Microprocesador

El microprocesador (o a cencielles procesador) ye'l circuitu integráu central más complexu d'un sistema informáticu; a manera d'ilustración, suélse-y llamar por analoxía'l celebru» d'un ordenador.

Microprocesador

Tipu	processor type (en)

Ye l'encargáu d'executar los programes, dende'l sistema operativu hasta les aplicaciones d'usuariu; namái executa instrucciones programaes en llinguaxe de baxu nivel, realizando operaciones aritmétiques y lóxiques simples, tales como sumar, restar, multiplicar, estremar, les lóxiques binaries y accesos a memoria.

Puede contener una o más unidaes centrales de procesamientu (CPU) constituyíes, esencialmente, por rexistros, una unidá de control, una unidá aritméticu lóxica (ALU) y una unidá de cálculu en coma flotante (conocida d'antiguo como «coprocesador matemáticu»).

El microprocesador ta conectáu xeneralmente por aciu un zócalo específicu de la placa base del ordenador; de normal pal so correutu y estable funcionamientu, incorpórase-y un sistema de refrigeración que consta d'un disipador de calor fabricáu en dalgún material d'alta conductividá térmica, como cobre o aluminiu, y d'unu o más ventiladores qu'esanicien l'escesu del calor absorbíu pol disipador. Ente'l disipador y la cápsula del microprocesador usualmente asítiase pasta térmico p'ameyorar la conductividá del calor. Esisten otros métodos más eficaces, como la refrigeración líquida o l'usu de célules peltier pa refrigeración estrema, anque estes téuniques utilícense casi puramente p'aplicaciones especiales, tales como nes práutiques de overclocking.

La midida del rendimientu d'un microprocesador ye una xera complexa, yá que esisten distintos tipos de "cargues" que pueden ser procesaes con distinta efectividá por procesadores de la mesma gama. Una métrica del rendimientu ye la frecuencia de reló que dexa comparar procesadores con nucleos de la mesma familia, siendo este un indicador bien llindáu dada la gran variedá de diseños colos cualos comercialícense los procesadores d'una mesma marca y referencia. Un sistema informáticu d'altu rendimientu puede tar forníu con dellos microprocesadores trabayando en paralelu, y un microprocesador puede, de la mesma, tar constituyíu por dellos nucleos físicos o lóxicos. Un nucleu físicu referir a una porción interna del microprocesador casi-independiente que realiza toles actividaes d'una CPU solitaria, un nucleu lóxicu ye la simulación d'un nucleu físicu con cuenta de partir de manera más eficiente'l procesamientu. Esiste un enclín d'integrar el mayor númberu d'elementos dientro del propiu procesador, aumentando asina la eficiencia enerxética y la miniaturización. Ente los elementos integraos tán les unidaes de puntu flotante, controladores de la memoria RAM, controladores de buses y procesadores dedicaos de videu.

Historia de los microprocesadores

La hestoria del microprocesador

El microprocesador surdió de la evolución de distintes teunoloxíes predecesores, básicamente de la computación y de la teunoloxía de semiconductores. L'entamu d'esta postrera data de metá de la década de 1950; estes teunoloxíes fundir a principios de los años 1970, produciendo'l primer microprocesador. Diches teunoloxíes empecipiaron el so desenvolvimientu a partir de la segunda guerra mundial; nesti tiempu los científicos desenvolvieron ordenadores específicos p'aplicaciones militares. Na posguerra, a mediaos de la década de 1940, la computación dixital entamó una fuerte crecedera tamién pa propósitos científicos y civiles. La teunoloxía electrónica avanzó y los científicos fixeron grandes progresos nel diseñu de componentes d'estáu sólidu (semiconductores). En 1948 nos llaboratorios Bell crearon el transistor.

Nos años 1950, apaecieron los primeros ordenadores dixitales de propósitu xeneral. Fabricáronse utilizando tubos al vaciu o bulbos como componentes electrónicos activos. Módulos de tubos al vaciu componíen circuitos lóxicos básicos, tales como compuertes y flip-flops. Ensamblándolos en módulos construyó l'ordenador electrónicu (la lóxica de control, circuitos de memoria, etc.). Los tubos de vacíu tamién formaron parte de la construcción de máquines pa la comunicación colos ordenadores.

Pa la construcción d'un circuitu sumador simple riquir de delles compuertes lóxiques. La construcción d'un ordenador dixital precisa numberosos circuitos o dispositivo electrónicos. Un pasu trascendental nel diseñu del ordenador foi faer que'l datu fuera almacenáu en memoria. Y la idea d'almacenar programes en memoria pa depués executalo foi tamién de fundamental importancia (Arquiteutura de von Neumann).

La teunoloxía de los circuitos d'estáu sólidu evolucionó na década de 1950. L'empléu del siliciu (Si), de baxu costu y con métodos de producción masiva, fixeron del transistor el componente más usáu pal diseñu de circuitos electrónicos. Polo tanto'l diseñu del ordenador dixital reemplazar del tubu al vaciu pol transistor, a finales de la década de 1950.

A principios de la década de 1960, l'estáu d'arte na construcción d'ordenadores d'estáu sólidu sufrió una notable meyora; surdieron les teunoloxíes en circuitos dixitales como: RTL (Lóxica Transistor Resistor), DTL (Lóxica Transistor Diodu), TTL (Lóxica Transistor Transistor), ECL (Lóxica Complementada Emisor).

A mediaos de los años 1960 prodúcense les families de circuitos de lóxica dixital, dispositivos integraos n'escala SSI y MSI que correspuenden a baxa y mediana escala d'integración de componentes. A finales de los años 1960 y principios de los 70 surdieron los sistemes a alta escala d'integración o LSI. La teunoloxía LSI foi faciendo posible amontar la cantidá de componentes nos circuitos integraos. Sicasí, pocos circuitos LSI fueron producíos, los dispositivos de memoria yeren un bon exemplu.

Les primeres calculadores electróniques riquíen ente 75 y 100 circuitos integraos. Dempués diose un pasu importante nel amenorgamientu de l'arquiteutura del ordenador a un circuitu integráu simple, resultando unu que foi llamáu microprocesador, unión de les pallabres «Micro» del griegu μικρο-, «pequeñu», y procesador. Sicasí, ye totalmente válidu usar el términu xenéricu procesador, yá que col pasu de los años, la escala d'integración viose amenorgada de micro métrica a nanométrica; y amás, ye, ensin dulda, un procesador.

