Un microprocesador es un circuito electrónico integrado que actúa como unidad central de proceso de un ordenador, proporcionando el control de las operaciones de cálculo.
Está formado por componentes extremadamente pequeños formados en una única pieza plana de poco espesor. Su componente principal son los semiconductores, principalmente silicio y germanio. Pueden llegar a tener varias decenas de millones de transistores, además de otros componentes electrónicos como diodos, resistencias, condensadores, todo ello en varios milímetros cuadrados.
Suelen tener forma de cuadrado o rectángulo negro, y van o bien sobre un elemento llamado zócalo, soldados en la tarjeta madre o metidos dentro de una especie de cartucho que se conecta a la placa base.
Componentes
En un microprocesador se pueden distinguir varias secciones diferentes:
-Registros: Es una memoria de alta velocidad y poca capacidad, integrada en el microprocesador, que permite guardar transitoriamente y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas.
-La unidad de control: Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas y ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso. Existen dos tipos de unidades de control, las cableadas, usadas generalmente en máquinas sencillas, y las microprogramadas, propias de máquinas más complejas.
-Unidad aritmética lógica. Es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre dos números.
-Una Unidad de Coma Flotante: más comúnmente conocido como, coprocesador matemático, es un componente de la CPU especializado en el cálculo de operaciones en coma flotante. Las operaciones básicas que toda FPU puede realizar son las aritméticas (suma y multiplicación), si bien algunos sistemas más complejos son capaces también de realizar cálculos trigonométricos o exponenciales.
Partes de un procesador
*El encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su deterioro y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplarán a su zócalo o a la tarjeta madre.
*La memoria caché: una memoria ultrarrápida donde se almacenan datos e instrucciones, dentro del procesador, que emplea para tener a mano ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera.
*El coprocesador matemático: o, más correctamente, la FPU ( Unidad de coma Flotante). Parte del microprocesador especializada en esa clase de cálculos matemáticos; antiguamente estaba en el exterior del microprocesador, en otro chip.
*Los registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el microprocesador tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en cada procesador. Un grupo de registros está diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el procesador pero que CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta y dos registros.
*La memoria: Es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador las toma de ahí.
*Puertos: Es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es parecido a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un número de puerto que el procesador utiliza como un número de teléfono para llamar al circuito o a partes especiales.
Tipos de Microprocesadores
Microprocesadores antiguos
*8086, 8088, 286
Los ordenadores con los dos primeros eran en ocasiones conocidos como ordenadores XT, mientras que los que tenían un 286 se conocían como AT.
Ninguno era de 32 bits, sino de 8 ó 16, bien en el bus interno o el externo. Esto significa que los datos iban por caminos (buses) que eran de 8 ó 16 bits, bien por dentro del chip o cuando salían al exterior, por ejemplo para ir a la memoria. Este número reducido de bits limita sus posibilidades en gran medida.
*386, 386 SX
Estos chips ya son más modernos, su ventaja es que son de 32 bits; o mejor dicho, el 386 es de 32 bits; el 386 SX es de 32 bits internamente, pero de 16 en el bus externo, lo que le hace hasta un 25% más lento que el original, conocido como DX.
Ambos pueden usar software de 32 bits.
Su ámbito natural es DOS y Windows 3.x, donde pueden manejar aplicaciones bastante profesionales como Microsoft Word sin demasiados problemas, e incluso navegar por Internet de forma razonablemente rápida. Si lo que quiere es multitarea y software de 32 bits en un 386, piense en los sistemas operativos OS/2 o Linux
486, 486 SX, DX, DX2 y DX4
El 486 es el original, y su nombre completo es 80486 DX; consiste en:
* un corazón 386 actualizado, depurado y afinado;
* un coprocesador matemático para coma flotante integrado;
* una memoria caché (de 8 Kb en el DX original de Intel).
* 486 SX: un DX sin coprocesador matemático.
* 486 DX2: o el "2x1": un 486 "completo" que va internamente el doble de rápido que externamente (es decir, al doble de MHz). Así, un 486 DX2-66 va a 66 MHz en su interior y a 33 MHz en sus comunicaciones con la placa (memoria, caché secundaria...).
* 486 DX4: El mismo truco que antes, pero multiplicando por 3 en vez de por 2 (DX4-100 significa 33x3=99 ó, más o menos, 100).
En este terreno Cyrix y AMD hicieron de todo, desde microprocesadores "light" que eran 386 potenciados.
Microprocesadores modernos
Pentium "clásicos"
Los primeros Pentium, los de 60 y 66 MHz, eran, pura y simplemente, experimentos. Ya que se calentaban como demonios (iban a 5 V) y tenían un fallo en la unidad matemática.
