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4.7 El Microprocesador
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4.7 El Microprocesador

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  • 1. EL MICROPROCESADOR
  • 2. Microprocesador
    • Circuito integrado que contiene todos los elementos necesarios para conformar una "unidad central de procesamiento" UCP
    • En la actualidad este componente electrónico está compuesto por millones de transistores, integrados en una misma placa de silicio.
  • 3. Disipación de calor
    • Sistema de enfriamiento, que comúnmente es consiste en un disipador de aluminio con un ventilador adosado (conocido como microcooler).
    • Sin esta protección, los microprocesadores podrían sobrecalentarse al punto de estropearse permanentemente.
    • Los microprocesadores actuales, en su gran mayoría, incluyen mecanismos automáticos que miden la temperatura y eventualmente apagan el procesador en caso de detectar sobrecalentamiento.
  • 4. Velocidad y ancho de banda
    • Actualmente se habla de frecuencias de Gigahercios (GHz.), o de Megahercios (MHz.). Lo que supone miles de millones o millones, respectivamente, de ciclos por segundo.
    • El indicador de la frecuencia de un microprocesador es un buen referente de la velocidad de proceso del mismo, pero no el único.
  • 5. CISC vs RISC
    • CISC (complex instruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones complejo.
    • RISC (reduced instruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones reducido.
  • 6. CISC vs RISC
    • Hoy en día está demostrado que el juego de instrucciones reducida RISC da unos resultados mejores de rendimiento
    • La tecnología CISC reduce el número de instrucciones pues en cada instrucción se realizan muchas microinstrucciones, pero esto conlleva una caída del rendimiento pues la unidad de control necesita desentramar cada instrucción en muchas microinstrucciones.
    • Las instrucciones RISC no deben ser descompuestas en microinstrucciones y por tanto se ejecutan más rápido... Según estudios, las instrucciones RISC aunque sean más se ejecutan más rápido.
  • 7. El Overclocking
    • Consiste en subir la velocidad de reloj por encima de la nominal del micro.
    • Esta práctica puede realizarse a propósito o bien haber sido víctima de un engaño, según; en cualquier caso, entraña riesgos para el micro overclockeado .
    • Los micros de una misma clase nacen, en líneas generales, todos iguales. Luego se prueban y se les clasifica con tal o cual velocidad, según la demanda del mercado y lo que se ha comprobado que resisten sin fallo alguno.
    • Esto quiere decir que muchos micros pueden ser utilizados a más velocidad de la que marcan, aunque fuera de especificaciones y por tanto de garantía .
  • 8.
    • Las consecuencias negativas son tres:
    • que no funcione a más velocidad de la marcada (pues nada, se le deja como viene y en paz).
    • Que se estropee (rara vez pasa si se sube de manera escalonada y vigilando si falla).
    • Que funcione pero se caliente (pasará SIEMPRE; al ir más rápido, genera más calor).
  • 9. Solución, ponerle un disipador/ventilador mejor al micro
  • 10. Fabricación de microprocesadores
    • Los microprocesadores se fabrican empleando técnicas similares ( mas precisas ) a los demás circuitos integrados
    • La fabricación económica de microprocesadores exige su producción masiva
    • Sobre la superficie de una oblea de silicio se crean simultáneamente varios cientos de grupos de circuitos.
  • 11.
    • El proceso de fabricación de microprocesadores consiste en una sucesión de deposición y eliminación de capas finísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, hasta que después de cientos de pasos se llega a un complejo "bocadillo" que contiene todos los circuitos interconectados del microprocesador.
    • Para el circuito electrónico sólo se emplea la superficie externa de la oblea de silicio, una capa de unas 10 micras de espesor (unos 0,01 mm, la décima parte del espesor de un cabello humano).
  • 12.  
  • 13. Pasos en la elaboración
    • Creación de la oblea
    • Oxidación : se coloca una capa eléctricamente no conductora, llamada dieléctrico
    • Implantación iónica : se introducen en el silicio impurezas como boro o fósforo para alterar su conductividad
    • Último paso del proceso : implantación de las capas o películas de material empleadas para fabricar el microprocesador
  • 14.
    • Los detalles del circuito pueden llegar a tener un tamaño de sólo 0,25 micras.
  • 15.
