Microprocesador

Desde el punto de vista funcional, un microprocesador es un circuito integrado que incorpora en su interior una unidad central de proceso (CPU) y todo un conjunto de elementos lógicos que permiten enlazar otros dispositivos como memorias y puertos de entrada y salida (I/O), formando un sistema completo para cumplir con una aplicación específica dentro del mundo real. Para que el sistema pueda realizar su labor debe ejecutar paso a paso un programa que consiste en una secuencia de números binarios o instrucciones, almacenandolas en uno o más elementos de memoria, generalmente externos al mismo. La aplicación más importante de los microprocesadores que cambió totalmente la forma de trabajar, ha sido la computadora personal o microcomputadora.[1]
El microprocesador es el microchip más importante en una computadora, se le considera el cerebro de una computadora. Está constituido por millones de transistores integrados (circuito integrado). Puede definirse, como un chip (tamaño micro), un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles o en ocasiones millones, según su complejidad, de elementos llamados transistores cuyas interacciones permiten realizar las labores o funciones que tenga encomendado el chip.
Así mismo es la parte de la computadora diseñada para llevar acabo o ejecutar los programas. Este ejecuta instrucciones que se le dan a la computadora a muy bajo nivel haciendo operaciones lógicas simples, como sumar, restar, multiplicar y dividir. Este dispositivo se ubica generalmente en un zócalo especial en la placa o tarjeta madre y dispone para su buen funcionamiento de un sistema de enfriamiento (generalmente un ventilador).[2]
Lógicamente funciona como la unidad central de procesos (CPU/Central Procesing Unit), que está constituida por registros, la unidad de control y la unidad aritmético-lógica. En el microprocesador se procesan todas las acciones de la computadora.
Su "velocidad" es medida por la cantidad de operaciones por segundo que puede realizar: también llamada frecuencia de reloj. La frecuencia de reloj se mide en MHz (megahertz) o gigahertz (GHz).
Una computadora personal o más avanzada puede estar soportada por uno o varios microprocesadores, y un microprocesador puede soportar una o varias terminales (redes). Un núcleo suele referirse a una porción del procesador que realiza todas las actividades de una CPU real.
La tendencia de los últimos años ha sido la de integrar más núcleos dentro de un mismo empaque, además de componentes como memorias cache y controladores de memoria, elementos que antes estaban montados sobre la placa base como dispositivos individuales.

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 caracteristicas que se desee acoplandole los modulos necesarios.

Fabricación

El proceso de fabricación de un microprocesador es muy complejo. Todo comienza con un buen puñado de arena (compuesta básicamente de silicio), con la que se fabrica un monocristal de unos 20 x 150 centímetros. Para ello, se funde el material en cuestión a alta temperatura (1.370 °C) y muy lentamente (10 a 40 Mm por hora) se va formando el cristal.
De este cristal, de cientos de kilos de peso, se cortan los extremos y la superficie exterior, de forma de obtener un cilindro perfecto. Luego, el cilindro se corta en obleas de menos de un milímetro de espesor (una capa de unas 10 micras de espesor, la décima parte del espesor de un cabello humano), utilizando una sierra de diamante. De cada cilindro se obtienen miles de obleas, y de cada oblea se fabricarán varios cientos de microprocesadores.

Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasan por un proceso llamado “annealing”, que consiste en someterlas a un calentamiento extremo para remover cualquier defecto o impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Luego de una supervisión mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de micrón, se recubren con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido mediante deposición de vapor.
De aquí en adelante, comienza el proceso del “dibujado” de los transistores que conformarán a cada microprocesador. A pesar de ser muy complejo y preciso, básicamente consiste en la “impresión” de sucesivas máscaras sobre la oblea, sucediéndose la deposición y eliminación de capas finísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, endurecidas mediante luz ultravioleta y atacada por ácidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la impresión. Salvando las escalas, se trata de un proceso comparable al visto para la fabricación de circuitos impresos. Después de cientos de pasos, entre los que se hallan la creación de sustrato, la oxidación, la litografía, el grabado, la implantación iónica y la deposición de capas; se llega a un complejo "bocadillo" que contiene todos los circuitos interconectados del microprocesador.
Un transistor construido en tecnología de 45 nanómetros tiene un ancho equivalente a unos 200 electrones. Eso da una idea de la precisión absoluta que se necesita al momento de aplicar cada una de las mascaras utilizadas durante la fabricación