• El primer microprocesador foi l'Intel 4004, producíu en 1971. Desenvolvióse orixinalmente pa una calculadora y resultó revolucionariu pa la so dómina. Contenía 2300 transistores, yera un microprocesador d'arquiteutura de 4 bits que podía realizar hasta 60 000 operaciones per segundu trabayando a una frecuencia de reló d'alredor de 700 kHz.
• El primer microprocesador de 8 bits foi l'Intel 8008, desenvueltu a mediaos de 1972 pal so usu en terminales informáticos. L'Intel 8008 integraba 3300 transistores y podía procesar a frecuencies máximes de 800 kHz.
• El primer microprocesador realmente diseñáu pa usu xeneral, desenvueltu en 1974, foi l'Intel 8080 de 8 bits, que contenía 4500 transistores y podía executar 200 000 instrucciones per segundu trabayando a alredor de 2 MHz.
• El primer microprocesador de 16 bits foi'l 8086, siguíu del 8088. El 8086 foi l'entamu y el primer miembru de la popular arquiteutura x86, anguaño usada na mayoría de los ordenadores. El chip 8086 foi introducíu al mercáu nel branu de 1978, pero por cuenta de que nun había aplicaciones nel mercáu que funcionaren con 16 bits, Intel sacó al mercáu'l 8088, que foi llanzáu en 1979. Llegaron a operar a frecuencies mayores de 4 MHz.
• El microprocesador escoyíu pa fornir al IBM Personal Computer/AT, que causó que fuera'l más emplegáu nos PC-AT compatibles ente mediaos y finales de los años 1980 foi l'Intel 80286 (tamién conocíu a cencielles como 286); ye un microprocesador de 16 bits, de la familia x86, que foi llanzáu al mercáu en 1982. Cuntaba con 134 000 transistores. Les versiones finales algamaron velocidaes d'hasta 25 MHz.
• Unu de los primeros procesadores d'arquiteutura de 32 bits foi'l 80386 d'Intel, fabricáu a mediaos y fines de la década de 1980; nes sos distintes versiones llegó a trabayar a frecuencies del orde de los 40 MHz.
• El microprocesador DEC Alpha llanzar al mercáu en 1992, corriendo a 200 MHz na so primer versión, en cuantes que el Intel Pentium surdió en 1993 con una frecuencia de trabayu de 66 MHz. El procesador Alpha, de teunoloxía RISC y arquiteutura de 64 bits, marcó un finxu, declarándose como'l más rápidu del mundu, na so dómina. Llegó a 1 GHz de frecuencia hacia l'añu 2001. Irónicamente, a mediaos del 2003, cuando pensaba quitar lo de circulación, el Alpha entá encabezaba la llista de los microprocesadores más rápidos d'Estaos Xuníos.
• Los microprocesadores modernos tienen una capacidá y velocidá enforma mayores, trabayen n'arquitectures de 64 bits, integren más de 700 millones de transistores, como ye nel casu de les serie Core i7, y pueden operar a frecuencies normales daqué cimeres a los 3 GHz (3000 MHz).

Evolución

El pioneru de los actuales microprocesadores: el 4004 d'Intel

Motorola 6800

Zilog Z80 A

Intel 80286, más conocíu como 286

Intel 80486, conocíu tamién como 486SX de 33 MHz

IBM PowerPC 601

Parte posterior d'un Pentium Pro. Esti chip en particular ye de 200 MHz, con 256 Kb de caxé L2

AMD K6 orixinal

Intel Pentium II; puede reparase el so estilu de zócalo distintu

Intel Celeron "Coppermine 128" de 600 MHz

Intel Pentium III

Hasta los primeros años de la década de 1970 los distintos componentes electrónicos que formaben un procesador nun podíen ser un únicu circuitu integráu, yera necesariu utilizar dos o trés "chips" pa faer una CPU (unu yera'l "ALU" - Arithmetical Logic Unit, l'otru la " control Unit", l'otru'l " Register Bank", etc.). En 1971 la compañía Intel consiguió per primer vegada poner tolos transistores que constituyíen un procesador sobre un únicu circuitu integráu, el"4004 "', nacía'l microprocesador.

Darréu espónse una llista ordenada cronológicamente de los microprocesadores más populares que fueron surdiendo. Na XRSS realizáronse otros sistemes que dieron llugar a la serie microprocesador Elbrus.

• 1971: El Intel 4004

El 4004 foi'l primer microprocesador del mundu, creáu nun simple chip y desenvueltu por Intel. Yera un CPU de 4 bits y tamién foi'l primeru disponible comercialmente. Esti desenvolvimientu impulsó la calculadora de Busicom y empecipió el camín pa dotar de «intelixencia» a oxetos inanimaos y coles mesmes, al ordenador personal.

• 1972: El Intel 8008

Codificado primeramente como 1201, foi pidíu a Intel por Computer Terminal Corporation pa usalo nel so terminal programable Datapoint 2200, pero por cuenta de qu'Intel terminó'l proyeutu tarde y a que nun cumplía cola mires de Computer Terminal Corporation, finalmente nun foi usáu nel Datapoint. Darréu Computer Terminal Corporation ya Intel alcordaron que'l i8008 pudiera ser vendíu a otros veceros.

• 1974: El SC/MP

El SC/MP desenvueltu por National Semiconductor, foi unu de los primeros microprocesadores, y tuvo disponible dende principiu de 1974. El nome SC/MP (popularmente conocíu como «Scamp») ye l'acrónimu de Simple Cost-effective Micro Processor (Microprocesador simple y rentable). Presenta un bus de direiciones de 16 bits y un bus de datos de 8 bits. Una carauterística, avanzada pal so tiempu, ye la capacidá de lliberar los buses con cuenta de que puedan ser compartíos por dellos procesadores. Esti microprocesador foi bien utilizáu, pol so baxu costu, y provistu en kits, pa propósitos educativos, d'investigación y pal desenvolvimientu de controladores industriales diversos.

• 1974: El Intel 8080

EL 8080 convertir na CPU del primer ordenador personal, l'Altair 8800 de MITS, según aliégase, nomada asina por un destín de la Nave Espacial «Starship» del programa de televisión Viaxe a les Estrelles, y el IMSAI 8080, formando la base pa les máquines qu'executaben el sistema operativu CP/M-80. Los fanáticos de los ordenadores podíen mercar un equipu Altair por un preciu (naquel momentu) de 395 USD. Nun periodu de pocos meses, vendiéronse decenes de miles d'estos PC.

• 1975: Motorola 6800

Fabrícase, per parte de Motorola, el Motorola MC6800, más conocíu como 6800. Foi llanzáu al mercáu pocu dempués del Intel 8080. El so nome provién de que contenía aproximao 6800 transistores. Dellos de les primeres microcomputadores de los años 1970 usaron el 6800 como procesador. Ente elles atopen la SWTPC 6800, que foi la primera n'usalo, y la bien conocida Altair 680. Esti microprocesador utilizóse profusamente como parte d'un kit pal desenvolvimientu de sistemes controladores na industria. Partiendo del 6800 creáronse dellos procesadores derivaos, siendo unu de los más potentes el Motorola 6809

• 1976: El Z80

La compañía Zilog Inc. crea'l Zilog Z80. Ye un microprocesador de 8 bits construyíu en teunoloxía NMOS, y foi basáu nel Intel 8080. Básicamente ye una ampliación d'ésti, colo qu'almite toles sos instrucciones. Un añu dempués sale al mercáu'l primer ordenador que fai usu del Z80, el Tandy TRS-80 Model 1 provistu d'un Z80 a 1,77 MHz y 4 KB de RAM. Ye unu de los procesadores de más ésitu del mercáu, del cual produciéronse numberoses versiones clóniques, y sigue siendo usáu de forma estensiva na actualidá n'ensame de sistemes enfiñíos. La compañía Zilog foi fundada 1974 por Federico Faggin, quien foi diseñador xefe del microprocesador Intel 4004 y darréu del Intel 8080.

• 1978: Los Intel 8086 y 8088

Una venta realizada por Intel a la nueva división d'ordenadores personales de IBM, fizo que les PC de IBM dieren un gran golpe comercial col nuevu productu col 8088, el llamáu IBM PC. L'ésitu del 8088 propulsó a Intel a la llista de les 500 meyores compañíes, na prestixosa revista Fortune, y la mesma nomó la empresa como unu de Los trunfos comerciales de los sesenta.

• 1982: El Intel 80286

El 80286, popularmente conocíu como 286, foi'l primer procesador d'Intel que podría executar tol software escritu pal so predecesor. Esta compatibilidá del software sigue siendo un sellu de la familia de microprocesadores d'Intel. Depués de seis años de la so introducción, había un envaloráu de 15 millones de PC basaes nel 286, instalaes alredor del mundu.

