Conexión de un microprocesador con el exterior

El microprocesador posee un arreglo de elementos metálicos (pines, patillas, esferas, contactos) que permiten la conexión eléctrica entre el circuito integrado que conforma el microprocesador y los circuitos de la placa base. Dependiendo de la complejidad y de la potencia, un procesador puede tener desde 8 hasta más de 2000 elementos metálicos en la superficie de su empaque. El montaje del procesador se realiza con la ayuda de un Zócalo de CPU soldado sobre la placa base. Entre las conexiones eléctricas están las de alimentación eléctrica de los circuitos dentro del empaque, las señales de reloj, señales relacionadas con datos, direcciones y control; estas funciones están distribuidas en un esquema asociado al zócalo, de manera que varias referencias de procesador y placas base son compatibles entre ellos, permitiendo distintas configuraciones.

Buses del procesador

Todos los procesadores poseen un bus principal o de sistema por el cual se envían y reciben todos los datos, instrucciones y direcciones desde los integrados del chipset o desde el resto de dispositivos. Como puente de conexión entre el procesador y el resto del sistema, define mucho del rendimiento del sistema, su velocidad se mide en bits por segundo.

Ese bus puede ser implementado de distintas maneras, con el uso de buses seriales o paralelos y con distintos tipos de señales eléctricas. La forma más antigua es el bus paralelo en el cual se definen líneas especializadas en datos, direcciones y para control.

En la arquitectura tradicional de Intel (usada hasta modelos recientes), ese bus se llama el Front Side Bus y es de tipo paralelo con 64 líneas de datos, 32 de direcciones además de múltiples líneas de control que permiten la transmisión de datos entre el procesador y el resto del sistema. Este esquema se ha utilizado desde el primer procesador de la historia, con mejoras en la señalización que le permite funcionar con relojes de 333 Mhz haciendo 4 transferencias por ciclo.¹

En algunos procesadores de AMD y en el Intel Core i7 se han usado otros tipos para el bus principal de tipo serial. Entre estos se encuentra el bus HyperTransport que maneja los datos en forma de paquetes usando una cantidad menor de líneas de comunicación, permitiendo frecuencias de funcionamiento más altas.

Los microprocesadores de última generación de Intel y muchos de AMD poseen además un controlador de memoria DDR en el interior del encapsulado lo que hace necesario la implementación de buses de memoria del procesador hacia los módulos. Ese bus esta de acuerdo a los estándares DDR de JEDEC y consisten en líneas de bus paralelo, para datos, direcciones y control. Dependiendo de la cantidad de canales pueden existir de 1 a 4 buses de memoria.

Funcionamiento

Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad en coma flotante.

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.

Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de MHz. Un microprocesador es un sistema abierto con el que puede construirse un computador con las características que se desee acoplándole los módulos necesarios.

Arquitectura de un microprocesador

El micropocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital, ambos realizan calculos bajo un programa de control. El microprocesador hizo posible la fabricacion de potentes calculadoras y muchos otros productos, utiliza el mismo tipo de logica que es usado en la CPU de una computadora digital. El micropocesador es algunas veces llamado unidad microprocesadora (MPU), en otras palabras, es una unidad que procesa datos.

Partes de una microprocesador:

Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio, para darle consistencia, impedir su deterioro, permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zocalo a su plaza base.

La memoria de cachè: es una memoria ultrarapida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que prediciblemente seran utilizados en operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM reduciendo el tiempo de espera.

Coprocesador matematico: es la parte del micro especializada en esa clase de calculos matematicos, antiguamente estaba en el exterior del procesador, en otro chip.

Registros: Un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares.

Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos.

Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo.

Sistemas multiprocesador

Son una de las alternativas para mejorar el rendimiento velocidad y prestacion de los servidores y las estaciones de trabajo, es un sistema muy utilizado para realizar tareas multiproceso, de esta forma, si un procesador esta ocupado realizando una operacion, nuestra peticion de proceso la tendra otro procesador libre, contiene una tecnologia bastante compleja, porque en un mismo equipo utiliozan dos procesadores o mas unidades simetricamente y en paralelo.
En los sistemas de dos procesadores se nota un gran incremento de rendimiento y de velocidad.
En los sistemas de cuatro procesadores, con respecto al de dos procesadores, su rendimiento no tiene tanta diferencia. En estos sistemas, comparten la misma memoria RAM con lo cual no presentan grandes problemas de saturacion, en cambio en los de ocho o mas procesadores, a la hora de responder a todas las peticiones de proceso, todos consumiran de la misma memoria por lo que se pueden producir cuellos de botella y ralentizar el sistema de forma considerable,para esta solucion, cada procesador dependera de pequeñas memorias cachè.

Procesadores de windows

Unidad digital encargada de interprear instrucciones y procesar datos de nuestro PC.

Existen dos tipos de procesadores: procesadores Intel y procesadores AMD, son los que acaparan el mercado en gran medida.

En la imagen podemos ver un procesador AMD PHENOM X4, una nueva apuesta que se presenta ante la sociedad, se trata de un doble nucleo a 45 nm. de nombre clave Regor, cuya arma de combate parece ser un gran potencial de overclock.

Ademas esta imagen nos deja apreciar un Intel core i7, el cual cuenta con 4 nucleos, para que cada procesador se comunique de forma optima con los otros y asi realizar varias tareas rapidamente y al mismo tiempo.