Los detalles de un microprocesador son tan pequeños y precisos que una única mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos. Las salas empleadas para la fabricación de microprocesadores se denominan salas limpias, porque el aire de las mismas se somete a un filtrado exhaustivo y está prácticamente libre de polvo. Las salas limpias más puras de la actualidad se denominan de clase 1. La cifra indica el número máximo de partículas mayores de 0,12 micras que puede haber en un pie cúbico de aire (0,028 metros cúbicos). Como comparación, un hogar normal sería de clase 1 millón. Los trabajadores de estas plantas emplean trajes estériles para evitar que restos de piel, polvo o pelo se desprendan de sus cuerpos.
Una vez que la oblea ha pasado por todo el proceso litográfico, tiene “grabados” en su superficie varios cientos de microprocesadores, cuya integridad es comprobada antes de cortarlos. Se trata de un proceso obviamente automatizado, y que termina con una oblea que tiene grabados algunas marcas en el lugar que se encuentra algún microprocesador defectuoso.
La mayoría de los errores se dan en los bordes de la oblea, dando como resultados chips capaces de funcionar a velocidades menores que los del centro de la oblea. Luego la oblea es cortada y cada chip individualizado. En esta etapa del proceso el microprocesador es una pequeña placa de unos pocos milímetros cuadrados, sin pines ni cápsula protectora.
Cada una de estas plaquitas será dotada de una cápsula protectora plástica (en algunos casos pueden ser cerámicas) y conectada a los cientos de pines metálicos que le permitirán interactuar con el mundo exterior. Cada una de estas conexiones se realiza utilizando delgadísimos alambres, generalmente de oro. De ser necesario, la cápsula es dotada de un pequeño disipador térmico de metal, que servirá para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el disipador principal. El resultado final es un microprocesador como el que equipa nuestro ordenador.

Empaquetado

Los microprocesadores son circuitos integrados y como tal están formados por un chip de silicio y un empaque con conexiones eléctricas. En los primeros procesadores el empaque se fabricaba con plásticos epoxicos o con cerámicas en formatos como el DIP entre otros. El chip se pegaba con un material térmicamente conductor a una base y se conectaba por medio de pequeños alambres a unas pistas terminadas en pines. Posteriormente se sellaba todo con una placa metálica u otra pieza del mismo material de la base de manera que los alambres y el silicio quedaran encapsulados.

En procesadores como los Intel y AMD de las series Pentium I (mediados de los 90) y compatibles aún se usaba el empaque cerámico que tenia un arreglo de pines PGA y una cavidad en el espacio de ese arreglo, donde se introducía el chip del procesador y se soldaba con pequeños alambres a los pines. La cavidad se sellaba con una lamina de cobre.

La hiatoria de Intel

Intel 4004 (1971)

*Primer microprocesador de un solo chip
*Diseñado para que pueda ser utilizado una y otra vez para diferentes aplicaciones
*Nunca se utilizó realmente

Intel 8086 y 8088 (1978)

Arquitectura madre de todas las PC actuales ( 286, 386, 486, Pentium, etc.)
Terminó siendo la más exitosa entre sus competidoras (Motorola 68000, TI 9900 y Z-800)
En parte su éxito se debió a:
Compatibilidad con las 8080/8085 y la familia Z-80
Relativamente bajo precio
La variante 8088 contenía un diseño híbrido de 8/16-bit: 16 bits internos y 8 para la E/S
Además Intel cometió errores de diseño que nos afectaron hasta hoy en día

Intel 80186

Fue principalmente diseñada para reducir costos
No fué muy vendida porque la 286 salió casi inmediatamente después

Intel 286-16 (1983)

*Fué la 286 definitiva (sus predecesoras fueron la 286-8, 286-10 y 286-12)
*La primera 286 fue diseñada después de la 386, pero como la 386 era muy cara y difícil de fabricar se creó la 286 como medida temporal, medida que fue el mayor éxito de ventas en 10 años.
*Todavía se ven algunas, trabajando principalmente como cajas registradoras

Cyrix 5x86 y AMD 5x86 (1993)

*Sólo eran 486 más rápidas
*Adaptadas para colocarse en sockets de 486
*Tuvieron mucho éxito pero estuvieron poco tiempo en el mercado

Pentium Pro 200 (1996)

*Eran 2 chips unidos en uno
*Cache secundario en el micro
*Era grande, caliente y muy caro de producir
*Necesitaba un socket 8 (no estandar)
*No se podían fabricar muchos sin afectar la producción del pentium
*Trabajaba a 32 bits (lo cual sólo era bueno con sistemas operativos verdaderos de 32 bits)
*Introducía un núcleo RISC