• 1985: El Intel 80386

Esti procesador Intel, popularmente llamáu 386, integrar con 275 000 transistores, más de 100 vegaes tantos como nel orixinal 4004. El 386 añadió una arquiteutura de 32 bits, con capacidá pa multitarea y una unidá de traslación de páxines, lo que fizo muncho más senciellu implementar sistemes operativos qu'usaren memoria virtual.

• 1985: El VAX 78032

El microprocesador VAX 78032 (tamién conocíu como DC333), ye d'únicu chip y de 32 bits, y foi desenvueltu y fabricáu por Digital Equipment Corporation (DEC); instaláu nos equipos MicroVAX II, en xunto col so chip coprocesador de coma flotante separáu, el 78132, teníen una potencia cercana al 90 % de la que podía apurrir el minicomputador VAX 11/780 que fuera presentáu en 1977. Esti microprocesador contenía 125 000 transistores, foi fabricáu cola teunoloxía ZMOS de DEC. Los sistemes VAX y los basaos nesti procesador fueron los preferíos pola comunidá científica y d'inxeniería mientres la década de 1980.

• 1989: El Intel 80486

La xeneración 486 realmente significó cuntar con un ordenador personal de prestaciones avanzaes, ente elles, un conxuntu d'instrucciones optimizáu, una unidá de coma flotante o FPU, una unidá de interfaz de bus ameyorada y una memoria caxé unificada, tou ello integráu nel mesmu chip del microprocesador. Estes meyores fixeron que los i486 fueren el doble de rabiones que'l par i386-i387 operando a la mesma frecuencia de reló. El procesador Intel 486 foi'l primeru n'ufiertar un coprocesador matemáticu o FPU integráu; con él que s'aceleraron notablemente les operaciones de cálculu. Usando una unidá FPU les operaciones matemátiques más complexes son realizaes pol coprocesador de manera práuticamente independiente a la función del procesador principal.

• 1991: El AMD AMx86

Procesadores fabricaos por AMD 100 % compatible colos códigos d'Intel d'esi momentu. Llamaos «clones» d'Intel, llegaron inclusive a superar la frecuencia de reló de los procesadores d'Intel y a precios significativamente menores. Equí inclúyense les series Am286, Am386, Am486 y Am586.

• 1993: PowerPC 601

Ye un procesador de teunoloxía RISC de 32 bits, en 50 y 66 MHz. Nel so diseñu utilizaron la interfaz de bus del Motorola 88110. En 1991, IBM busca una alianza con Apple y Motorola pa impulsar la creación d'esti microprocesador, surde l'alianza AIM (Apple, IBM y Motorola) que'l so oxetivu foi quitar el dominiu que Microsoft ya Intel teníen en sistemes basaos nos 80386 y 80486. PowerPC (embrivida PPC o MPC) ye'l nome orixinal de la familia de procesadores d'arquiteutura de tipu RISC, que foi desenvuelta pola alianza AIM. El procesadores d'esta familia son utilizaos principalmente n'ordenadores Macintosh d'Apple Computer y el so altu rendimientu débese fuertemente a la so arquiteutura tipu RISC.

• 1993: El Intel Pentium

El microprocesador de Pentium tenía una arquiteutura capaz d'executar dos operaciones al empar, gracies a los sos dos tuberíes de datos de 32 bits cada unu, unu equivalente al 486DX(o) y l'otru equivalente a 486SX(o). Amás, taba dotáu d'un bus de datos de 64 bits, y dexaba un accesu a memoria de 64 bits (anque'l procesador siguía calteniendo compatibilidá de 32 bits pa les operaciones internes, y los rexistros tamién yeren de 32 bits). Les versiones qu'incluyíen instrucciones MMX non yá brindaben al usuariu un más eficiente manexu d'aplicaciones multimedia, sinón que tamién s'ufiertaben en velocidaes d'hasta 233 MHz. Incluyóse una versión de 200 MHz y la más básica trabayaba a alredor de 166 MHz de frecuencia de reló. El nome Pentium, mentar nes historietes y en charres de la televisión a diariu, en realidá volvióse una pallabra bien popular pocu dempués de la so introducción.

• 1994: EL PowerPC 620

N'anguaño IBM y Motorola desenvuelven el primer prototipu del procesador PowerPC de 64 bit, la implementación más avanzada de l'arquiteutura PowerPC, que tuvo disponible al añu próximu. El 620 foi diseñáu pal so usu en servidores, y especialmente optimizáu pa usalo en configuraciones de cuatro y hasta ocho procesador en servidores d'aplicaciones de base de datos y videu. Esti procesador incorpora siete millones de transistores y cuerre a 133 MHz. Ye ufiertáu como una ponte de migración p'aquellos usuarios que quieren utilizar aplicaciones de 64 bits, ensin tener qu'arrenunciar a executar aplicaciones de 32 bits.

• 1995: EL Intel Pentium Pro

Llanzáu al mercáu na seronda de 1995, el procesador Pentium Pro (profesional) diseñar con una arquiteutura de 32 bits. Usar en servidores y los programes y aplicaciones pa estaciones de trabayu (de redes) impulsaron rápido la so integración nos ordenadores. El rendimientu del códigu de 32 bits yera escelente, pero'l Pentium Pro de cutiu yera más lentu qu'un Pentium cuando executaba códigu o sistemes operativos de 16 bits. El procesador Pentium Pro taba compuestu per alredor de 5'5 millones de transistores.

• 1996: El AMD K5

Abandonando clonar, AMD fabricada con teunoloxíes análogues a Intel. AMD sacó al mercáu'l so primer procesador propiu, el K5, rival del Pentium. L'arquiteutura RISC86 del AMD K5 yera más asemeyáu a l'arquiteutura del Intel Pentium Pro qu'a la del Pentium. El K5 ye internamente un procesador RISC con una Unidá x86- decodificadora, tresforma tolos comandos x86 (de l'aplicación en cursu) en comandos RISC. Esti principiu usar hasta güei en toles CPU x86. En la mayoría de los aspeutos yera cimeru'l K5 al Pentium, inclusive d'inferior preciu, sicasí AMD tenía poca esperiencia nel desenvolvimientu de microprocesadores y los distintos finxos de producción marcaos fuéronse superando con poco ésitu, retrasóse 1 añu de la so salida al mercáu, a razón d'ello les sos frecuencies de trabayu yeren inferiores a les de la competencia, y por tanto, los fabricantes de PC dieron per sentáu que yera inferior.

• 1996: Los AMD K6 y AMD K6-2

Col K6, AMD non yá consiguió face-y seriamente la competencia a los Pentium MMX d'Intel, sinón qu'amás amargó lo que d'otra forma fuera un plácidu dominiu del mercáu, ufiertando un procesador casi al altor del Pentium II pero por un preciu bien inferior. En cálculos en coma flotante, el K6 tamién quedó per debaxo del Pentium II, pero percima del Pentium MMX y del Pro. El K6 cuntó con una gama que va dende los 166 hasta los más de 500 MHz y col xuegu d'instrucciones MMX, que yá se convirtieron n'estándares.

Más palantre llanzóse una meyora de los K6, los K6-2 de 250 nanómetros, pa siguir compitiendo colos Pentium II, siendo esti postreru cimeru en xeres de coma flotante, pero inferior en xeres d'usu xeneral. Introduzse un xuegu d'instrucciones SIMD denomináu 3DNow!

