que resultaba en un incremento del rendimiento sustancioso. Las frecuencias de reloj se mantenían como límite por arriba en 200 MHz, partiendo de un mínimo de 150 MHz. Un procesador que en principio no tiene muchos visos de saltar al mercado doméstico, puesto que los procesadores Pentium MMX parecen cubrir de momento todas las necesidades en este campo. No podemos asegurar que en un futuro cercano esto no acabe ocurriendo, pues en el mundo de la informática han sucedido las cosas más extrañas, y nunca se sabe por dónde puede tirar un mercado en constante evolución.
Una evolución que demostró Intel hace muy poco con un nuevo procesador, denominado Pentium II, que viene a ser simplemente un nuevo ingenio que suma las tecnologías del Pentium Pro con el MMX. Como resultado, el Pentium II es el procesador más rápido de cuantos ha comercializado Intel. Por el momento únicamente se dispone de las versiones a 233 y 266 MHz, pero después de este verano podremos disfrutar de la versión de 300 MHz, que supondrá un nuevo récord de velocidad de reloj. El Pentium II, cuyas características fueron tratadas con detalle en el artículo de portada del pasado mes de la revista, es hoy (por poco tiempo) el extremo de la cadena evolutiva de Intel.
El futuro de los microprocesadores
La evolución que están sufriendo los procesadores es algo que no parece escapar a la atención de millones de personas, cuyo trabajo depende de hasta dónde sean capaces de llegar los ingenieros de Intel a la hora de desarrollar nuevos chips. El último paso conocido ha sido la implementación de la nueva arquitectura de 0.25 micras, que viene a sustituir de forma rotunda la empleada hasta el momento, de 0.35 micras en los últimos modelos de procesador.
Esto va a significar varias cosas en un futuro no muy lejano. Para empezar, la velocidad se incrementará una media del 33 por ciento con respecto a la generación de anterior. Es decir, el mismo procesador usando esta nueva tecnología puede ir un 33 por ciento más rápido que el anterior. Para que os podáis hacer una idea del tamaño de esta tecnología, deciros que el valor de 0.25 micras es unas 400 veces más pequeño que un pelo de cualquier persona. Y este tamaño es el que tienen los transistores que componen el procesador. El transistor, como muchos sabréis, permite el paso de la corriente eléctrica, de modo que en función de en qué transistores haya corriente, el ordenador realiza las cosas (esto es una simplificación de la realidad, pero se ajusta a ella más o menos). Dicha corriente eléctrica circula entre dos puntos, de modo que cuanto menor sea esta distancia, más cantidad de veces podrá pasar pues el tiempo de paso es menor. Aunque estamos hablando de millonésimas de segundo, tened en cuenta que un procesador está trabajando continuamente, de modo que ese tiempo que parece insignificante cuando es sumado a lo largo de las miles de millones de instrucciones que realizar, nos puede dar una cantidad de tiempo bastante importante. De modo que la tecnología que se utilice puede dar resultados totalmente distintos incluso utilizando el mismo procesador. Por el momento, en un futuro cercano además de contar con la arquitectura de 0.25 micras, podremos disfrutar de duna de 0.07 para el año 2011, lo que supondrá la introducción en el procesador de mil millones de transistores y alcanzando una velocidad de reloj cercana a los 10000 MHz, es decir, 10 GHz.
La tecnología MMX
Aunque no podamos considerar la tecnología MMX como un procesador en sí mismo, sería injusto no hablar de ella en un informe como éste. Es uno de los mayores pasos que ha dado Intel en la presente década, y según ellos mismos, todos los procesadores que fabriquen a partir de mediados del próximo año llevarán incorporada esta arquitectura. Para su desarrollo se analizaron un amplio rango de programas para determinar el funcionamiento de diferentes tareas: algoritmos de descompresión de vídeo, audio o gráficos, formas de reconocimiento del habla o proceso de imágenes, etc. El análisis dio como resultado que numerosos algoritmos usaban ciclos repetitivos que ocupaban menos del 10% del código del programa, pero que en la práctica suponían el 90% del tiempo de ejecución.