Pentium MMX (1995)

*Incluía extensiones MMX, que no ayudaron en la performance salvo en muy pocas aplicaciones escritas específicamente
*Incluía una suma de pequeñas mejoras que lo convirtieron en el último y mejor de los Pentiums
*Nunca se utilizó realmente

1997

Intel Pentium II
*Fué un mayor éxito que el caro Pentium Pro
*Escencialmente era un Pentium Pro en un paquete diferente, con *algunas mejoras en cache
*Tenía una excelente performance en punto flotante
*Utilizaba otro sock con forma de cartucho

Cyrix IBM 6x86MX
*Muy rápida
*Extremadamente barata
*Tuvo mucho éxito

Intel Celeron (1997)

Fueron creadas principalmente para competir con los bajos precios de AMD y Cyrix
Básicamente era un Pentium II sin caché secundario

Intel Celeron A e Intel Pentium III (1998)

*Incluía un caché secundario
Se convirtió en una leyenda para la comunidad de overclockers

*Incluía una respuesta a 3dNow de AMD: SSE
Introdujo un número de serie embebido, supuestamente para ayudar en las transacciones seguras en internet. Lo que produjo serias protestas.
Básicamente no habían grandes cambios con respecto al Pentium II

AMD Athlon 1999

Fué el procesador más esperado de la historia
Fué rediseñado desde cero (a diferencia de K6-2 y K6-3, que sólo eran actualizaciones del K6-2
Presentaba una tubería muy profunda y unidades paralelas múltiples, en teoría también era posible utilizar mútiples procesadores
Se presentaba en un cartucho como la Pentium II, pero no para Slot1, si no que introdujo el SlotA
Actualmente están a la venta las Athlon MX, que es escencialmente una revisión del Thunderbird, con algunas innovaciones para evitar daños en caso de falla del sistema de enfriamiento

AMD Duro

AMD Duron es una gama de microprocesadores de bajo coste compatibles con los Athlon, por lo tanto con arquitectura x86. Fueron diseñados para competir con la línea de procesadores Celeron de Intel.
La diferencia principal entre los Athlon y los Duron es que los Duron solo tienen 64 KBytes de memoria caché de segundo nivel (L2), frente a los 256 KBytes de los Athlon.Era básicamente un

*AMD Athlon Thunderbird con una caché más pequeña
*Precio realmente barato con muy buena performance

Pentium 4

El Pentium 4 es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86 y fabricado por Intel. Es el primer microprocesador con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro de 1995. El Pentium 4 original, denominado Willamette, trabajaba a 1,4 y 1,5 GHz; y fue lanzado el 20 de noviembre de 2000.[1] El 8 de agosto de 2008 se realiza el último envío de Pentium 4,[2] siendo sustituido por los Intel Core Duo
Para la sorpresa de la industria informática, la nueva microarquitectura NetBurst del Pentium 4 no mejoró el viejo diseño de la microarquitectura Intel P6 según las dos tradicionales formas para medir el rendimiento: velocidad en el proceso de enteros u operaciones de punto flotante. La estrategia de Intel fue sacrificar el rendimiento de cada ciclo para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo y una mejora en las instrucciones SSE. En 2004, se agregó el conjunto de instrucciones x86-64 de 64 bits al tradicional set x86 de 32 bits. Al igual que los Pentium II y Pentium III, el Pentium 4 se comercializa en una versión para equipos de bajo presupuesto (Celeron), y una orientada a servidores de gama alta (Xeon).

Intel presenta microprocesadores para sobremesas

Adicionalmente a los Intel Core 2 Duo Extreme Mobile, de los que hablamos ayer, Intel también aprovechó para presentar otros nuevos microprocesadores para ordenadores de sobremesa, que paso a presentaros a continuación:
Intel Core 2 Extreme QX6850: podría ser a día de hoy el micro más potente del mercado. Quad-core a 3.0 GHz, bus de 1.333 MHz y 8 MB de caché L2. 999 dólares la unidad.
Intel Core 2 Quad Q6700: otro Quad-core, aunque algo menos potente: 2.66 GHz, bus de 1.066 MHz y 8 MB de caché igualmente. Precio mucho más reducido, 530 dólares la unidad.
Intel Core 2 Duo E6850: doble núcleo a 3.0 GHz, bus de 1333 MHz, caché L2 de 4 MB. 266 dólares la unidad.
Intel Core 2 Duo E6750: doble núcleo también, 2.66 GHz, 1.333 MHz de bus, caché L2 de 4 MB y 183 dólares cada uno.
Intel Core 2 Duo E6550: el menos potente de los presentados hoy; doble núcleo a 2.33 GHz, bus de 1333 MHz y caché de 4 MB. 163 dólares la unidad