• 1997: El Intel Pentium II

Un procesador de 7'5 millones de transistores, buscar ente los cambeos fundamentales con al respeutive de el so predecesor, ameyorar el rendimientu na execución de códigu de 16 bits, añader el conxuntu d'instrucciones MMX y esaniciar la memoria caxé de segundu nivel del nucleu del procesador, asitiándola nuna tarxeta de circuitu impresu xunto a ésti. Gracies al nuevu diseñu d'esti procesador, los usuarios de PC pueden prindar, revisar y compartir fotografíes dixitales con amigos y familia vía Internet; revisar y amestar testu, música y otros; con una llinia telefónica; l'unviar videu al traviés de les llinies normales del teléfonu por aciu Internet convertir en daqué cotidianu.

• 1998: El Intel Pentium II Xeon

El procesadores Pentium II Xeon diseñar pa cumplir colos requisitos de rendimientu n'ordenadores de mediu-rangu, servidores más potentes y estaciones de trabayu (workstations). Consistente cola estratexa d'Intel pa diseñar productos de procesadores coles mires d'enllenar segmentos de los mercaos específicos, el procesador Pentium II Xeon ufierta innovaciones téuniques diseñaes pa les estaciones de trabayu y servidores qu'utilicen aplicaciones comerciales esixentes, como servicios d'Internet, almacenamientu de datos corporativos, creaciones dixitales y otros. Pueden configurase sistemes basaos nesti procesador pa integrar de cuatro o ocho procesador trabayando en paralelu, tamién más allá d'esa cantidá.

• 1999: El Intel Celeron

Siguiendo la estratexa, Intel, nel desenvolvimientu de procesadores pal segmentu de mercaos específicos, el procesador Celeron ye'l nome que lleva la llinia de baxu costu d'Intel. L'oxetivu foi poder, por aciu ésta segunda marca, enfusar nos mercaos impidíos a los Pentium, de mayor rendimientu y preciu. Diseñar p'añader valor al segmentu del mercáu de los PC. Apurrió a los consumidores una gran actuación a un baxu costu, y apurrió un rendimientu destacáu pa usos como xuegos y el software educativu.

• 1999: El AMD Athlon K7 (Classic y Thunderbird)

Procesador totalmente compatible cola arquiteutura x86. Internamente el Athlon ye un rediseño del so antecesor, pero ameyoróse-y substancialmente el sistema de coma flotante (agora con tres unidaes de coma flotante que pueden trabayar simultáneamente) y amontóse-y la memoria caché de primer nivel (L1) a 128 KB (64 Kb pa datos y 64 Kb pa instrucciones). Amás inclúi 512 Kb de caxé de segundu nivel (L2). La resultancia foi'l procesador x86 más potente del momentu.

El procesador Athlon con nucleu Thunderbird apaeció como la evolución del Athlon Classic. Al igual que'l so predecesor, tamién se basa na arquiteutura x86 y usa el bus EV6. El procesu de fabricación usáu pa toos estos microprocesadores ye de 180 nanómetros. El Athlon Thunderbird consolidó a AMD como la segunda mayor compañía de fabricación de microprocesadores, yá que gracies al so escelente rendimientu (superando siempres al Pentium III y a los primeres Pentium IV d'Intel a la mesma frecuencia de reló) y baxu preciu, facer bien popular tantu ente los entendíos como nos empecipiaos na informática.

• 1999: El Intel Pentium III

El procesador Pentium III ufierta 70 nueves instrucciones Internet Streaming, les estensiones de SIMD que refuercen dramáticamente el rendimientu con imáxenes avanzaes, 3D, añadiendo una meyor calidá d'audiu, video y rendimientu n'aplicaciones de reconocencia de voz. Foi diseñáu pa reforzar l'área del rendimientu nel Internet, déxa-y a los usuarios faer coses, tales como, navegar al traviés de páxines pesaes (con munchos gráficos), tiendes virtuales y tresmitir archivos video d'alta calidá. El procesador integrar con 9,5 millones de transistores, ya introducióse usando nél teunoloxía 250 nanómetros.

• 1999: L'Intel Pentium III Xeon

El procesador Pentium III Xeon amplía les fortaleces d'Intel tocantes a les estaciones de trabayu (workstation) y segmentos de mercáu de servidores, y añade una actuación ameyorada nes aplicaciones del comerciu electrónicu ya informática comercial avanzada. El procesadores incorporen meyores que refuercen el procesamientu multimedia, particularmente les aplicaciones de videu. La teunoloxía del procesador III Xeon acelera la tresmisión d'información al traviés del bus del sistema al procesador, ameyorando'l rendimientu significativamente. Diséñase pensando principalmente nos sistemes con configuraciones de multiprocesador.

• 2000: EL Intel Pentium 4

Este ye un microprocesador de séptima xeneración basáu na arquiteutura x86 y fabricáu por Intel. Ye'l primeru con un diseñu dafechu nuevu dende'l Pentium Pro. Estrenóse l'arquiteutura NetBurst, que nun daba meyores considerables al respeutive de l'anterior P6. Intel sacrificó'l rendimientu de cada ciclu pa llograr a cambéu mayor cantidá de ciclos per segundu y una meyora nes instrucciones SSE.

• 2001: El AMD Athlon XP

Cuando Intel sacó'l Pentium 4 a 1,7 GHz n'abril de 2001 viose que'l Athlon Thunderbird nun taba al so nivel. Amás nun yera práuticu pal overclocking, entós pa siguir tando a la cabeza tocantes a rendimientu de los procesadores x86, AMD tuvo que diseñar un nuevu nucleu, y sacó el Athlon XP. Este compatibilizaba les instrucciones SSE y les 3DNow! Ente les meyores respeuto al Thunderbird puede mentase la prerrecuperación de datos por hardware, conocida n'inglés como prefetch, y l'aumentu de les entraes TLB, de 24 a 32.

• 2004: L'Intel Pentium 4 (Prescott)

A principios de febreru de 2004, Intel introdució una nueva versión de Pentium 4 denominada 'Prescott'. Primero utilizóse na so manufactura un procesu de fabricación de 90 nm y depués camudóse a 65 nm. La so diferencia colos anteriores ye qu'éstos tienen 1 MiB o 2 MiB de caxé L2 y 16 Kb de caxé L1 (el doble que los Northwood), prevención d'execución, SpeedStep, C1Y State, un HyperThreading ameyoráu, instrucciones SSE3, manexu d'instrucciones AMD64, de 64 bits creaes por AMD, pero denominaes EM64T por Intel, sicasí por graves problemes de temperatura y consumu, resultaron un fracasu frente a los Athlon 64.

• 2004: El AMD Athlon 64

El AMD Athlon 64 ye un microprocesador x86 d'octava xeneración qu'implementa'l conxuntu d'instrucciones AMD64, que fueron introducíes col procesador Opteron. El Athlon 64 presenta un controlador de memoria nel mesmu circuitu integráu del microprocesador y otres meyores d'arquiteutura que-y dan un meyor rendimientu que los anteriores Athlon y que'l Athlon XP funcionando a la mesma velocidá, inclusive executando códigu heredáu de 32 bits. El Athlon 64 tamién presenta una teunoloxía d'amenorgamientu de la velocidá del procesador llamada Cool'n'Quiet,: cuando l'usuariu ta executando aplicaciones que riquen pocu usu del procesador, baxa la velocidá del mesmu y la so tensión amenórgase.