Luego los depuraron, les bajaron el voltaje a 3,3 V. Fijaron las frecuencias de las placas base en 50, 60 ó 66 MHz, y sacaron, más o menos por este orden, chips a 90, 100, 75, 120, 133, 150, 166 y 200 MHz (que iban internamente a 50, 60 ó 66 x1,5, x2, x2,5...)., El caso es que sobraban muchas de las variantes, pues un 120 (60x2) no era mucho mejor que un 100 (66x1,5), y entre el 133 (66x2) y el 150 (60x2,5) la diferencia era del orden del 2% (o menor), debido a esa diferencia a nivel de placa..
Pero el caso es que eran buenos chips, eficientes y matemáticamente insuperables, aunque con esos fallos en los primeros modelos, además admitían más de una orden a la vez.
K5 de AMD
El K5 era un buen chip, rápido para labores de oficina pero con peor coprocesador matemático que el Pentium, por lo que no era apropiado para CAD ni para ciertos juegos tipo Quake, que son las únicas aplicaciones que usan esta parte del micro. Su ventaja, la relación prestaciones/precio.
6x86 (M1) de Cyrix (o IBM)
Su problema radicaba en su unidad de coma flotante, francamente mala.
El 6x86 (también llamado M1) era una elección fantástica para trabajar rápido y a buen precio con Office, WordPerfect, Windows 95, pero mala, peor que un K5 de AMD, si se trataba de AutoCAD, Microstation o, sobre todo, juegos.
Otro problema de estos chips era que se calentaban mucho, por lo que hicieron una versión de bajo voltaje llamada 6x86L (low voltage).
Pentium Pro
Este microprocesador tenía un núcleo más depurado, incluía una unidad matemática aún más rápida y, sobre todo, tenía la caché de segundo nivel en el encapsulado del chip. Esto no quiere decir que fuera una nueva caché interna.
Un Pentium Pro tiene una caché de primer nivel junto al resto del microprocesador, y además una de segundo nivel, sólo separada del corazón del microprocesador por un centímetro y a la misma velocidad que éste, no a la de la placa (más baja); es semi-interna. El microprocesador es bastante grande, para poder alojar a la caché, y va sobre un zócalo rectangular llamado socket 8.
El único problema de este microprocesador era su carácter profesional. Además de ser muy caro, necesitaba correr software sólo de 32 bits. Con software de 16 bits, o incluso una mezcla de 32 y 16 bits como Windows 95, su rendimiento es menor que el de un Pentium clásico; sin embargo, en Windows NT, OS/2 o Linux, literalmente vuela.
Pentium MMX
Con un gran chip como el Pentium Pro ya en el mercado, y a 3 meses escasos de sacar el Pentium II, decidió estirar un poco más la tecnología ya obsoleta del Pentium clásico en vez de ofrecer esas nuevas soluciones a un precio razonable. Así que se inventó un nuevo conjunto de instrucciones para procesadore, que para ser modernos tuvieran que ver con el rendimiento de las aplicaciones multimedia, y las llamó MMX (MultiMedia eXtensions).
Pentium II
Se trata del viejo Pentium Pro, con algunos cambios en una nueva y fantástica presentación, el cartucho SEC: una cajita negra que en vez de a un zócalo se conecta a una ranura llamada Slot 1.
Los cambios respecto al Pro son:
* optimizado para MMX
* nuevo encapsulado y conector a la placa
* rendimiento de 16 bits mejorado
* caché secundaria encapsulada junto al chip, pero a la mitad de la velocidad de éste.
AMD K6
Un chip meritorio, mucho mejor que el K5. Incluía la "magia" MMX, aparte de un diseño interno increíblemente innovador y una caché interna de 64 KB.
Se "pincha" en un zócalo de Pentium normal (un socket 7, para ser precisos) y la caché secundaria la tiene en la placa base, a la manera clásica.
6x86MX (M2) de Cyrix (o IBM)
Es prácticamente igual que el 6x86 clásico y el k6 de AMD.
Celeron (Pentium II light)
Es un Pentium II sin la caché secundaria. Pensado para liquidar el mercado de placas base tipo Pentium II.
Muy poco recomendable, rendimiento mucho más bajo que el de Pentium II, casi idéntico al del Pentium MMX.
AMD K6-2 (K6-3D)
Consiste en una revisión del K6, con un núcleo similar pero añadiéndole capacidades 3D en lo que AMD llama la tecnología 3DNow!.