IBM presenta microprocesadores

La gigante IBM, de las primeras empresas en el mundo de la informática, no quiere perderle el ritmo a Pentium y a AMD, y para competir contra ellas se dispone a lanzar los futuros procesadores IBM Power6.
Los nuevos Power6 están diseñados para funcionar con un sistema operativo Unix y con varios Cores, o núcleos, con lo que se verá reducida la temperatura de funcionamiento. Serán para uso mayoritario de servidores, que son los que realmente exigen un uso intensivo del microprocesador.
Tendrán unas velocidades de entre 4 y 5 GHtz, bastante más que sus competidores directos de Intel, los Itanium 2 y los Pentium 4.
Los IBM Power6 serán lanzados y presentados en el año 2007. Esperemos que antes de ello, IBM nos muestre más información

Intel Atom, Oak Trail y Canoe Lake, los nuevos microprocesadores y plataformas de Intel

Esta semana se esta celebrando en Taipei, Taiwan, una de las ferias más grandes del año relacionadas con la tecnología, la Computex 2010. En particular, el campo del hardware tiene un gran peso y son prácticamente todos los fabricantes del mercado los que aprovechan estos días para presentar buena parte de su nuevo catálogo de productos.
Intel es el principal fabricante de microprocesadores del mundo, y como tal sus novedades en esta feria son esperadas por todos. En Xataka ya os hemos comentado algo sobre los nuevos productos y plataformas, pero a continuación os vamos a hablar más a fondo de lo que en Taipei han presentado estos días: Atom, Oak Trail y Canoe Lake

Nuevos Intel Atom para netbooks y nettops

Aunque no ha sido lo más interesante que Intel ha presentado en el año en curso, sí es necesario mencionar los cuatro nuevos procesadores Atom. Son dos modelos para netbooks y otros dos para nettops (ordenadores de sobremesa de bajo consumo

*Intel Atom N455: un núcleo y dos hilos, 1.6 GHz., TDP de 6.5 vatios.
*Intel Atom N475: un núcleo y dos hilos, 1.83 GHz., TDP de 6.5 vatios.
*Intel Atom D525: dos núcleos y cuatro hilos, 1.83 GHz., TDP de 13 vatios.
*Intel Atom D425: un núcleo y dos hilos, 1.83 GHz., TDP sin determinar.

Los ‘N’ para netbooks y los ‘D’ para nettops. Todos incluyen también la GPU integrada, una Intel GMA 3150 y representarán una sensible mejora en potencia respecto de anteriores modelos como el más común N450.

Intel Oak Trail, la plataforma de Intel para tablets

Mucho más interesante resulta Oak Trail, sobre la que ya habló Javier hace unos días. Es una plataforma para usarse en tablets, un tipo de dispositivo que está experimentando un enorme auge en los últimos meses, aunque desde Intel no se cierran las puertas y también lo enfocan a un determinado tipo de netbook de diseño (habrá que ver qué es lo que ellos entienden por diseño).

Oak Trail se basa en la arquitectura System on a Chip, SoC, en la cual todos los componentes de un computador se integran en un único circuito o chip electrónico y que trae consigo ciertas mejoras, como puede ser un menor consumo. Por contra, al querer minimizar físicamente todos los componentes se perderá algo de rendimiento en comparación con un equipo de arquitectura más clásica.

Aún se desconocen los datos finales de la potencia que tendrá esta plataforma, aunque el fabricante ha confirmado que permitirá reproducir contenido multimedia en FullHD sin problemas. Con ésto podemos suponer que, como poco, estará a la altura de los Atom, aunque como siempre será mejor que esperemos a ver los primeros productos para dar nuestro punto de vista definitivo.

Los dispositivos que utilizarán Oak Trail serán mayoritariamente tablets y de diversas marcas. Quizá lo más interesante es que, según ha confirmado Intel, habrá equipos con Windows 7, Meego e incluso Chrome OS, tocando todos los palos y sin cerrar la puerta a nadie. Por cierto, algo que se confirma indirectamente es que en 2011 ya tendremos los esperados tablets con Meego y Chrome OS, pues esa es la fecha que ha comentado Intel para el lanzamiento de los primeros productos con Oak Trail.

Canoe Lake, el futuro de los portátiles ultradelgados

Canoe Lake es el nombre de la tercera gran novedad de Intel para este Computex 2010, una nueva plataforma que tendrá a los netbooks ultradelgados en su punto de mira.