De modo que nació la tecnología MMX, compuesta por 57 instrucciones y 4 tipos de datos nuevos, que se encargan de realizar esos trabajos cíclicos consumiendo mucho menos tiempo de ejecución. Antes, para manipular 8 bytes de datos gráficos requería 8 repeticiones de la misma instrucción; ahora, con la nueva tecnología, se puede utilizar una única instrucción aplicada a los 8 bytes simultáneamente, obteniendo de este modo un incremento del rendimiento de 8x.
El microprocesador es el circuito integrado más importante. Está formado por millones de transistores integrados. Incorpora en su interior una unidad central de proceso (CPU) permitiendo enlazar otros dispositivos. Para realizar su trabajo debe ejecutar paso a paso un programa que consiste en una secuencia de números binarios o instrucciones, almacenándolas en uno o más elementos de memoria, generalmente externos al mismo. La aplicación más importante de los microprocesadores, el ordenador.
EVOLUCIÓN
En el año 1971 y una empresa japonesa, Busicom, tenía un proyecto para una nueva calculadora. Ted Hoff, ingeniero de Intel, diseñó un chip (circuito integrado) con una memoria capaz de hacer varias acciones. Con 4 chips como este y dos chips más de memoria se diseñó el primer microprocesador de Intel, el 4004. Antes de crear el microprocesador hacía falta un chip para cada parte de la calculadora, con el 4004 todas las funciones estaban integradas en un solo circuito.
Este microprocesador contenía 2.300 transistores y transmitía con un bus de 4 bits. El 4004 podía realizar 60.000 operaciones por segundo, una miseria para nuestros días, todo un logro en los años 70.
Los siguientes productos de Intel Inside fueron siempre compatibles con sus predecesores así como los microprocesadores de otros fabricantes. Empresas como IBM, AMD o Apple se han dedicado también a fabricar microprocesadores.


FUNCIONAMIENTO
El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:
• PreFetch, pre lectura de la instrucción desde la memoria principal.
• Fetch, envío de la instrucción al decodificador
• Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.
• Lectura de operandos (si los hay).
• Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.
• Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.
Al igual que los hornos microondas o los teléfonos, los dispositivos con microprocesadores están tan integrados en nuestra vida diaria que no podemos imaginar nuestro mundo sin ellos.
En ocasiones, resulta difícil creer que hace tan solo 60 años las computadoras eran extraños aparatos que no estaban al alcance de todo el mundo. No fue hasta la época de los 80 cuando empezaron a formar parte de nuestros hogares y, gracias al microprocesador.
Hoy en día, los microprocesadores modernos pueden llevar a cabo operaciones extremadamente sofisticadas en sectores como la meteorología, aviación, física nuclear y la ingeniería. Además, ocupa mucho menos espacio y ofrece un mayor rendimiento.
Durante los últimos 40 años, los microprocesadores son más rápidos y potentes, y cada vez más pequeños y económicos.
La fabricación de un CPU es un proceso complejo y exigente; un proceso en el que intervienen cientos de pasos en “salas blancas”. Las salas blancas o plantas de fabricación contienen aire 1,000 veces más limpio que el de un quirófano. El edificio de una planta de fabricación cuesta aproximadamente 5,000 millones de dólares.
En síntesis:Hasta los primeros años de la década de los 70, los diferentes componentes electrónicos que formaban un procesador no podían ser un único circuito integrado. En 1971 Intel consiguió poner todos los transistores sobre un único circuito integrado, el “4004”.
Tipos de procesadores
Procesadores dedicados.
Para desarrollar una tarea muy especifica. Ejecutando un único algoritmo de forma óptima.
Procesadores de propósito general.
Está capacitado para ejecutar una serie de instrucciones sean E/S (entrada/salida), lógicas, aritméticas, etc. Almacenando y listando una colección de instrucciones en una memoria secundaria (programa) de tal forma que el procesador de modo secuencial lleve a cabo cada una de ellas.
CISC.
