Microprosesadores y sus caracteristicas

El microprocesador es un circuito integrado que contiene algunos o todos los elementos necesarios para conformar una (o más) "unidad central de procesamiento" UCP, también conocido como CPU (por sus siglas en inglés: Central Process Unit). En la actualidad este componente electrónico está compuesto por millones de transistores, integrados en una misma placa de silicio.

Se debe distinguir entre el concepto de procesador, que es un dispositivo de hardware, y el de CPU, que es un concepto lógico. Una CPU puede estar soportada por uno o varios microprocesadores, y un microprocesador puede soportar una o varias CPU.

Disparador de calor

En las arquitecturas modernas la disipación de calor es un problema mayor, debido a la alta frecuencia de operación y a la miniaturización extrema de los microprocesadores recientes, y por eso es común que, en ordenadores como los compatibles con la IBM PC, las motherboards dispongan de un zócalo especial para alojar el microprocesador y un sistema de enfriamiento, que comúnmente consiste en un disipador de aluminio o cobre de mayor disipación recomendado para procesadores de más de un núcleo (en inglés. Dual core) con un ventilador adosado (conocido como microcooler). Entre el disipador de aluminio y el micro se encuentra una pasta o (silicona) térmica que ayuda a que las altas temperaturas sean absorbidas por el disipador de aluminio o cobre. Sin esta protección, los microprocesadores podrían sobrecalentarse al punto de estropearse permanentemente. Los microprocesadores actuales, en su gran mayoría, incluyen mecanismos automáticos que miden la temperatura y eventualmente apagan el procesador en caso de detectar sobrecalentamiento (también pueden incluir alarmas sonoras previas). Esto sirve para protegerlo de fallos, como por ejemplo, que el ventilador se averíe o atasque. Equipos modernos también suelen incluir sensores en el microcooler (ventilador) que chequean continuamente su velocidad (rpm) y en caso de que esta baje peligrosamente el equipo se apaga automáticamente.


Su funcionamiento

Desde el punto de vista lógico 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.


Velocidad y ancho de banda

Actualmente se habla de frecuencias de reloj del orden de los Gigahercios (GHz), o de Megahercios (MHz). Lo que supone miles de millones o millones, respectivamente, de ciclos por segundo. El indicador de la frecuencia de un microprocesador es una buena referencia de la velocidad de proceso del mismo, pero no el único. La cantidad de instrucciones necesarias para llevar a cabo una tarea concreta, así como el ancho de banda o la cantidad de instrucciones ejecutadas por ciclo IPC, son los otros dos factores que determinan la velocidad de la CPU. La cantidad de instrucciones necesarias para realizar una tarea depende directamente del juego de instrucciones disponible, mientras que el índice IPC depende de varios factores, como el grado de supersegmentación y la cantidad de unidades de proceso o "pipelines" disponibles, entre otros.