Podríamos calificarla como una serie de modelos de microprocesadores especiales de los Intel Atom, pues es una plataforma también de bajo consumo pero minimizada, físicamente más pequeña. Según Intel, con Canoe Lake se podrán desarrollar ordenadores de sólo 14 milímetros de grosor pensados en los usuarios que necesiten mover su equipo constantemente.

Aún hay muchos datos por confirmar, pero seguramente veremos una gráfica integrada en Canoe Lake del estilo de la de los Atom Pine Trail, con dos núcleos y cuatro hilos gracias al hyperthreading.

Para finalizar este apartado os dejo con un vídeo oficial grabado en la propia Computex en el que se ve uno de los primeros prototipos con Canoe Lake:

La misión de Intel: abrir el mercado a nuevos productos

Intel

Lo que más me ha llamado la atención de las novedades de Intel es que tan sólo los nuevos Atom se refieren a ordenadores tal cual, y casi ni eso: son netbooks. Nada de ordenadores de sobremesa, ni portátiles clásicos. Netbooks, tablets y netbooks ultradelgados son los dispositivos para los que Intel está desarrollando sus futuros productos.

Una de las primeras consecuencias que las nuevas plataformas traen es que el mercado está cambiando y el concepto de ordenador ahora es mucho más abierto.El campo de los equipos informáticos se está segmentando hacia productos notablemente diferentes unos de otros.

En Computex 2010 Intel ya ha mostrado que sus futuros desarrollos pasan por ampliar sus vistas y crear chips diferentes, pensados única y exclusivamente para un tipo de dispositivo. Ya no vale el microprocesador para todo es ya una realidad que se verá confirmada en los próximos años.

Intel Atom continúa su hegemonía en el mercado de los netbooks y poco a poco empieza a crecer en número de chips, tanto para modelos de portátiles como para sobremesas de bajo consumo. Por ahora la poca competencia que tiene no representa una gran amenaza, aunque AMD sí ha confirmado sus primeros productos competidores de los Atom.

Intel Oak Trail es por por ahora un desarrollo de futuro con las vistas puestas en 2011, cuando el mercado de los tablets ya esté abarrotado. Es una plataforma que llega algo tarde, pues ya son muchos los fabricantes que tienen sus tables en el mercado, aunque posiblemente será la mayoritaria pues las elecciones son claras: un Apple A4 en los dispositivos de corte cerrado de Cupertino, un ARM desconocido para el usuario más común y poco más.

Y para finalizar, Intel Canoe Lake es una plataforma nueva pero no novedosa como tal. Es, simplemente, la miniaturización de todos los componentes de un ordenador para hacer que un ordenador tenga una altura de 14 milímetros. Lo que más miedo me da de Canoe Lake son los precios que tendrán los dispositivos que la monten. Ya lo veremos en los próximos meses

Intel presenta nuevos microprocesadores

Intel Corp lanzó una nueva serie de microprocesadores para mantener su liderazgo en la industria de las computadoras personales, mientras se prepara para una alza de la demanda.

Los nuevos microprocesadores, diseñados para computadoras portátiles y de escritorio, son los primeros de una generación de chips con transistores más pequeños que Intel dice que harán un uso más eficiente de la energía y mejorarán el desempeño.

La empresa lanza los microprocesadores antes que su principal rival, Advanced Micro Devices, que no tiene previsto presentaciones hasta el 2011.

Intel, el mayor fabricante de chips del mundo, tiene una participación de un 81,5 por ciento en el mercado para servidores y computadoras personales, según Mercury Research. La cuota de AMD llega al 17,8 por ciento.

Los nuevos procesadores entran al mercado siguiendo al lanzamiento del nuevo sistema operativo Windows 7 de Microsoft Corp, que los ejecutivos de Intel esperan que propicien una renovación de computadoras entre los consumidores y las empresas.

Intel tiene previsto reportar sus resultados del cuarto trimestre la próxima semana. Los analistas esperan que sus ventas hayan subido un 23 por ciento a 10.200 millones de dólares.

Los nuevos procesadores de la empresa son los primeros que incluirán capacidades gráficas básicas, que la compañía dijo que permitirán reproducir videos de alta definición y juegos en tres dimensiones.

Los papeles de la compañía perdían un 1,25 por ciento a 20,54 dólares en el índice tecnológico Nasdaq a las 2010 GMT

Historia de microprocesadores intel

http://www.youtube.com/watch?v=tAMTOHGRQrc