Además, generalmente trabaja con un bus de 100 MHz hacia caché y memoria, lo que le hace rendir igual que un Pentium II en casi todas las condiciones.
Microprocesadores actúales
Los que incorporan los ordenadores que se venden ahora en las tiendas.
AMD K6-III
Un microprocesador casi idéntico al K6-2, excepto por el "pequeño detalle" de que incluye 256 KB de caché secundaria integrada, corriendo a la velocidad del microprocesador (es decir, a 400 MHz o más), al estilo de los Celeron Mendocino.
Esto le hace mucho más rápido que el K6-2 en aplicaciones que utilicen mucho la caché, como las ofimáticas o casi todas las de índole "profesional"; sin embargo, en muchos juegos la diferencia no es demasiado grande.
Celeron "A" (con caché)
Una revisión muy interesante del Celeron que incluye 128 KB de caché secundaria, la cuarta parte de la que tiene un Pentium II. Pero mientras que en los Pentium II dicha caché trabaja a la mitad de la velocidad interna del microprocesador (a 150 MHz para un Pentium II a 300 MHz, por ejemplo), en los nuevos Celeron trabaja a la misma velocidad que el micro, o lo que es lo mismo: a 300 MHz o más. Gracias a esto, su rendimiento es casi idéntico al de un Pentium II de su misma velocidad de reloj. En la actualidad se fabrica únicamente en formato Socket 370, un formato similar al de los antiguos Pentium de coste más ajustado que el Slot 1. Según la revisión de núcleo que utilice necesita una u otra variante de este zócalo: PPGA para el antiguo núcleo Mendocino y FC-PGA para los modernos Coppermine-128.
Pentium III
Este microprocesador sería al Pentium II lo que el K6-2 era al K6; es decir, que su única diferencia de importancia radica en la incorporación de unas nuevas instrucciones (las SSE, Streaming SIMD Extensions), que aumentan el rendimiento matemático y multimedia pero sólo en aplicaciones específicamente optimizadas para ello.
Los primeros modelos, con núcleo Katmai, se fabricaron todos en el mismo formato Slot 1 de los Pentium II, pero la actual revisión Coppermine de este microprocesador utiliza mayoritariamente el Socket 370 FC-PGA.
AMD Athlon (K7)
Es un microprocesador con una arquitectura totalmente nueva, que le permite ser el más rápido en todo tipo de aplicaciones. 128 KB de caché de primer nivel (cuatro veces más que el Pentium III), bus de 200 ó 266 MHz (realmente 100 ó 133 MHz físicos con doble aprovechamiento de cada señal), 512 ó 256 KB de caché secundaria (los 256 KB integrados = más rápida), instrucciones 3DNow! para multimedia y el mejor microprocesador de todos los tiempos en cálculos matemáticos. Su único y mínimo inconveniente radica en que necesita placas base específicamente diseñadas para él, debido a su novedoso bus de 200 MHz o más y a sus métodos de conexión, "Slot A" o "Socket A" .
AMD Duron
Casi idéntico al Athlon Socket A pero con menos memoria secundaria (64 KB), aunque integrada.
Pentium 4
Su diseño permite alcanzar mayores velocidades de reloj, pero proporcionando mucha menos potencia por cada MHz que los microprocesadores anteriores; es decir, que un Pentium 4 a 1,3 GHz puede ser mucho más lento que un Pentium III a "sólo" 1 GHz.
Por otro lado, incluye mejoras importantes: bus de 400 MHz (100 MHz físicos cuádruplemente aprovechados) y nuevas instrucciones para cálculos matemáticos, las SSE2. Éstas son muy necesarias para el Pentium 4, ya que su unidad de coma flotante es muchisimo más lenta que la del Athlon; si el software está específicamente optimizado para las SSE2, el Pentium 4 puede ser muy rápido.
Core2Duo/Quad/i7
Estos procesadores son los más recientes que están en el mercado. Cuentan con varios procesadores en su interior lo que los hace aumentar su potencia.
En el caso del más reciente, el i7, tiene una velocidad de proceso de entre 2.66 y 3,2GHz y sobre 8MB de memoria caché, i7 necesita un Socket nuevo. Los Core2Duo (2 a 6MB de caché) tienen una velocidad de entre 1,6 y 3,33GHz y un FSB de entre 667 a 1333Mhz. Lo forman dos procesadores. Los Quad están entre los 2,4 y 3,20Ghz y un FSB de entre 1066 y 1600MHz. En general, estos procesadores son para unidades con una cantidad grande de procesos que llevar a cabo, así que tienen mucha utilidad en servidores o en ordenadores para el tratamiento de contenido multimedia.