• 2006: El Intel Core Duo

Intel llanzó esta gama de procesadores de doble nucleu y CPUs 2x2 MCM (módulu Multi-Chip) de cuatro nucleos col conxuntu d'instrucciones x86-64, basáu na nueva arquiteutura Core d'Intel. La microarquiteutura Core tornó a velocidaes de CPU baxes y ameyoró l'usu del procesador de dambos ciclos de velocidá y enerxía comparaos con anteriores NetBurst de los CPU Pentium 4/D2. La microarquiteutura Core aprove etapes de decodificación, unidaes d'execución, caxé y buses más eficientes, amenorgando'l consumu d'enerxía de CPU Core 2, mientres s'amonta la capacidá de procesamientu. Los CPU d'Intel variaron bien sópito en consumu d'enerxía d'alcuerdu a velocidá de procesador, arquiteutura y procesos de semiconductor, amosáu nes tables de disipación d'enerxía del CPU. Esta gama de procesadores fueron fabricaos de 65 a 45 nanómetros.

• 2007: El AMD Phenom

Phenom foi'l nome dau por Advanced Micro Devices (AMD) a la primer xeneración de procesadores de trés y cuatro nucleos basaos na microarquiteutura K10. Como carauterística común tolos Phenom tienen teunoloxía de 65 nm llograda al traviés de teunoloxía de fabricación Silicon on insulator (SOI). Sicasí, Intel, yá s'atopaba fabricando por aciu la más avanzada teunoloxía de procesu de 45 nm en 2008. El procesadores Phenom tán diseñaos pa facilitar l'usu intelixente d'enerxía y recursos del sistema, llistos pa la virtualización, xenerando un óptimo rendimientu per vatiu. Toles CPU Phenom tienen carauterístiques tales como controlador de memoria DDR2 integráu, teunoloxía HyperTransport y unidaes de coma flotante de 128 bits, p'amontar la velocidá y el rendimientu de los cálculos de coma flotante. L'arquiteutura Direct Connect asegura que los cuatro nucleos tengan un óptimo accesu al controlador integráu de memoria, llogrando un anchu de banda de 16 Gb/s pa intercomunicación de los nucleos del microprocesador y la teunoloxía HyperTransport, de manera que les escales de rendimientu ameyoren col númberu de nucleos. Tien caxé L3 compartida pa un accesu más rápidu a los datos (y asina nun depende tantu del tiempu de llatencia de la RAM), amás de compatibilidá d'infraestructura de los zócalos AM2, AM2+ y AM3 pa dexar un camín d'actualización ensin respigos. Con too y con eso, nun llegaron a igualar el rendimientu de la serie Core 2 Duo.

• 2008: L'Intel Core i7 Nehalem

Intel Core i7 ye una familia de procesadores de cuatro nucleos de l'arquiteutura Intel x86-64. Los Core i7 son los primeros procesadores qu'usen la microarquiteutura Nehalem d'Intel y ye'l socesor de la familia Intel Core 2. FSB ye reemplazáu pola interfaz QuickPath en i7 y i5 (zócalo 1366), y sustituyíu de la mesma en i7, i5 y i3 (zócalo 1156) pol DMI esaniciáu'l northBrige ya implementando puertos PCI Express direutamente. Memoria de tres canales (anchu de datos de 192 bits): cada canal puede soportar una o dos memories DIMM DDR3. Les placa base compatibles con Core i7 tienen cuatro (3+1) o seis ranuras DIMM en llugar de dos o cuatro, y les DIMM tienen de ser instalaes en grupos de trés, non dos. El Hyperthreading foi reimplementado creando nucleos lóxicos. Ta fabricáu a arquitectures de 45 nm y 32 nm y tien 731 millones de transistores la so versión más potente. volvió usase frecuencies altes, anque a contrapartida los consumos disparáronse.

• 2008: Los AMD Phenom II y Athlon II

Phenom II ye'l nome dau por AMD a una familia de microprocesadores o CPUs multinucleu (multicore) fabricaos en 45 nm, que asocede al Phenom orixinal y dieron soporte a DDR3. Una de les ventayes del pasu de los 65 nm a los 45 nm, ye que dexó aumentar la cantidá de caxé L3. Ello ye que ésta amontóse d'una manera arrogante, pasando de los 2 MiB del Phenom orixinal a 6 MiB.

Ente ellos, el Amd Phenom II X2 BE 555 de doble nucleu surde como'l procesador binucleu del mercáu. Tamién se llancen trés Athlon II con namái Caxé L2, pero con bona rellación aprecio/rendimientu. El Amd Athlon II X4 630 cuerre a 2,8 GHz. El Amd Athlon II X4 635 continua la mesma llinia.

AMD tamién llanza un triple nucleu, llamáu Athlon II X3 440, según un doble nucleu Athlon II X2 255. Tamién sale'l Phenom X4 995, de cuatro nucleos, que cuerre a más de 3,2 GHz. Tamién AMD llanza la familia Thurban con seis nucleos físicos dientro del encapsulado

• 2011: L'Intel Core Sandy Bridge

Lleguen pa remplazar los chips Nehalem, con Intel Core i3, Intel Core i5 ya Intel Core i7 serie 2000 y Pentium G.

Intel llanzó los sos procesadores que se conocen col nome en clave Sandy Bridge. Esti procesadores Intel Core que nun tienen sustanciales cambeos n'arquiteutura al respeutive de nehalem, pero si los necesarios pa faelos más eficientes y rápidos que los modelos anteriores. Ye la segunda xeneración de los Intel Core con nueves instrucciones de 256 bits, doblando'l rendimientu, ameyorando'l rendimientu en 3D y tou lo que se rellacione con operación en multimedia. Llegaron la primer selmana de xineru del 2011. Inclúi nuevu conxuntu d'instrucciones denomináu AVX y una GPU integrada d'hasta 12 unidaes d'execución

• 2011: El AMD Fusion

AMD Fusion ye'l nome clave pa los microprocesadores Turion, productu de la fusión ente AMD y ATI, combínense'l procesu de la xeometría 3D y otres funciones de GPUs actuales. La GPU ta integrada nel mesmu microprocesador. Los primeros modelos salieron ente los últimos meses de 2010 y primeros de 2011 denominaos Ontaro y Zacate (baxu consumu), Llanu, Brazos y Bulldozer (games media y alta) salieron ente mediaos y finales del 2011.

• 2012: L'Intel Core Ivy Bridge

Ivy Bridge ye'l nome en clave de los procesadores conocíos como Intel Core de tercer xeneración. Son por tanto socesores de los micros qu'apaecieron a principios de 2011, que'l so nome en clave ye Sandy Bridge. Pasamos de los 32 nanómetros d'anchu de transistor en Sandy Bridge a los 22 de Ivy Bridge. Esto déxa-y meter el doble d'ellos nel mesmu área. Un mayor númberu de transistores significa que puedes poner más bloques funcionales dientro del chip. Esto ye, esti va ser capaz de faer un mayor númberu de xeres coles mesmes.

• 2013: L'Intel Core Haswell

Haswell ye'l nome clave de los procesadores de cuarta xeneración d'Intel Core. Son la correición d'errores de la tercer xeneración ya implementen nueves teunoloxíes gráfiques pal gamming y el diseñu gráficu, funcionando con un menor consumu y teniendo un meyor rendimientu a un bon preciu. Continua como'l so predecesor en 22 nanómetros pero funciona con un nuevu socket con clave 1150. Tienen un costu eleváu a comparanza colos APU's y FX de AMD pero tienen un mayor rendimientu.