Complex Instruction Set Computing. Posee un número grande y longitud variable de instrucciones, alto porcentaje de ciclos por instrucción, operaciones de microcódigo, baja optimización en el uso de registros.
Tienen un repertorio con un número de instrucciones alto (200-300); estas instrucciones además son más complejas que las de RISC, con lo que la circuitería necesaria para decodificación y secuenciación también aumenta, y la velocidad del proceso disminuye. Como ventaja, tenemos que se necesitan menos insttrucciones para ejecutar una tarea. Además, el formato de las instrucciones es bastante variable (es decir, hay bastantes formatos). Además, el diseño hace que el procesador tenga que realizar constantes accesos a memoria.
RISC.
Reduced Instruction Set Computing.Posee un número bajo y longitud fija de instrucciones, bajo porcentaje de ciclos por instrucción, no tiene operaciones de microcódigo, muchos registros de propósito general, compilador optimizado. Su arquitectura permite un cierto grado de paralelismo en su ejecución.
Tienen características opuestas a los CISC. Su juego de instrucciones es más reducido (menos de 128), y las instrucciones son más sencillas (con lo que se necesitarán más instrucciones para ejecutar una tarea). El formato de instrucciones es fijo (o serán pocos formatos), con lo que el control del hardware es más sencillo y se facilita la colocación de las instrucciones en la memoria, lo que implica que los accesos a la memoria se aceleren. Por otra parte, estos accesos a memoria son menos frecuentes ya que el procesador posee un mayor número de registros. Estos procesadores son los que están presentes en las estaciones de trabajo. Como ejemplos podemos citar los procesadores ALPHA de Digital Equipment, y los SuperSPARC y MicroSPARC de Sun Microsystems y Texas Instruments.
Relacionada con los conceptos RISC y CISC está la técnica de segmentación ("pipeline"; esta técnica consiste en dividir la ejecución de la instrucción en bloques independientes que se ejecutan en paralelo. Es más eficiente para los procesadores RISC, aunque también se implementa en CISC. Para incrementar el rendimiento del procesador se debe bucar instrucciones ejecutables en paralelo. El sistema de carga de instrucciones debe analizar la secuencia de instruciones que entran al procesador y buscar instrucciones ejecutables en paralelo asi como diseñar un control que tenga en cuenta posibles dependencias de datos entre las instrucciones a ejecutar en paralelo. Esto hace que el hardware empiece a complicarse
Power PC. (MAC)
Diseñados para rendir al igual que los mejores CISC y RISC, pero mejorando sus errores. Tiene un conjunto de instrucciones distinto a estos procesadores, pero puede emular sus características para ejecutar los programas escritos para ellos. Usados en computadores tipo Estaciones de Trabajo y en equipos de medio rango.
Las computadoras SIMD tienen una sola unidad de control y múltiples unidades funcionales.
SIMD.
Single instruction, multiple data. Tiene una organización única de instrucción y datos múltiples. Manipula instrucciones de vector mediante múltiples unidades funcionales que responden a una instrucción común.
Microprocesadores.
Son de uso general, requieren dispositivos externos de memoria y de comunicación con el exterior (E/S).
Microcontroladores.
Integran memorias y elementos de entrada/salida junto al microprocesador.
Un microcontrolador es un circuito integrado que contiene toda la estructura (arquitectura) de un microcomputador, o sea CPU, RAM, ROM y circuitos de entrada y salida. Los resultados de tipo práctico, que pueden lograrse a partir de éstos elementos, son sorprendentes.
ASIC.
Application-Specific Integrates Circuits. Integra en un solo chip los elementos analógicos y digitales necesarios para efectuar una determinada función.
DSP.
Digital Signal Processors. Procesadores de alta velocidad y poca memoria, muy eficientes para efectuar algoritmos de procesado de la señal.

Procesadores Neuronales, transputers.
Están equipados con elementos que facilitan su comunicación de forma que puede distribuirse fácilmente una función entre varios de ellos.
Procesador convencional.
Ejecuta las instrucciones en forma de serie es decir, una detrás de otra.
Procesador con paralelismo interno.
