7/17/2019 Primer Microprocesador

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República bolivariana de Venezuela

Ministerio del poder popular para la defensa

Universidad nacional experimental politécnica de la fuerza armada bolivariana

(U.N.E.F.!

"an tome núcleo nzo#te$ui

  Prof. Integrantes

 ndre%s &eonard Viannel's Maruez ).*+ ,,-/-01

  )arla 2onzalez ).*+ ,,-/-3/

  4amilce 5ernandez ).*+ ,03/03

  6scar donis ).*+

  2eraldin

  7emal' arc8ila ).*+

Julio, 2015.

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INDICE

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INTRODUCCION

&os microprocesadores 8an venido a ser el resultado del desarrollo en el

camino emprendido por la electr9nica di$ital 8acia la miniaturizaci9n:

primeramente implementando una unidad de procesos completa en una sola

pastilla o c8ip de circuito inte$rado: ' posteriormente: mediante el aumento de larapidez: capacidad de traba;o ' potencia de dic8a unidad. la aparici9n de los

microprocesadores (mp! representa el si$uiente punto de salto en la electr9nica

después del ocurrido con la invenci9n del transistor: ' la tecnolo$<a de su

construcci9n avanza tan r#pidamente ue pr#cticamente 8a revolucionado en

corto tiempo el desarrollo de múltiples campos de la ciencia ' la técnica: a la vez

ue se introduce de manera convincente en nuestra vida doméstica: siendo dif<cil

mencionar una rama o campo de la ciencia en la cual no exista una aplicaci9n de

los microprocesadores. =e 8ec8o: cada d<a aumenta el número de instrumentos:

sistemas de control de procesos: medios ' euipos para las telecomunicaciones:

medicina: servicios públicos e incluso ;u$uetes: ue emplean dentro de su

estructura al$ún tipo de mp: sin entrar a considerar el 8ec8o real de la

introducci9n: divul$aci9n ' aceptaci9n ue 8an tenido las nuevas $eneraciones de

computadoras di$itales basadas en este componente ' ue son conocidas por 

nosotros como microcomputadoras.

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PRIMER MICROPROCE!DOR

El microprocesador (o simplemente procesador! es el circuito

inte$rado central ' m#s comple;o de un sistema inform#tico> a modo de ilustraci9n:se le suele llamar por analo$<a el ?cerebro@ de un computador .

Es el encar$ado de e;ecutar los pro$ramas: desde el sistema

operativo 8asta las aplicaciones de usuario> e;ecuta instrucciones pro$ramadas

en len$ua;e de ba;o nivel: realizando operaciones aritméticas ' l9$icas simples:

tales como sumar : restar : multiplicar : dividir : las l9$icas binarias ' accesos

a memoria.

Esta unidad central de procesamiento est# constituida: esencialmente:por re$istros: una unidad de control: una unidad aritmético l9$ica ( ALU ! '

una unidad de c#lculo en coma flotante(conocida anti$uamente como

?coprocesador matem#tico@!.

El microprocesador est# conectado $eneralmente mediante

un z9calo espec<fico de la placa base de la computadora> normalmente para su

correcto ' estable funcionamiento: se le incorpora un sistema de refri$eraci9n ue

consta de un disipador de calor  fabricado en al$ún material de alta conductividad

térmica: como cobre o aluminio:   ' de uno o m#s ventiladores ue eliminan el

exceso del calor absorbido por el disipador. Entre el disipador ' la c#psula del

microprocesador usualmente se coloca pasta térmica para me;orar la

conductividad del calor..

Arimera $eneraci9n (BC-B a BC-1!

En esta $eneraci9n 8ab<a un $ran desconocimiento de las capacidades delas computadoras: puesto ue se realiz9 un estudio en esta época ue determin9ue con veinte computadoras se saturar<a el mercado de los Estados Unidos enel campo de procesamiento de datos. Esta $eneraci9n abarco la década de los

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cincuenta. 4 se conoce como la primera $eneraci9n. Estas m#uinas ten<an lassi$uientes caracter<sticas+

• Usaban tubos al vac<o para procesar informaci9n.

• Usaban tar;etas perforadas para entrar los datos ' los pro$ramas.• Usaban cilindros ma$néticos para almacenar informaci9n e instrucciones

internas.

•   Eran sumamente $randes: utilizaban $ran cantidad de electricidad:

$eneraban $ran cantidad de calor ' eran sumamente lentas

•  "e comenz9 a utilizar el sistema binario para representar los datos.

  En esta $eneraci9n las m#uinas son $randes abarcan 8asta un salon 'costosas (de un costo aproximado de B0:000 d9lares!.

  &a computadora m#s exitosa de la primera $eneraci9n fue la *DM -0: de

la cual se produ;eron varios cientos. Esta computadora ue usaba un esuemade memoria secundaria llamado tambor ma$nético: ue es el antecesor de losdiscos actuales.