• 2017: L'Intel Core i7-7920HQ

Esti procesador ta na llinia de la séptima xeneración, incorporando una potencia y una capacidá de respuesta nunca antes vistes. Especialmente fabricáu pa usuarios esixentes que quieren aumentar la so productividá, ensin dexar de llau a aquellos que pretenden pensar tamién nel entretenimientu y xuegos sensacionales, con alta tresferencia de datos y muncho más, yá ta disponible nel mercáu.

• 2017: AMD Ryzen

Ye una marca de procesadores desenvueltos por AMD llanzada en febreru de 2017, usa la microarquiteutura Zen en procesu de fabricación de 14 nm y cunten con 4800 millones de transistores, ufierten un gran rendimientu multi-filo pero unu menor usando un solu filo que los de la so competencia Intel. Estos riquen del zócalo AM4 y toles tarxetes madre pa esti tipu de procesadores incorporen multiplicadores desbloquiaos pa overclocking, amás que tolos productos soporten overclocking automáticu, anque esto procesadores nun cunten con GPU integrada, polo que dependen d'una solución dedicada. El procesadores Ryzen devolvieron a AMD a la gama alta de CPUs d'escritoriu, capaces de competir en rendimientu contra los procesadores Core i7 d'Intel con precios menores y competitivos; dende'l so llanzamientu la cuota de mercáu de AMD aumentó.

Funcionamientu

Dende'l puntu de vista lóxicu, singular y funcional, el microprocesador ta compuestu básicamente por: dellos rexistros, una unidá de control, una unidá aritméticu lóxica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidá de coma flotante.

El microprocesador executa instrucciones almacenaes como númberos binarios entamaos secuencialmente na memoria principal. La execución de les instrucciones puede realizase en delles fases:

• Prefetch, prelectura de la instrucción dende la memoria principal.
• Fetch, unviada de la instrucción al decodificador
• Decodificación de la instrucción, esto ye, determinar qué instrucción ye y por tanto qué se debe faer.
• Llectura de operandos (si hai).
• Execución, llanzamientu de les máquines d'estáu que lleven a cabu'l procesamientu.
• Escritura de los resultaos na memoria principal o nos rexistros.

Caúna d'estes fases realizar n'unu o dellos ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente del so grau de segmentación. La duración d'estos ciclos vien determinada pola frecuencia de reló, y nunca va poder ser inferior al tiempu riquíu pa realizar la xera individual (realizada nun solu ciclu) de mayor costu temporal. El microprocesador coneutar a un circuitu PLL, de normal basáu nun cristal de cuarzu capaz de xenerar pulsos a un ritmu constante, de cuenta que xenera dellos ciclos (o pulsos) nun segundu. Esti reló, na actualidá, xenera miles de megahercios.

Rendimientu

El rendimientu del procesador puede ser midíu de distintes maneres, hasta va pocos años creíase que la frecuencia de reló yera una midida precisa, pero esi mitu, conocíu como «mitu de los megahertzios» viose desvirtuado pol fechu de que los procesadores nun riquieron frecuencies más altes p'aumentar la so potencia de cómputu.

Mientres los últimos años esa frecuencia caltúvose nel rangu de los 1,5 GHz a 4 GHz, dando como resultáu procesadores con capacidaes de procesu mayores comparaos colos primeros qu'algamaron esos valores. Amás l'enclín ye a incorporar más nucleos dientro d'un mesmu encapsulado p'aumentar el rendimientu per mediu d'una computación paralela, de manera que la velocidá de reló ye un indicador menos fiable entá. De toes formes, una forma fiable de midir la potencia d'un procesador ye por aciu el llogru de les Instrucciones per ciclu.

Midir el rendimientu cola frecuencia ye válidu namái ente procesadores con arquitectures bien similares o iguales, de manera que'l so funcionamientu internu sía'l mesmu: nesi casu la frecuencia ye un índiz de comparanza válidu. Dientro d'una familia de procesadores ye común atopar distintes opciones tocantes a frecuencies de reló, por cuenta de que non tolos chips de siliciu tienen los mesmos llendes de funcionamientu: son probaos a distintes frecuencies, hasta qu'amuesen signos d'inestabilidá, entós clasifíquense d'alcuerdu al resultáu de les pruebes.

Esto podríase amenorgar en que los procesadores son fabricaos por llotes con distintes estructures internes atendiendo a games y extras como podría ser una memoria caxé de distintu tamañu, anque non siempres ye asina y les games altes difieren bien de más de les baxes qu'a cencielles de la so memoria caxé. Dempués de llograr los llotes según la so gama, someter a procesos nun bancu de pruebes, y según el so soporte a les temperatures o que vaya amosando signos d'inestabilidá, axudícase-y una frecuencia, cola que va venir programáu de serie, pero con práutiques de overclock puede amontáse-y

La capacidá d'un procesador depende fuertemente de los componentes restantes del sistema, sobremanera del chipset, de la memoria RAM y del software. Pero resalvando eses carauterístiques puede tenese una midida averada del rendimientu d'un procesador per mediu d'indicadores como la cantidá d'operaciones de coma flotante por unidá de tiempu FLOPS, o la cantidá d'instrucciones per unidá de tiempu MIPS. Una midida exacta del rendimientu d'un procesador o d'un sistema, ye bien complicada por cuenta de los múltiples factores arreyaos na computación d'un problema, polo xeneral les pruebes nun son concluyentes ente sistemes de la mesma xeneración.

Arquiteutura

El microprocesador tien una arquiteutura asemeyada al ordenador dixital. N'otres pallabres, el microprocesador ye como l'ordenador dixital porque dambos realicen cálculos so un programa de control. Consiguientemente, la hestoria del ordenador dixital ayuda a entender el microprocesador. Fixo posible la fabricación de potentes calculadores y de munchos otros productos. El microprocesador utiliza'l mesmu tipu de lóxica que ye usáu na unidá procesadora central (CPU) d'un ordenador dixital. El microprocesador ye delles vegaes llamáu unidá microprocesadora (MPU). N'otres pallabres, el microprocesador ye una unidá procesadora de datos. Nun microprocesador puede estremase diverses partes:

• Encapsulado: ye lo qu'arrodia a la oblea de siliciu en si, pa da-y consistencia, torgar el so deterioru (por casu, por oxidación pel aire) y dexar l'enllaz colos conectores esternos que lo acoplaren al so zócalo de la placa base.
• Memoria caché: ye una memoria ultrarrápida qu'emplega'l procesador pa tener algame direutu a ciertos datos que «predeciblemente» van ser utilizaos nes siguientes operaciones, ensin tener qu'allegar a la memoria RAM, amenorgando asina'l tiempu d'espera p'adquisición de datos. Tolos micros compatibles con PC tienen la llamada caxé interna de primer nivel o L1; esto ye, la que ta dientro del micro, encapsulada xunto a él. Los micros más modernos (Core i3, Core i5, Core i7, etc.) inclúin tamién nel so interior otru nivel de caxé, más grande, anque daqué menos rápida, ye'l caxé de segundu nivel o L2 ya inclusive los hai con memoria caché de nivel 3, o L3.
• Coprocesador matemáticu: unidá de coma flotante. Ye la parte del micro especializada nesa clase de cálculos matemáticos, d'antiguo taba nel esterior del procesador n'otru chip. Esta parte ta considerada como una parte «lóxica» xunto colos rexistros, la unidá de control, memoria y bus de datos.
• Rexistros: son básicamente un tipu de memoria pequeña con fines especiales que'l micro tien disponible pa dellos usos particulares. Hai dellos grupos de rexistros en cada procesador. Un grupu de rexistros ta diseñáu pa control del programador y hai otros que nun son diseñaos pa ser controlaos pol procesador pero que la CPU utilizar en delles operaciones, en total son trenta y dos rexistros.
• Memoria: ye'l llugar onde'l procesador atopa les instrucciones de los programes y los sos datos. Tanto los datos como les instrucciones tán almacenaos en memoria, y el procesador aportar dende ellí. La memoria ye una parte interna del ordenador y la so función esencial ye apurrir un espaciu d'almacenamientu pal trabayu en cursu.
• Puertos: ye la manera en que'l procesador comunicar col mundu esternu. Un puertu ye análogu a una llinia de teléfonu. Cualesquier parte de la circuitería del ordenador cola cual el procesador precisa comunicase, tien asignáu un númberu de puertu» que'l procesador utiliza como si fuera un númberu de teléfonu pa llamar circuitos o a partes especiales.