Externamente ejecuta las instrucciones como si fuera un procesador convencional en serie, pero internamente puede efectuar operaciones en paralelo.
Procesador con paralelismo externo.
Se presenta en los sistemas que incluyen varios procesadores como los servidores, los mainframes y los supercomputadores.
Multiprocesador.
Se acostumbra a usar la arquitectura de multiprocesador con memoria común en los servidores. Cada uno de estos procesadores incluyen una memoria caché de grandes dimensiones para reducir el trafico con la memoria común.
Diferencia entre microcontrolador y microprocesador
Es muy habitual confundir los términos de microcontrolador y microprocesador, cayendo así en un error de cierta magnitud. Un microcontrolador es, como ya se ha comentado previamente, un sistema completo, con unas prestaciones limitadas que no pueden modificarse y que puede llevar a cabo las tareas para las que ha sido programado de forma autónoma. Un microprocesador, en cambio, es simplemente un componente que conforma el microcontrolador, que lleva a cabo ciertas tareas que analizaremos más adelante y que, en conjunto con otros componentes, forman un microcontrolador.






Partes de un microprocesador
•Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su deterioro como por ejemplo por oxidación con el aire y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplarán a su zócalo o a la placa base directamente.
•Memoria caché: una memoria ultrarrápida que almacena ciertos bloques de datos que posiblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, aumentando así la velocidad y diminuyendo la el número de veces que la PC debe acceder a la RAM. Se la que se conoce como caché de primer nivel, L1 (level 1) ó caché interna, es decir, la que está más cerca del micro, tanto que está encapsulada junto a él, todos los micros tipo Intel desde el 486 tienen esta memoria.
•Coprocesador matemático: es la FPU (Floating Point Unit - Unidad de coma Flotante) parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos; también puede estar en el exterior del micro, en otro chip.
•Unidad lógica aritmética (ALU): es el último componente de la CPU que entra en juego. La ALU es la parte inteligente del chip, y realiza las funciones de suma, resta, multiplicación o división. También sabe cómo leer comandos, tales como OR, AND o NOT. Los mensajes de la unidad de control le dicen a la ALU qué debe hacer.
•Unidad de control: es una de las partes más importantes del procesador, ya que regula el proceso entero de cada operación que realiza. Basándose en las instrucciones de la unidad de decodificación, crea señales que controlan a la ALU y los Registros. La unidad de control dice qué hacer con los datos y en qué lugar guardarlos. Una vez que finaliza, se prepara para recibir nuevas instrucciones.
•Prefetch Unit: esta unidad decide cuándo pedir los datos desde la memoria principal o de la caché de instrucciones, basándose en los comandos o las tareas que se estén ejecutando. Las instrucciones llegan a esta unidad para asegurarse de que son correctas y pueden enviarse a la unidad de decodificación.
•Unidad de decodificación: se encarga, justamente, de decodificar o traducir los complejos códigos electrónicos en algo fácil de entender para la Unidad Aritmética Lógica (ALU) y los Registros.
•Registros: son pequeñas memorias en donde se almacenan los resultados de las operaciones realizadas por la ALU por un corto período de tiempo.

Los MHz y el índice iCOMP
Debe tenerse en cuenta que un ordenador con un micro a 600 MHz no será nunca el doble de rápido que uno con un micro a 300 MHz, hay que tener muy en cuenta otros factores como la velocidad de la placa o la influencia de los demás componentes.
Esto no se tiene apenas en cuenta en el índice iCOMP, una tabla o gráfico de valores del supuesto rendimiento de los micros marca Intel. Es muy utilizado por Intel en sus folletos publicitarios, aunque no es en absoluto representativo del rendimiento final de un ordenador con alguno de esos micros.
En realidad, las diferencias están muy exageradas, a base de realizar pruebas que casi sólo dependen del micro (y no de la placa base, la tarjeta de vídeo, el disco duro...), por lo que siempre parece que el rendimiento del ordenador crecerá linealmente con el número de MHz, cosa que no ocurre prácticamente jamás. Un ordenador con Pentium MMX a 233 MHz es sólo un 3 ó 4% mejor que uno a 200 MHz, y no el 16,5% de su diferencia de MHz ni el 11,5% de sus índices iCOMP. Parecerá increíble, pero es así.



