Electronica

MICROPROCESADORES

Álvaro Necochea Muñoz

Configuración de Unidades de control o Microcomputadores

INTRODUCCIÓN

Los microcomputadores están constituidos por la combinación de circuitos integrados de diferentes niveles de integración y diversa aplicación, básicamente divididos en tres partes:

* CPU (CENTRAL PROCESSING UNIT)
* MEMORIAS DE PROGRAMA
* UNIDADES I/O (PROCESASEÑALES DE ENTRADA Y SALIDA)

La CPU o microprocesador es un chip de una escala de integración alta (LSI, VLSI) encargado de ejecutar instrucciones, este recibe los datos de la interfase y los procesa de acuerdo al contenido de las memorias de programa para entregar ordenes a los dispositivos de salida a través de la interfase. Un microprocesador por sí sólo no es funcional, siempre forma partede un microcomputador.

Las memorias semiconductoras posibilitan el registro, almacenaje, recuperación y lectura de datos. Estas memorias utilizan propiedades físicas (histéresis) para reconocer o comparar estados opuestos (información binaria), estos estados pueden ser “cargado” o “no cargado”. En estas se utilizan configuraciones especiales en las uniones de los cristales de silicio ya sea connitruro de silicio o metal. Las memorias se dividen en dos grandes grupos “transitorias” o “no transitorias” (volátil y no volátil).

Las UNIDADES I/O (In Out o Entrada y Salida), son la encargadas de recoger las señales que emiten dispositivos de entrada, que son sensores, y traducir estas señales a un lenguaje que la CPU pueda interpretar, como ya sabemos los circuitos integrados sólo manejanlenguaje binario. Además envían señales a los actuadores, de acuerdo a las instrucciones de la misma CPU. Estas unidades se conocen como unidades de interfase y pueden procesar señales análogas a digitales (conversor A/D) y viceversa (conversor D/A).

Para representar los microcomputadores y entender su forma de operar se utilizan modelos en bloques simples que nos permiten identificar suestructura y lógica de forma rápida y sencilla, como se aprecia en la figura 1.
Figura 1: Configuración en bloque.

I.- MICROPROCESADORES Y MEMORIAS LÓGICAS

Los microprocesadores y memorias lógicas son circuitos electrónicos integrados I.C. (Integrated Circuit) construidos en forma de capas de silicio sometidas a un proceso de oxidación y dopaje que permite configurar en un pequeño elementollamado CHIP una gran cantidad de componentes activos y pasivos. Son conocidos como Circuito Integrado Monolítico (Mono = Uno; Lithos = Piedra), como característica son desarrollados sobre un plano único por lo que se habla de tecnología planar, sobre este plano se configuran capas con distintos estados de dopaje, debido a esta configuración los sustratos de fabricación reciben el nombre de “obleas”cuyas dimensiones son de 20cm de diámetro o más y unos 0.2 a 0.3 mm de espesor.

I a.- Proceso de Fabricación
Para la fabricación de los IC se emplean láminas de silicio puro o bien de silicio ya dopado. Las capas de silicio forman los elementos del sistema así como el Sustrato o Cuerpo en el que se construye el circuito integrado. Estas capas son sometidas a tres tipos de procesos para formarlos distintos niveles de dopaje, estos procesos son el epitaxial, de difusión, y el de Implantación de Iones.
Figura 2: Proceso planar
En primer lugar se oxida en su parte superior formando una capa de SiO2, esta capa es cubierta por una resina fotosensible que a su vez es cubierta por una placa fotográfica (2) que permite el paso de luz UV sólo en un área, al retirar la placa fotográfica laresina que no fue expuesta a los rayos UV permanece en su lugar el resto ha desaparecido (4), en este paso se elimina la capa de oxido de silicio por medio de un ácido, al eliminar la resina restante se obtiene una placa de silicio parcialmente cubierta de SiO2 que al ser expuesta a una impureza dopante como As este penetrará sólo en el área no cubierta por la capa de SiO2. Este proceso se repetirá...