Fabricación

Procesadores de siliciu

El procesu de fabricación d'un microprocesador ye bien complexu.

Tou empieza con un bon puñáu de sable (compuesta básicamente de siliciu), cola que se fabrica un monu cristal d'unos 20 x 150 centímetros. Pa ello, fúndese'l material en cuestión a alta temperatura (1370 °C) y bien amodo (10 a 40 mm per hora) va formándose el cristal.

D'esti cristal, de cientos de quilos de pesu, córtense los estremos y la superficie esterior, de forma de llograr un cilindru perfectu. Depués, el cilindru cortar n'oblees de 10 micres d'espesura, la décima parte de la espesura d'un pelo humano, utilizando una sierra de diamante. De cada cilindru llógrense miles d'oblees, y de cada oblea fabricarán dellos cientos de microprocesadores.

Siliciu.

Estes oblees son apolazaes hasta llograr una superficie perfectamente plana, pasen por un procesu llamáu “annealing”, que consiste en someteles a un calentamientu estremu pa esaniciar cualquier defectu o impureza que pueda llegar a esta instancia. Dempués d'una supervisión por aciu láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de micra, anubrir con una capa aislante formada por óxidu de siliciu tresferíu por aciu deposición de vapor.

D'equí d'equí p'arriba, empieza'l procesu del «dibuxáu» de los transistores que van conformar a cada microprocesador. A pesar de ser bien complexu y precisu, básicamente consiste na impresión” de socesives mázcares sobre la oblea, asocediéndose la deposición y eliminación de capes perfines de materiales conductores, aislantes y semiconductores, endurecíes por aciu lluz ultravioleta y atacada por ácidos encargaos d'esaniciar les zones ensin cubrir pola impresión. Salvando les escales, tratar d'un procesu comparable al vistu pa la fabricación de circuitos impresos. Dempués de cientos de pasos, ente los que se topen la creación de sustratu, la oxidación, la litografía, el grabáu, la implantación iónica y la deposición de capes; llegar a un complexu «bocáu» que contién tolos circuitos interconectaos del microprocesador.

Un transistor construyíu en teunoloxía de 45 nanómetros tien un anchu equivalente a unos 200 electrones. Eso da una idea de la precisión absoluta que se precisa al momentu d'aplicar caúna de les mázcares utilizaes mientres la fabricación.

Una oblea de siliciu grabada.

Los detalles d'un microprocesador son tan pequeños y precisos qu'un únicu llixu de polvu puede destruyir tou un grupu de circuitos. Les sales emplegaes pa la fabricación de microprocesadores denominar sales llimpies, porque l'aire de les mesmes sométese a un peneráu refechu y ta práuticamente llibre de polvu. Les sales llimpies más pures de l'actualidá denominar de clase 1. La cifra indica'l númberu máximu de partícules mayores de 0,12 micres que puede haber nun pie cúbicu (0,028 m³) d'aire. Como comparanza, un llar normal sería de clase 1 millón. Los trabayadores d'estes plantes empleguen traxes maneros pa evitar que restos de piel, polvu o pelo esprender de los sos cuerpos.

Una vegada que la oblea pasó por tol procesu litográfico, tien “grabaos” na so superficie dellos cientos de microprocesadores, que la so integridá ye comprobada antes de cortalos. Trátase d'un procesu obviamente automatizado, y que termina con una oblea que tien grabaos delles marques nel llugar que s'atopa dalgún microprocesador defectuosu.

La mayoría de los errores dar nos cantos de la oblea, dando como resultaos chips capaces de funcionar a velocidaes menores que los del centru de la oblea o a cencielles con carauterístiques desactivaes, tales como nucleos. Depués la oblea ye cortada y cada chip individualizáu. Nesta etapa del procesu'l microprocesador ye una pequeña placa d'unos pocos milímetros cuadraos, ensin pines nin cápsula proteutora.

Caúna d'estes plaquines va ser dotada d'una cápsula proteutora plástica (en dellos casos pueden ser cerámiques) y coneutada a los cientos de pines metálicos que-y dexarán interactuar col mundu esterior. Estes conexones realícense utilizando perdelgaos alambres, xeneralmente d'oru. De ser necesariu, la cápsula ye provista d'un pequeñu disipador térmicu de metal, que va sirvir p'ameyorar la tresferencia de calor dende l'interior del chip escontra'l disipador principal. La resultancia final ye un microprocesador como los que fornen a los ordenadores.

Tamién se tán desenvolviendo alternatives al siliciu puro, tales como'l carburu de siliciu qu'ameyora la conductividá del material, dexando mayores frecuencies de reló internu; anque entá s'atopa n'investigación.

Otros materiales

Anque la gran mayoría de la producción de circuitos integraos basar nel siliciu, nun puede omitise l'usu d'otros materiales que son una alternativa tales como'l xermaniu; tampoco les investigaciones actuales pa consiguir faer operativu un procesador desenvueltu con materiales de carauterístiques especiales como'l grafeno o la molibdenita.

Empaquetado

Empaquetado d'un procesador Intel 80486 nun barafuste de cerámica

Los microprocesadores son circuitos integraos y como tal tán formaos por un chip de siliciu y un barafuste con conexones llétriques. Nos primeros procesadores el barafuste fabricar con plásticos epoxicos o con cerámiques en formatos como'l DIP ente otros. El chip pegar con un material térmicamente conductor a una base y conectábase per mediu de pequeños alambres a unes pistes terminaes en pines. Darréu sellábase tou con una placa metálica o otra pieza del mesmu material de la base de manera que los alambres y el siliciu quedaren encapsulados.

Empaquetado d'un procesador PowerPC con Flip-Chip, vese'l chip de siliciu.

Na actualidá los microprocesadores de diversos tipos (incluyendo procesadores gráficos) se ensamblan per mediu de la teunoloxía Flip chip. El chip semiconductor ye soldáu direutamente a una coleición de pistes conductores (nel sustratu laminado) cola ayuda d'unes microesferas que se depositen sobre les oblees de semiconductor nes etapes finales de la so fabricación. El sustratu laminado ye una especie de circuitu impresu que tien pistes conductores escontra pines o contactos, que de la mesma van sirvir de conexón ente'l chip semiconductor y un zócalo de CPU o una placa base.

D'antiguo les conexón del chip colos pines realizar por mediu de microalambres de manera que quedaba pámpana arriba, col métodu Flip Chip queda pámpana abaxo, d'ende derívase'l so nome. Ente les ventayes d'esti métodu esta la simplicidá del ensamble y nuna meyor disipación de calor. Cuando la pastilla queda bocabajo presenta'l sustratu base de siliciu de manera que pue ser esfrecíu direutamente per mediu d'elementos conductores de calor. Esta superficie aprovéchase tamién pa etiquetar l'integráu. Nos procesadores pa ordenadores d'escritoriu, dada la vulnerabilidá de la pastilla de siliciu, optar por asitiar una placa de metal, por casu nos procesadores Athlon como'l de la primer imaxe. Nos procesadores d'Intel tamién s'inclúi dende'l Pentium III de más de 1 GHz.

