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
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,
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.