    • Los detalles de un microprocesador son tan pequeños y precisos que una única mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos.
    • Las salas empleadas para la fabricación de microprocesadores se denominan salas limpias, porque el aire de las mismas se somete a un filtrado exhaustivo y está prácticamente libre de polvo
  • 16. El futuro de la refrigeración para microprocesadores
    • Descarga de corona, viento iónico o aceleración de fluidos electrostáticos .
    • Consiste en aplicar una corriente de aire que empuje iones cercanos al microchip (o a aquello que queramos enfriar). Los iones empujan el calor hacia fuera haciendo que el componente reduzca su calor, y consecuentemente baje de temperatura.
  • 17. multiprocesadores
    • Problema : los fabricantes de microprocesadores (AMD e Intel) se dieron cuenta que no podían crear chips tan rápidos sin necesitar un elaborado sistema de enfriamiento para disipar el calor generado por los millones de transistores dentro de los mismos.
  • 18. multiprocesadores
    • El Pentium 4 de 3.8 GHz fue el chip más veloz que introdujo Intel al mercado. Hubo quien logró aumentar su frecuencia de reloj a los 4.1 y 5 GHz, ayudados de radiadores a base de agua y otros a base de gases raros (nitrógeno, freón).
  • 19. multiprocesadores
    • La solución : unir dos o más procesadores en un solo chip. Dos microprocesadores a 1.8 GHz requieren sólo la mitad de energía que un micro a 3.6 GHz. Y no sólo eso, también introdujeron una nueva arquitectura, de 64 bits, compatible con la anterior, de 32 bits.
  • 20. multiprocesadores
    • AMD prometió para este 2007 una plataforma para incluir en la tarjeta madre de una PC ya sea 2 multiprocesadores de 4 cores cada uno o 4 chips de 2 cores, para contar en total con 8 microprocesadores, con la capacidad de convertir en tiempo real un video HDTV 720p a otro formato.
    • Intel no se queda atrás. La semana pasada (22 de julio de 2007) puso a la venta sus chips de 4 cores, los "Core 2 Quad Q6700", los cuales convierten archivos de video a formato DivX 40% más rápido que cualquier otro chip en el mercado.
  • 21. Multiprocesadores. Necesidades futuras de procesamiento
    • Las pantallas sensibles al tacto serán muy populares dentro de poco. El calcular la posición de varios dedos en la superficie requiere muchos cálculos -y rápido-.
    • Utilización de la voz para trabajar. Los programas de dictado necesitan poder de cómputo para descifrar nuestras voces.
    • Videoconferencias por medio del Live Messenger y Skype. El comprimir y descomprimir video en tiempo real requiere microprocesadores con mucha velocidad.
    • Es más, el programa iChat de Apple permite deformar el video de una forma cómica, para hacer ver las caras de los participantes como si estuvieran en la "casa de los espejos" de la feria. Esta tarea sería imposible hace un par de años, al menos no en vivo.
  • 22. multiprocesadores
  • 23. Los procesadores quantum del futuro
    • En lugar de los procesadores actuales, que trabajan solamente con dos estados (1 y 0), los procesadores quantum trabajan con qubits, una “superposición” del 1 y el 0 propia de la mecánica cuántica.
    • La gracia de los qubits es que dos de ellos pueden codificar cuatro valores a la vez (00, 01,10 y 11). Cuatro pueden codificar 16 valores, y así exponencialmente, lo que significa que con un número relativamente pequeño de qubits se pueden hacer cálculos enormes...
  • 24.  
  • 25. Los procesadores quantum del futuro
    • PROBLEMA . La superconducción no es precisamente nueva, y el trabajo en lograr los mismos efectos con materiales exóticos que con temperaturas muy bajas están dando resultados interesantes.
    • ¿ Como conseguir un procesador quantum que funcione a temperatura ambiente?
    • Se están haciendo muchos avances en la ventilación y la solución está mucho mas cerca.
  • 26. El futuro
    • Para el 2020, Intel desea lanzar al mercado procesadores de 18 y 16 núcleos e incluso se vería la posibilidad de regresar a procesadores mononúcleo gracias al desarrollo de nuevos tipos de transistores que llegarían a las inauditas frecuencias de 20 y hasta 50 ghz lo cual evitaría la necesidad de paralelizar el procesador en dos o más núcleos.