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¿Qué es un microprocesador?

Unidad Central de Procesamiento (CPU) de la computadora construida sobre una Circuito integrado único (IC) se llama un microprocesador .

Una computadora digital con un microprocesador que actúa como CPU se llama microcomputadora.

Es un dispositivo electrónico programable, multipropósito, controlado por reloj y basado en registros que lee instrucciones binarias de un dispositivo de almacenamiento llamado memoria, acepta datos binarios como entrada y procesa datos de acuerdo con esas instrucciones y proporciona resultados como salida.

El microprocesador contiene millones de componentes diminutos como transistores, registros y diodos que funcionan juntos.

Diagrama de bloques de una microcomputadora

Introducción al microprocesador

Un microprocesador consta de una ALU, una unidad de control y una matriz de registros. Dónde IR Realiza operaciones aritméticas y lógicas sobre los datos recibidos desde un dispositivo de entrada o memoria. La unidad de control controla las instrucciones y el flujo de datos dentro de la computadora. Y, matriz de registro consta de registros identificados por letras como B, C, D, E, H, L y acumulador.


Evolución de los microprocesadores

Podemos categorizar el microprocesador según las generaciones o según el tamaño del microprocesador:

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Primera Generación (Microprocesadores de 4 bits)

Los microprocesadores de primera generación fueron introducidos en el año 1971-1972 por Intel Corporation. Fue nombrado Intel 4004 ya que era un procesador de 4 bits.

Era un procesador en un solo chip. Podría realizar operaciones aritméticas y lógicas simples como suma, resta, OR booleano y AND booleano.

Tenía una unidad de control capaz de realizar funciones de control como buscar una instrucción de la memoria de almacenamiento, decodificarla y luego generar pulsos de control para ejecutarla.

Segunda Generación (Microprocesador de 8 bits)

Los microprocesadores de segunda generación fueron introducidos nuevamente en 1973 por Intel. Fue el primer microprocesador de 8 bits que podía realizar operaciones aritméticas y lógicas en palabras de 8 bits. Era Intel 8008 y otra versión mejorada fue Intel 8088.

Tercera generación (microprocesador de 16 bits)

Los microprocesadores de tercera generación, introducidos en 1978, estuvieron representados por Intel 8086, Zilog Z800 y 80286 , que eran procesadores de 16 bits con un rendimiento similar al de las minicomputadoras.

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Cuarta Generación (Microprocesadores de 32 bits)

Varias empresas diferentes introdujeron los microprocesadores de 32 bits, pero el más popular es el Intel 80386 .

Quinta Generación (Microprocesadores de 64 bits)

Desde 1995 hasta ahora estamos en la quinta generación. Después de 80856, Intel lanzó un nuevo procesador, el Pentium, seguido de CPU Pentium Pro , que permite que varias CPU en un solo sistema realicen multiprocesamiento.

Otros procesadores mejorados de 64 bits son Procesadores Celeron, duales, cuádruples y ocho núcleos .

Tabla: Microprocesadores Intel importantes

Microprocesador Año de la invención Longitud de la palabra Capacidad de direccionamiento de memoria Patas Reloj Observaciones
4004 1971 4 bits 1 KB 16 750 kilociclos Primer microprocesador
8085 1976 8 bits 64KB 40 3-6MHz Popular microprocesador de 8 bits
8086 1978 16 bits 1MB 40 5-8MHz Ampliamente utilizado en PC/XT
80286 1982 16 bits 16 MB reales, 4 GB virtuales 68 6-12,5MHz Ampliamente utilizado en PC/AT
80386 1985 32 bits 4GB reales, 64TB virtuales 132 14X14 PGA 20-33MHz Contiene MMU en chip
80486 1989 32 bits 4GB reales, 64TB virtuales 168 17X17 PGA 25-100MHz Contiene MMU, caché y FPU, 1,2 millones de transistores
Pentium 1993 32 bits 4 GB reales, dirección de 32 bits, bus de datos de 64 bits 237 PGA 60-200 Contiene 2 ALU, 2 cachés, FPU, 3,3 millones de transistores, 3,3 V, 7,5 millones de transistores
PentiumPro 1995 32 bits Bus de direcciones reales de 64 GB y 36 bits 387 PGA 150-200MHz Es un procesador de flujo de datos. También contiene caché de segundo nivel, 3,3 V.
Pentium II 1997 32 bits - - 233-400MHz Todas cuentan con tecnología Pentium pro plus MMX, 3,3 V, 7,5 millones de transistores
Pentium III 1999 32 bits 64GB 370 PGA 600-1,3MHz Versión mejorada de Pentium II; 70 nuevas instrucciones SIMD
pentio 4 2000 32 bits 64GB 423 PGA 600-1,3 GHz Versión mejorada del Pentium III
itanio 2001 64 bits 64 líneas de dirección 423 PGA 733 MHz-1,3 GHz Procesador EPIC de 64 bits