Intel vs. AMD

Los microprocesadores han venido a ser el resultado del desarrollo en el camino
emprendido por la Electrónica Digital hacia la miniaturización, primeramente
implementando una unidad de procesos completa en una sola pastilla o chip de circuito
integrado, y posteriormente, mediante el aumento de la rapidez, capacidad de trabajo y
potencia de dicha unidad.

La arena de lucha en el mundo digital se reduce a dos nombres: Intel y AMD. Hace más de 30 años, ambas compañías se disputan la cuota del mercado de microprocesadores para ordenadores de todo tipo.
Si bien hace casi una década, los expertos en tecnología, destacaron la capacidad de innovación de los productos de AMD, en las ventas no se vislumbran aumentos para la empresa, ya que Intel sigue a la cabeza con un poco más del 80% de la cuota de mercado, mientras que AMD llega apenas al 16% del total.
En la última década, Intel parece haberse quedado con mínimas innovaciones en sus versiones de Pentium 4, pero el ardid que la mantiene como la líder del mercado está en su agresiva campaña de ventas y mercadotecnia. Para este nuevo año, Intel lanzará nuevos descuentos en Pentium D 900 (entre el 10% y el 20%), y Pentium 4 (entre el 10% y el 70%) y Core 2 Duo.
Además se prevé una demanda por parte AMD, acusándola de prácticas monopólicas, ya que según dicen, Intel aprovecha su posición dominante en el mercado mundial de microprocesadores para castigar a aquellos fabricantes de ordenadores que llegan a utilizar más de un 20% de chips de AMD en sus productos.
Lo cierto es que la guerra aún no se ha definido y bien vale un tanto de historia de ambas empresas para conocer qué nos espera en materia de microprocesadores y computadoras en este nuevo milenio.
El poder de Intel Inside
Desde la década del 90, la gran mayoría de los ordenadores personales tiene en su gabinete un sticker con la leyenda “Intel Inside”, el famoso spot de la empresa que nos anuncia su liderazgo en el mercado de procesadores.
Lo cierto es que Intel Corporation es una empresa multinacional que fabrica microprocesadores y circuitos integrados especializados, como circuitos integrados auxiliares para placas base de ordenador y otros dispositivos electrónicos.
Nació en 1968, bajo el mando de Gordon E. Moore y Robert Noyce y un grupo de 12 trabajadores. En 1971, llegó el primer microprocesador de Intel, el Intel 4004, que fue creado para facilitar el diseño de la calculadora programable de una empresa japonesa, llamada Busicom.
El ingeniero Ted Hoff, uno de los doce científicos de Intel, diseñó un chip con una memoria que podía hacer varias acciones, padre del microprocesador. Este primer empuje tecnológico, los llevó al microprocesador 4004, que estaba compuesto por cuatro de estos chips y otros dos chips de memoria.
Este conjunto de 2.300 transistores, que ejecutaba 60.000 operaciones por segundo, se puso a la venta por 200 dólares. Más que rápido, Intel puso a la venta el 8008, capaz de procesar el doble de datos, inundando los aparatos de aeropuertos, restaurantes, salones recreativos, hospitales, gasolineras.
Para mediados de la década del 70, a Intel le propusieron incluir un teclado y monitor al chip 8008, permitiéndoles incursionar en el mundo de las computadoras personales, pero los directivos rechazaron la propuesta, marcando así su destino de productores de microprocesadores.
Para principios del ´80 vino la primera Personal Computer de mano de IBM, con procesador 8088, con un chip de 8 bits trabajando a 4,77 MHz.
Del 8088 salieron, en los años siguientes, el 80286 y el 80386, que luego serían conocidos como los “286” y “386”. Recuerdo cuando mi padre, allá por 1987, vino a casa con su nuevo juguete: una XT 286, con monitor monocromo y que corría DOS, todo un lujo para época en Latinoamérica.
