Microprocesadores

Arquitectura de Procesadores I

Introducción a los microprocesadores

Historia
Que es un microprocesador ? Es un circuito digital generalmente bastante complejo que realiza procesamiento de datos, las operaciones que se llevan a cabo durante dicho procesamiento son controladas por lo que se denomina un programa, este último, es el que le indica al microprocesador exactamente que es lo quetiene que hacer, por ejemplo, leer un dato de un teclado y mandarlo a una pantalla de cristal liquido o tomar dos valores de la memoria, sumarlos y poner este resultado en la misma.

Figura 1: Oblea

Los microprocesadores han cambiaron la forma en las que se realizaban las operaciones de tratamiento de información, y desde que aparecieron en los años 70 no han dejado de evolucionar, el primermicroprocesador fue el 4004 desarrollado por Intel el cual era muy limitado pues sólo sumaba y restaba datos de 4 bits. El 4004 fue el microprocesador que le dio vida a una de las primeras calculadoras electrónicas. Intel lanzo posteriormente, en 1971 el 8008, el que sería el primer microprocesador de 8 bits, luego en 1973 saca al mercado el 8080, microprocesador que se utilizaría Figura 2: El 4004en la construcción de las primeras computadoras para el hogar, el aspecto físico de este procesador se muestra en la figura . Unos años después, en 1978, Intel lanzó el famoso 8086 y un año y medio más tarde el 8088 con los cuales se puso en el mercado Figura 3: El 8080 el IBM PC que apareció en 1982, con esto Intel estaría en la mayoría de computadores personales hasta llegar al

Arquitecturade Procesadores I Pentium IV que es ampliamente utilizado en los computadores de escritorio actuales (2006). En la tabla siguiente se muestra la evolución histórica de los procesadores de Intel:

Nombre

Fecha Transistores

Tecnología Frecuencia Ancho de de del reloj los datos fabricación 6 3 1.5 1.5 1 0.8 2 MHz 5 MHz 6 MHz 16 MHz 25 MHz 60 MHz 8 bits 16 bits 8-bit bus 16 bits 32 bits 32bits 32 bits 64-bit bus 32 bits 64-bit bus 32 bits 64-bit bus 32 bits 64-bit bus 32 bits 64-bit bus

MIPS

8080 8088 80286 80386 80486 Pentium

1974 1979 1982 1985 1989 1993

6,000 29,000 134,000 275,000 1,200,000 3,100,000

0.64 0.33 1 5 20 100

Pentium II

1997

7,500,000

0.35

233 MHz

~300

Pentium III

1999

9,500,000

0.25

450 MHz

~510

Pentium 4 Pentium 4"Prescott"

2000

42,000,000

0.18

1.5 GHz

~1,700

2004

125,000,000

0.09

3.6 GHz

~7,000

Arquitectura: Características de un sistema que son visibles por el programador e influyen de manera directa en la forma en la que se ejecuta un programa. Organización: Las unidades funcionales y las interconexiones que existen entre ellos para realizar una arquitectura.Arquitectura de Procesadores I

Organizaciones
Existen hoy en día varios tipos de organizaciones, las más conocidas son Harvard y Von Neumann.

Von Neumann. Consiste de 5 componentes básicos:
• • • • •

Unidad de memoria. Unidad de Entrada. Unidad de Salida. Unidad aritmético – lógica. Unidad de control.

Figura 4: Organización Von Neumann

Se fundamenta en:
• • •

Concepto de programaalmacenado. Programa y datos en la misma memoria. Los Programas se manejan como datos ( dando lugar a la aparición de los compiladores y los sistemas operativos).

Arquitectura de Procesadores I

Este modelo original ha sido modificado en lo que se llama organización basada en buses, tal y como se muestra a continuación.

La anterior organización es la que se mantiene aunque con algunosrefinamientos en los computadores actuales. Hardvard Esta organización es muy parecida a la Von Neumann, con la diferencia que existen buses separados para los diferentes elementos del sistema.

Arquitecturas.
Las mas ampliamente difundidas son: Risc, Conjunto reducido de instrucciones. Son procesadores con instrucciones simples y cortas, dando como resultado una gran velocidad de ejecución....