Introducción de microprocesador – Part 1

Un microprocesador es una parte importante de la arquitectura de una computadora sin la cual no podrá realizar nada en su computadora. Es un dispositivo programable que toma una entrada, realiza algunas operaciones aritméticas y lógicas sobre ella y produce la salida deseada. En palabras simples, un microprocesador es un dispositivo digital en un chip que puede obtener instrucciones de la memoria, decodificarlas, ejecutarlas y dar resultados. 

Conceptos básicos del microprocesador: 
un microprocesador toma un montón de instrucciones en lenguaje de máquina y las ejecuta, diciéndole al procesador lo que tiene que hacer. El microprocesador realiza tres cosas básicas mientras ejecuta la instrucción: 

1. Realiza algunas operaciones básicas como suma, resta, multiplicación, división y algunas operaciones lógicas utilizando su Unidad Aritmética y Lógica (ALU). Los nuevos microprocesadores también realizan operaciones en números de coma flotante. 
    
2. Los datos en los microprocesadores pueden moverse de un lugar a otro. 
    
3. Tiene un registro de contador de programa (PC) que almacena la dirección de la siguiente instrucción en función del valor de la PC, el microprocesador salta de un lugar a otro y toma decisiones. 
    

Una estructura típica de microprocesador se ve así. 

Velocidad de reloj de diferentes microprocesadores: 

• Microprocesador de 16 bits – 

8086: 4.7MHz, 8MHz, 10MHz

8088: more than 5MHz

80186/80188: 6MHz

80286: 8MHz 

• Microprocesador de 32 bits – 

INTEL 80386: 16MHz to 33MHz

INTEL 80486: 16MHz to 100MHz

PENTIUM: 66MHz 

• Microprocesador de 64 bits – 

INTEL CORE-2: 1.2GHz to 3GHz

INTEL i7: 66GHz to 3.33GHz

INTEL i5: 2.4GHz to 3.6GHz

INTEL i3: 2.93GHz to 3.33GHz 

No tenemos ningún microprocesador de 128 bits en funcionamiento en la actualidad, una de las razones de esto es que estamos muy lejos de agotar el espacio de direcciones de 64 bits, lo usamos a una velocidad constante de aproximadamente 2 bits cada 3 años. . En la actualidad, solo hemos utilizado 48 bits de 64 bits, entonces, ¿por qué requerir un espacio de direcciones de 128 bits? Además, el microprocesador de 128 bits sería mucho más lento que el microprocesador de 64 bits. 

Tipos de procesador: 

• Computadora de conjunto de instrucciones complejas (CISC): 
  CISC o computadora de conjunto de instrucciones complejas es una arquitectura de computadora en la que las instrucciones son tales que una sola instrucción puede ejecutar múltiples operaciones de bajo nivel como cargar desde la memoria, almacenar en la memoria o una operación aritmética, etc. tiene múltiples Nodes de direccionamiento dentro de una sola instrucción. CISC hace uso de muy pocos registros. 

  Ejemplo: 

1. Intel 386 
2. Intel 486
3. Pentium
4. Pentium Pro
5. Pentium II
6. Pentium III
7. Motorola 68000
8. Motorola 68020
9. Motorola 68040 etc. 

• Computadora con conjunto de instrucciones reducido (RISC): 
  RISC o computadora con conjunto de instrucciones reducido es una arquitectura de computadora donde la instrucción es simple y está diseñada para ejecutarse rápidamente. Las instrucciones se completan en un ciclo de reloj, esto se debe a la optimización de las instrucciones y la canalización (una técnica que permite la ejecución simultánea de partes o etapas de instrucciones para procesar las instrucciones de manera más eficiente). RISC utiliza múltiples registros para evitar grandes interacciones con la memoria. Tiene pocos Nodes de direccionamiento. 

  Ejemplo: 

1. IBM RS6000
2. MC88100
3. DEC Alpha 21064
4. DEC Alpha 21164 
5. DEC Alpha 21264 

• Computación de instrucciones explícitamente paralelas (EPIC): 
  EPIC o Computación de instrucciones explícitamente paralelas permite que las computadoras ejecuten instrucciones en paralelo usando compiladores. Permite la ejecución de instrucciones complejas sin utilizar frecuencias de reloj más altas. EPIC codifica su instrucción en paquetes de 128 bits. cada paquete contiene tres instrucciones codificadas en 41 bits cada una y un campo de plantilla de 5 bits (contiene información sobre los tipos de instrucciones en un paquete y qué instrucciones se pueden ejecutar en paralelo). 

  Ejemplo: 

1. IA-64 (Intel Architecture-64)