"ENT!J!

&a venta;a ue pod<a tener la primera $eneraci9n era ue se pod<a realizar en8oras c#lculos ue a los 8ombres les tomaba aos resolver de i$ual forma al

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combinar dos operaciones permit<a realizar tareas ue antes eran imposibles.

#IMIT!CION

&a limitaci9n ue tenia la primera $eneraci9n es ue solo tenia ,0 re$istros dememoria de B0 d<$itos decimales: por lo ue era mu' poca la informaci9n ue sepod<a almacenar.

E$olu%i&n 'el (i%ro)ro%esa'or 

El microprocesador sur$i9 de la evoluci9n de distintas tecnolo$<as

predecesoras: b#sicamente de la computaci9n ' de la tecnolo$<a

de semiconductores. El inicio de esta última data de mitad de la década de BC-0>

estas tecnolo$<as se fusionaron a principios de los aos BC0: produciendo el

primer microprocesador. =ic8as tecnolo$<as iniciaron su desarrollo a partir de la

se$unda $uerra mundial> en este tiempo los cient<ficos desarrollaron

computadoras espec<ficas para aplicaciones militares. En la pos$uerra: a

mediados de la década de BC/0: la computaci9n di$ital emprendi9 un fuerte

crecimiento también para prop9sitos cient<ficos ' civiles. &a tecnolo$<a electr9nica

avanz9 ' los cient<ficos 8icieron $randes pro$resos en el diseo de componentes

de estado s9lido (semiconductores!. En BC/1 en los laboratorios crearon

el transistor .

En los aos BC-0: aparecieron las primeras computadoras di$itales de

prop9sito $eneral. "e fabricaron utilizando tubos al vac<o o bulbos como

componente electr9nicos activos. M9dulos de tubos al vac<o compon<an circuitos

l9$icos b#sicos: tales como compuertas ' flipGflops. Ensambl#ndolos en m9dulos

se constru'9 la computadora electr9nica (la l9$ica de control: circuitos dememoria: etc.!. &os tubos de vac<o también formaron parte de la construcci9n de

m#uinas para la comunicaci9n con las computadoras.

Aara la construcci9n de un circuito sumador simple se reuiere de

al$unas compuertas l9$icas. &a construcci9n de una computadora di$ital precisa

numerosos circuitos o dispositivos electr9nicos. Un paso trascendental en el

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diseo de la computadora fue 8acer ue el dato fuera almacenado en memoria. 4

la idea de almacenar pro$ramas en memoria para lue$o e;ecutarlo fue también de

fundamental importancia ( ruitectura de von Neumann!.

&a tecnolo$<a de los circuitos de estado s9lido evolucion9 en la década de

BC-0. El empleo del silicio ("i!: de ba;o costo ' con métodos de producci9n

masiva: 8icieron del transistor el componente m#s usado para el diseo de

circuitos electr9nicos. Aor lo tanto el diseo de la computadora di$ital sereemplazo del tubo al vac<o por el transistor: a finales de la década de BC-0.

  principios de la década de BC0: el estado de arte en la construcci9n de

computadoras de estado s9lido sufri9 un notable avance> sur$ieron las tecnolo$<as

en circuitos como+ RH& (&9$ica Hransistor Resistor!: =H& (&9$ica Hransistor 

=iodo!: HH& (&9$ica Hransistor Hransistor!: E)& (&9$ica )omplementada Emisor!.

  mediados de los aos BC0 se producen las familias de circuitos de l9$ica

di$ital: dispositivos inte$rados en escala ""* ' M"* ue corresponden a ba;a '

mediana escala de inte$raci9n de componentes. finales de los aos BC0 '

principios de los 0 sur$ieron los sistemas a alta escala de inte$raci9n o &"*. &a

tecnolo$<a &"* fue 8aciendo posible incrementar la cantidad de componentes en

los circuitos inte$rados. "in embar$o: pocos circuitos &"* fueron producidos: los

dispositivos de memoria eran un buen e;emplo.

&as primeras calculadoras electr9nicas reuer<an entre - ' B00 circuitos

inte$rados. =espués se dio un paso importante en la reducci9n de la aruitectura

de la computadora a un circuito inte$rado simple: resultando uno ue fue

llamado microprocesador : uni9n de las palabras «Micro» del $rie$o IJKLG:

?peueo@: ' procesador. "in embar$o: es totalmente v#lido usar el término$enérico  procesador : dado ue con el paso de los aos: la escala de inte$raci9n

se 8a visto reducida de micro métrica a manométrica> ' adem#s: es: sin duda: un

procesador.