Dónde,

    PGA- Matriz de cuadrícula de pinesmmx- Extensiones multimediaÉPICO- Computación de instrucción explícitamente paralelaSIMD- Instrucción única Datos múltiplesIR- Unidad aritmética lógicaMMU- Unidad de gestión de memoriaFPU- Unidad de coma flotante

Términos básicos utilizados en microprocesador

Aquí hay una lista de algunos términos básicos utilizados en microprocesadores:

pitón __dict__

Conjunto de instrucciones - El conjunto de comandos que el microprocesador puede comprender se denomina Conjunto de instrucciones. Es una interfaz entre hardware y software.

Autobús - Conjunto de conductores destinados a transmitir datos, dirección o información de control a diferentes elementos de un microprocesador. Un microprocesador tendrá tres tipos de buses, es decir, bus de datos, bus de direcciones y bus de control.

IPC (Instrucciones por ciclo) - Es una medida de cuántas instrucciones es capaz de ejecutar una CPU en un solo reloj.

Velocidad de reloj - Es el número de operaciones por segundo que puede realizar el procesador. Puede expresarse en megahercios (MHz) o gigahercios (GHz). También se le llama Frecuencia de Reloj.

Banda ancha - El número de bits procesados ​​en una sola instrucción se llama Ancho de Banda.

Longitud de la palabra - La cantidad de bits que el procesador puede procesar a la vez se llama longitud de palabra del procesador. El microprocesador de 8 bits puede procesar datos de 8 bits a la vez. El rango de longitud de palabra es de 4 bits a 64 bits, según el tipo de microcomputadora.

Tipos de datos - El microprocesador admite múltiples formatos de tipos de datos como binario, ASCII, números con y sin signo.


Funcionamiento del microprocesador

El microprocesador sigue una secuencia para ejecutar la instrucción: buscar, decodificar y luego ejecutar.

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Inicialmente, las instrucciones se almacenan en la memoria de almacenamiento de la computadora en orden secuencial. El microprocesador recupera esas instrucciones del área almacenada (memoria), luego las decodifica y ejecuta esas instrucciones hasta que se cumple la instrucción STOP. Luego, envía el resultado en formato binario al puerto de salida. Entre estos procesos, el registro almacena los datos temporales y la ALU (Unidad Aritmética y Lógica) realiza las funciones informáticas.


Características del microprocesador

    Bajo costo- Gracias a la tecnología de circuitos integrados, los microprocesadores están disponibles a muy bajo costo. Reducirá el coste de un sistema informático.Alta velocidad- Debido a la tecnología involucrada en el mismo, el microprocesador puede trabajar a muy alta velocidad. Puede ejecutar millones de instrucciones por segundo.Talla pequeña- Un microprocesador se fabrica ocupando muy poco espacio debido a la tecnología de integración a muy gran y ultra gran escala. Debido a esto, se reduce el tamaño del sistema informático.Versátil- Un mismo chip puede usarse para varias aplicaciones, por ello, los microprocesadores son versátiles.Bajo consumo de energía- Los microprocesadores utilizan tecnología de semiconductores de óxido metálico, que consume menos energía.Menos generación de calor- Los microprocesadores utilizan tecnología de semiconductores que no emiten mucho calor en comparación con los dispositivos de tubos de vacío.Confiable- Dado que los microprocesadores utilizan tecnología de semiconductores, la tasa de fallos es muy menor. Por eso es muy confiable.Portátil- Debido al tamaño pequeño y al bajo consumo de energía, los microprocesadores son portátiles.