Microprocesadores

El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un ordenador.

Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; solo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.

Puede contener una o más unidades centrales de procesamiento (CPU) constituidas, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante (conocida antiguamente como «coprocesador matemático»).

Evolución:

La evolución del microprocesador se inició el año 1971 cuando la empresa Intel logró fabricar su primer microprocesador como un circuito integrado, iniciándose así una revolución en la tecnología de la computadoras. En esa época se necesitaba desarrollar un circuito específico para cada aplicación y cada tarea. Con un microprocesador se podía utilizar el mismo circuito para diferentes aplicaciones.

Lo único que se tiene que hacer es cambiar el programa que manejará este microprocesador Las ventajas son evidentes. Estos circuitos integrados se pueden fabricar en cantidades enormes, logrando que sus costos sean muy bajos. Esta disposición de un circuito integrado de bajo costo al alcance de muchos, hizo que los ingenieros y técnicos cambiaran su proceso de diseño, en el cual ya tenían un elemento estandarizado: el hardware (el microprocesador). Ahora los esfuerzos de diseño se debían concentrar en el diseño del programa (el software) que controlaría el microprocesador.

Intel 404. El primer microprocesador.

El primer microprocesador de Intel fue el 4004. Este fue un microprocesador de 4 bits y 16 registros. Tenía 46 comandos y podía accesar 4096 Bytes (4 Kbytes) de memoria. Un año después, Intel sacó al mercado el 8008 (de 8 bits). Este microprocesador era más potente que su predecesor, el 4004.

Para esta época Intel ya tenía competencia: Motorola y Texas Instruments que también sacaron sus propios microprocesadores al mercado. Poco después apareció un microprocesador digno de mencionar: el popular Z80 de Zilog. Como estándar en la industria Intel introdujo el 8080 y Motorola el 68000.

El microprocesador de 4 bits En 1971, Intel corporation y el talento creativo de Marcian E. Hoff fabricaron el primer microprocesador comercial: el 4004, de 4 bits. Este procesador integrado programable fabricado con 2,300 triansistores en un solo encapsulado era insuficiente, según las normas actuales, por que sólo direccionaba 4096 localidades de memoria de 4 bits. El conjunto de instrucciones del 4004 era de sólo 45 diferentes lo cual limitaba el número de aplicaciones. Como consecuencia, el 4004 solo podía ser empleado en aplicaciones de recursos limitados, tales como los primeros juegos de vídeo. Cuando surgieron necesidades de aplicaciones mas complejas, el 4004 resultó inadecuado.

Los ?P de 8 bits Mas tarde, en 1971, al percatarse de que el microprocesador era un producto viable para la comercialización, Intel produjo el 8008, el primer microprocesador de 8 bits. El tamaño ampliado de la memoria a 16KBytes y las instrucciones adicionales (un total de 48) en este nuevo microprocesador ofrecieron la espectativa de muchas aplicaciones mas avanzadas. En 1973, Intel introdujo el 8080, el primero de los microprocesadores modernos de 8 bits. Pronto, otras empresas empezaron a lanzar al mercado sus propias versiones de los procesadores de 4 y 8 bits.

El 8080 podia direccionar una cantidad mayor de memoria y ejecutaba las instrucciones con 10 veces mas velocidad que el 8008. Una suma que tardaba 20 ?S en el 8008, sólo requeria de 2.0 ?S en el 8080. El 8080 era compatible con logica TTL lo que significaba que podia interconectarse con un gran número de componentes estándar TTL. Características principales del 8080.

Los ?P de 8 bits (continuación). En 1977, Intel introdujo una nueva versión del 8080: el 8085. Aunque solo ligeramente mas avanzado que su predecesor, el 8085 direccionaba la misma cantidad de memoria (64Kbytes), ejecutaba aproximadamente el mismo número de instrucciones y sumaba en 1.3 ?S en lugar de 2 .0 ?S, loque le premitia operar a 0.5 MIP. Las principales ventajas del 8085 son el generador de reloj y el controlador del sistema integrados, que eran componentes externos en le 8080. Tan sólo Intel ha vendido mas de 100 millones de piezas del microprocesador 8085. Otras empresas, como NEC, AMD, Toshiba y Hitachi tambien fabrican, bajo licencia, una versión del 8085.

Los ?P de 16 bits En 1978, Intel lanzó al mercado el microprocesador 8086 y casi un año mas tarde, el 8088. Ambos dispositivos son microprocesadore de 16 bits fabricados con 29,000 transistores, que ejecutan instrucciones en escasos 400 nS; esto es una gran mejoría en relación con la velocidad de ejecución del 8085. El 8086 y 8088 tienen capacidad para direccionar 1 Mbyte o una memoria de 512 Kpalabras (de 16 bits de ancho). Una necesidad improtante que aceleró la evolución del microprocesador de 16 bits fue la multiplicación y la división por hardware.

Los ?P de 16 bits (continuación). El 80286 es un procesador VLSI, construido con 130,000 transistores y es una versión mejorada del 8086, el cual contiene una unidad de administración de memoria y direcciona 16 Mbytes de espacio en lugar de 1 Mbyte. La velocidad del reloj se aumento tambíen a 16 Mhz, en las últimas versiones producidas por Intel. La versión básica del 8086 y 8088 ejecutaban hasta 2.5 MIP, entanto que la versión básica del 80286 ejecutaba hasta 8 MIP.

Los ?P de 32 bits. El 80386 fue el primer microprocesador de 32 bits fabricado con 275,000 transistores e introducido por Intel, cuyas principales ventajas son; una frecuencia de operación mucho mas alta (33 Mhz) y un espacio de memoria mayor (4 G bytes) que sus predecesores. El microprocesador 80486 fabricado con 1,200,000 transistores, contiene básicamente un 386 mejorado, un coprocesador aritmético (para la versión DX del 486) y una memoria caché interna de 8 Kbytes. La velocidad del reloj a 66 Mhz (80486DX2) permite que las instrucciones se ejecuten a 54MIP.

Los ?P de 64 bits. El Pentium hizo su aparición en 1993, fue el primer microprocesador de 64 bits, se emplearon 3,100,000 transistores para su construción y su capacidad de direccionamiento de memoria es de 4 Gbytes. En este microprocesadora las aplicaciones pueden ser ejecutadas hasta cinco veces mas rapidamente de lo que hasta entonces era posible con el 486 (270 MIP).