• El primer microprocesador fue el *ntel /00/:B producido en BCB. "e

desarroll9 ori$inalmente para una calculadora ' result9 revolucionario para su

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época. )onten<a ,.300 transistores: era un microprocesador de aruitectura de

/ bits ue pod<a realizar 8asta 0.000 operaciones por se$undo traba;ando a

una frecuencia de relo; de alrededor de 00 5z.

• El primer microprocesador de 1 bits fue el *ntel 1001: desarrollado amediados de BC, para su uso en terminales inform#ticos. El *ntel 1001

inte$raba 3300 transistores ' pod<a procesar a frecuencias m#ximas de

1008z.

 

• El primer microprocesador realmente diseado para uso $eneral:

desarrollado en BC/: fue el *ntel 1010 de 1 bits: ue conten<a /-00

transistores ' pod<a e;ecutar ,00.000 instrucciones por se$undo traba;andoa alrededor de ,M5z.

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• El primer microprocesador de B bits fue el 101: se$uido del 1011. El 101

fue el inicio ' el primer miembro de la popular aruitectura x1: actualmente

usada en la ma'or<a de los computadores. El c8ip 101 fue introducido almercado en el verano de BC1: pero debido a ue no 8ab<a aplicaciones en el

mercado ue funcionaran con B bits: *ntel sac9 al mercado el 1011: ue fue

lanzado en BCC. &le$aron a operar a frecuencias ma'ores de /M8z

 

• El microprocesador ele$ido para euipar al *DM Aersonal )omputerOH: ue

caus9 ue fuera el m#s empleado en los A)GH compatibles entre mediados '

finales de los aos BC10 fue el *ntel 10,1 (también conocido simplementecomo ,1!> es un microprocesador de B bits: de la familia x1: ue fue

lanzado al mercado en BC1,. )ontaba con B3/.000 transistores. &as versiones

finales alcanzaron velocidades de 8asta ,- M5z.

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• Uno de los primeros procesadores de aruitectura de 3, bits fue

el 1031 de *ntel: fabricado a mediados ' fines de la década de BC10> en sus

diferentes versiones lle$9 a traba;ar a frecuencias del orden de los /0M8z.

• El microprocesador  =E) lp8a se lanz9 al mercado en BCC,: corriendo a

,00 M5z en su primera versi9n: en tanto ue el *ntel Aentium sur$i9 en

BCC3 con una frecuencia de traba;o de M8z. El procesador lp8a: de

tecnolo$<a R*") ' aruitectura de / bits: marc9 un 8ito: declar#ndose

como el m#s r#pido del mundo: en su época. &le$9 a B28z de frecuencia

8acia el ao ,00B. *r9nicamente: a mediados del ,003: cuando se pensaba

uitarlo de circulaci9n: el lp8a aún encabezaba la lista de los

microprocesadores m#s r#pidos de Estados Unidos.

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• &os microprocesadores modernos tienen una capacidad ' velocidad muc8o

ma'ores: traba;an en aruitecturas de / bits: inte$ran m#s de 00 millones

de transistores: como es en el caso de las serie )ore i: ' pueden operar a

frecuencias normales al$o superiores a los 325z (3000M5z!.

*un%iona(iento

=esde el punto de vista l9$ico: sin$ular ' funcional: el microprocesador est#

compuesto b#sicamente por+ varios re$istros: una unidad de control: una unidad

aritmético l9$ica: ' dependiendo del procesador: puede contener una unidad de

coma flotante.

El microprocesador e;ecuta instrucciones almacenadas como números

binarios or$anizados secuencialmente en la memoria principal. &a e;ecuci9n de las

instrucciones se puede realizar en varias fases+

•   Prefetch: prelectura de la instrucci9n desde la memoria principal.

•   Fetch: env<o de la instrucci9n al decodificador 

• =ecodificaci9n de la instrucci9n: es decir: determinar ué instrucci9n es '

por tanto ué se debe 8acer.

• &ectura de operandos (si los 8a'!.

• E;ecuci9n: lanzamiento de las m#uinas de estado ue llevan a cabo el

procesamiento.

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• Escritura de los resultados en la memoria principal o en los re$istros.

)ada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de )AU:

dependiendo de la estructura del procesador: ' concretamente de su $rado de

se$mentaci9n. &a duraci9n de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de

relo;: ' nunca podr# ser inferior al tiempo reuerido para realizar la tarea individual

(realizada en un solo ciclo! de ma'or coste temporal. El microprocesador se

conecta a un circuito A&&: normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de

$enerar pulsos a un ritmo constante: de modo ue $enera varios ciclos (o pulsos!

en un se$undo. Este relo;: en la actualidad: $enera miles de me$a8ercios.