Disipación de calor

Artículu principal: Disipador

Col aumentu de la cantidá de transistores integraos nun procesador, el consumu d'enerxía alzóse a niveles nos cualos la disipación calórica natural del mesmu nun ye abondu pa caltener temperatures aceptables y que nun s'estropie'l material semiconductor, de manera que se fixo necesariu l'usu de mecanismos d'enfriamientu forzáu, esto ye, l'usu de disipadores de calor.

Ente ellos atopen los sistemes senciellos, tales como disipadores metálicos, qu'aumenten l'área de radiación, dexando que la enerxía sala rápido del sistema. Tamién los hai con refrigeración líquida, per mediu de circuitos zarraos.

Nos procesadores más modernos aplicar na parte cimera del procesador, una llámina metálica denominada IHS que va ser la superficie de contautu del disipador p'ameyorar la refrigeración uniforme del die y protexer les resistencies internes de posibles tomes de contautu al aplicar pasta térmico. Dellos modelos de procesadores, cuantimás, los Athlon XP, sufrieron cortucircuitos por cuenta de una incorreuta aplicación de la pasta térmico.

Pa les práutiques de overclock estremu, llegar a utilizar elementos químicos tales como xelu seco, y en casos más estremos, nitróxenu líquidu, capaces de rondar temperatures per debaxo de los –190 graos Celsius y el heliu líquidu capaz de rondar temperatures bien próximes al cero absolutu. D'esta manera puédese práuticamente hasta triplicar la frecuencia de reló de referencia d'un procesador de siliciu. La llende física del siliciu ye de 10 GHz, ente que el d'otros materiales como'l grafeno puede llegar a 1 THz.

Conexón col esterior

Artículu principal: Zócalo de CPU

Superficies de contautu nun procesador Intel para zócalo LGA 775

El microprocesador tien un arreglu d'elementos metálicos que dexen la conexón llétrica ente'l circuitu integráu que conforma'l microprocesador y los circuitos de la placa base. Dependiendo de la complexidá y de la potencia, un procesador puede tener dende 8 hasta más de 2000 elementos metálicos na superficie del so barafuste. El montaxe del procesador realizar cola ayuda d'un zócalo de CPU soldáu sobre la placa base. Xeneralmente estremamos tres tipos de conexón:

• PGA: Pin Grid Array: La conexón realizar por aciu pequeños alambres metálicos partíos a lo llargo de la base del procesador introduciéndose na placa base por aciu unos pequeños furacos, al introducir el procesador, una palanca va fondiar los pines por que faiga bon contautu y nun se suelten.
• BGA: Ball Grid Array: La conexón realizar por aciu boles soldaes al procesador que faen contautu col zócalo
• LGA: Land Grid Array: La conexón realizar por aciu superficies de contautu llises con pequeños pines qu'inclúi la placa base.

Ente les conexones llétriques tán les d'alimentación llétrico de los circuitos dientro del barafuste, les señales de reló, señales rellacionaes con datos, direiciones y control; estes funciones tán distribuyíes nun esquema acomuñáu al zócalo, de manera que delles referencies de procesador y plaques base son compatibles ente ellos, dexando distintes configuraciones.

Buses del procesador

Toos el procesadores tienen un bus principal o de sistema pol cual únviense y reciben tolos datos, instrucciones y direiciones dende los integraos del chipset o dende'l restu de dispositivos. Como ponte de conexón ente'l procesador y el restu del sistema, define enforma del rendimientu del sistema, la so velocidá midir en bits per segundu.

Esi bus puede ser implementáu de distintes maneres, col usu de buses seriales o paralelos y con distintos tipos de señales llétriques. La forma más antigua ye'l bus paralelu nel cual defínense llinies especializaes en datos, direiciones y pa control.

Na arquiteutura tradicional d'Intel (usada hasta modelos recién), esi bus llámase front-side bus y ye de tipu paralelu con 64 llinies de datos, 32 de direiciones amás de múltiples llinies de control que dexen la tresmisión de datos ente'l procesador y el restu del sistema. Esti esquema utilizóse dende'l primer procesador de la hestoria, con meyores na señalización que-y dexa funcionar con relós de 333 MHz faciendo 4 tresferencies per ciclu.

En dellos procesadores d'AMD y nel Intel Core i7 usáronse otros tipos pal bus principal de tipu serial. Ente estos atopa'l bus HyperTransport de AMD, que remana los datos en forma de paquetes usando una cantidá menor de llinies de comunicación, dexando frecuencies de funcionamientu más altes y nel casu d'Intel, Quickpath

Los microprocesadores d'Intel y de AMD (dende antes) tienen amás un controlador de memoria d'accesu aleatoriu nel interior del encapsulado lo que fai necesariu la implementación de buses de memoria del procesador escontra los módulos. Esi bus esta d'alcuerdu a los estándares DDR de JEDEC y consisten en llinies de bus paralelu, pa datos, direiciones y control. Dependiendo de la cantidá de canales pueden esistir de 1 a 4 buses de memoria.

Arquitectures

• 65xx
  • MOS Technology 6502
  • Western Design Center 65xx
• ARM
• Alteria Nios, Nios II
• AVR (puramente microcontroladores)
• EISC
• RCA 1802 (aka RCA COSMAC, CDP1802)
• DEC Alpha
• Intel
  • Intel 4556, 4040
  • Intel 8970, 8085, Zilog Z80
  • Intel Itanium
  • Intel i860
  • Intel i515
• LatticeMico32
• M32R
• MIPS
• Motorola
  • Motorola 6800
  • Motorola 6809
  • Motorola c115, ColdFire
  • corelduo 15485
  • sewcret ranses 0.2457
  • Motorola 88000 (antecesor de la familia PowerPC col IBM POWER)
• IBM POWER (antecesor de la familia PowerPC col Motorola 88000)
  • Familia PowerPC, G3, G4, G5
• NSC 320xx
• OpenRISC
• PA-RISC
• National Semiconductor SC/MP ("scamp")
• Signetics 2650
• SPARC
• SuperH family
• Transmeta Crusoe, Transmeta Efficeon (arquiteutura VLIW, con emulador de la IA32 de 32-bit Intel x86)
• INMOS Transputer
• x86
  • Intel 8086, 8088, 80186, 80188 (arquiteutura x86 de 16-bit con namái manera real)
  • Intel 80286 (arquiteutura x86 de 16-bit con manera real y manera protexida)
  • IA-32 arquiteutura x86 de 32-bits
  • x86-64 arquiteutura x86 de 64-bits
• Cambridge Consultants XAP

Ver tamién

Microarquiteutura Unidá central de procesamientu (CPU) Unidá de control Unidá aritméticu lóxica Unidá de coma flotante Unidá de xestión de memoria Unidá funcional Rexistru (hardware) Microcódigo

Barrel shifter (n'inglés) Multinucleu Microcontrolador Conxuntu d'instrucciones Arquiteutura d'ordenadores Zócalo de CPU Hardware Placa base

Enllaces esternos

• Wikimedia Commons acueye conteníu multimedia sobre Microprocesador.
• ¿Qué ye un microprocesador?
• Video de Discovery Chanel sobre'l montaxe de microprocesadores n'Intel en YouTube

• Datos: Q5297
• Multimedia: Microprocessors