A partir de estos dos microprocesadores de 32 bits, el camino de innovaciones de la casa Intel fue vertiginoso, hasta que en la década del 90 llegaron a la flamante línea de Pentium. Como decíamos antes, Intel lidera el mercado de ventas.
Además, a lo largo de estos 30 años, ha sido el principal proveedor de procesadores para Compaq y Dell. En junio de 2005 Intel firmó un acuerdo con Apple Computer, por el cual proveerá procesadores para los ordenadores Apple.
Fue así como para el 2006, los nuevos modelos de Apple, tanto para escritorio como portátiles, llevan un cerebro de Intel CoreDuo.
La sombra de AMD
De alguna forma, Advanced Micro Devices, Inc, más conocida como AMD, se mantuvo a la sombra de los microprocesadores de Intel.
La compañía nació un año después que Intel, en 1969, lo que la convierte en la segunda compañía mundial productora de microprocesadores x86-compatibles y uno de los más importantes fabricantes de gpu’s, chipsets y otros dispositivos semiconductores.
Actualmente la empresa atraviesa el proceso de reestructuración, iniciado en el 2006, y lanzó al mercado el primer procesador de 64 bits, ganando en tecnología a Intel.
AMD es un empresa con un perfil mucho más bajo que Intel, que si bien no ha invertido millones en mercadotecnia y publicidad, se destaca por “adoptar un compromiso hacia una innovación auténticamente útil para los clientes, anteponiendo las verdaderas necesidades de las personas a la elaboración técnica”, según palabras de Jerry Sanders, fundador de AMD.
Durante mucho tiempo AMD trabajó en la fabricación de sus procesadores un tanto a la sombra de la creación de Intel, ya que copiaba el microcódigo de los 8088 y 8086. Desde 1986 el acuerdo para fabricación y compartimiento de información sobre los microprocesadores de tecnología Intel se rompió, dando paso a una serie de demandas en la que AMD exigía a Intel cumplir con el trato.

Recién en 1999, AMD lanza al mercado su primer microprocesador, el K5, en una clara alusión a la Kryptonite, el único material posible de vencer al Superman de Intel. Pero deberían pasar muchos años y la compra de tecnología de empresas como Geode, ATI y NexGen, para igualar la compatibilidad y los buenos precios de los procesadores de Intel.
En la historia de AMD hubo muchas innovaciones y cambios para ese primer procesador K5, se puede decir que fue una de las empresas que más invirtió en investigaciones y desarrollo de la industria del microprocesador. Hoy ofrece un abanico de soluciones en todos los ramos de microprocesadores, tarjetas de video y chipsets. Además es el mayor productor mundial de chips para TV, consolas y celulares en el mundo.
Mejorada la arquitectura del K7, el nuevo procesador Athlon 64 FX, el primero del mundo de 64 bits para PC compatible con Windows, ofrece las mayores prestaciones en 32 bits para las aplicaciones de hoy en día y la potencia de 64 bits para la siguiente generación de software; este chip sin duda incrementará la competencia con Intel.
Cuentan los que saben, que AMD se viene con varios proyectos en este nuevo milenio, uno de ellos se llama Fusión, que consiste en implantar las capacidades de las gpu’s en el mismo chip de silicio que los microprocesadores y así dotarlos de poder extra en aplicaciones de gráficos.
Otra de las grandes apuestas de la compañía se verá en lo que llaman la Iniciativa 50X15, una cruzada para que la mitad de la población cuente con la capacidad de conectarse a Internet para el 2015; esto se lograría a través de concursos entre universidades de varios países donde se desarrollan las mejores soluciones para cada región del planeta basadas en la tecnología de AMD.
Las sorpresas para el mundo de los microprocesadores están a la vista del cliente, y la lucha por el mercado, es una agonal imparable entre ambas empresas. Quedará en manos de los gurú de los videojuegos la prueba de rendimiento de los procesadores de AMD e Intel, así como la poderosa cuota de confianza que el mercado depare para cada compañía.


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