!r+uite%tura

El microprocesador tiene una aruitectura parecida a la computadora di$ital.En otras palabras: el microprocesador es como la computadora di$ital porueambos realizan c#lculos ba;o un pro$rama de control. )onsi$uientemente: la8istoria de la computadora di$ital a'uda a entender el microprocesador. El 8izoposible la fabricaci9n de potentes calculadoras ' de muc8os otros productos. Elmicroprocesador utiliza el mismo tipo de l9$ica ue es usado en la unidadprocesadora central ()AU! de una computadora di$ital. El microprocesador esal$unas veces llamado unidad microprocesadora (MAU!. En otras palabras: elmicroprocesador es una unidad procesadora de datos. En un microprocesador se

puede diferenciar diversas partes+

• Encapsulado+ es lo ue rodea a la oblea de silicio en s<: para darle

consistencia: impedir su deterioro (por e;emplo: por oxidaci9n por el aire! 'permitir el enlace con los conectores externos ue lo acoplaran a su z9caloa su placa base.

• Memoria cac8é+ es una memoria ultrarr#pida ue emplea el procesador 

para tener alcance directo a ciertos datos ue ?predeciblemente@ ser#nutilizados en las si$uientes operaciones: sin tener ue acudir a la memoriaRM: reduciendo as< el tiempo de espera para aduisici9n de datos. Hodos

los micros compatibles con A) poseen la llamada cac8é interna de primer nivel o &B> es decir: la ue est# dentro del micro: encapsulada ;unto a él.&os micros m#s modernos ()ore i3:)ore i- :core i:etc! inclu'en también ensu interior otro nivel de cac8é: m#s $rande: aunue al$o menos r#pida: esla cac8é de se$undo nivel o &, e incluso los 8a' con memoria cac8é denivel 3: o &3.

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• )oprocesador matem#tico+ unidad de coma flotante. Es la parte del micro

especializada en esa clase de c#lculos matem#ticos: anti$uamente estabaen el exterior del procesador en otro c8ip. Esta parte est# consideradacomo una parte ?l9$ica@ ;unto con los re$istros: la unidad de control:memoria ' bus de datos.

• Re$istros+ son b#sicamente un tipo de memoria peuea con fines

especiales ue el micro tiene disponible para al$unos usos particulares.5a' varios $rupos de re$istros en cada procesador. Un $rupo de re$istrosest# diseado para control del pro$ramador ' 8a' otros ue no sondiseados para ser controlados por el procesador pero ue la )AU losutiliza en al$unas operaciones: en total son treinta ' dos re$istros.

• Memoria+ es el lu$ar donde el procesador encuentra las instrucciones de los

pro$ramas ' sus datos. Hanto los datos como las instrucciones est#nalmacenados en memoria: ' el procesador las accede desde all<. &a

memoria es una parte interna de la computadora ' su funci9n esencial esproporcionar un espacio de almacenamiento para el traba;o en curso.

• Auertos+ es la manera en ue el procesador se comunica con el mundo

externo. Un puerto es an#lo$o a una l<nea de teléfono. )ualuier parte de lacircuiter<a de la computadora con la cual el procesador necesitacomunicarse: tiene asi$nado un ?número de puerto@ ue el procesador utiliza como si fuera un número de teléfono para llamar circuitos o a partesespeciales.

CONC#UION

  El microprocesador  es uno de los lo$ros m#s sobresalientes del si$lo PP:' 8ace un cuarto de si$lo tal afirmaci9n 8abr<a parecido absurda. Aero cada ao:el microprocesador se acerca m#s al centro de nuestras vidas: for;#ndose un sitioen el núcleo de una m#uina tras otra. "u presencia 8a comenzado a cambiar laforma en ue percibimos el mundo e incluso a nosotros mismos. )ada vez se8ace m#s dif<cil pasar por alto el microprocesador como otro simple producto enuna lar$a l<nea de innovaciones tecnol9$icas.

Nin$una otra invenci9n en la 8istoria se 8a diseminado tan aprisa por todoel mundo o 8a tocado tan profundamente tantos aspectos de la existencia8umana. 5o' existen casi B-:000 millones de microc8ips de al$una clase en uso

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(el euivalente de dos computadoras poderosas para cada 8ombre: mu;er  ' niodel planeta!: cara a esa realidad: uién puede dudar ue el microprocesador nos9lo est# transformando los productos ue usamos. No obstante uereconocemos la penetraci9n del microprocesador en nuestras vidas: 'a estamoscreciendo indiferentes a la presencia de esos miles de m#uinas diminutas ue

nos encontramos sin saberlo todos los d<as. s< ue: antes de ue se inte$re demanera demasiado imperceptible en nuestra diaria existencia: es el momento decelebrar al microprocesador ' la revoluci9n ue 8a ori$inado: para apreciar elmila$ro ue es en realidad cada uno de esos c8ips de silicio diminutos ' meditar acerca de su si$nificado para nuestras vidas ' las de nuestros descendientes.

I#IO-R!*I!

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