Reparacion de Ordenadores

El microprocesador, es un chip, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que tenga encomendado el chip.

Los microprocesadores, tienen forma de cuadrado o rectángulo negro o verde, y se instalan sobre un elemento llamado zócalo (socket en inglés) ó soldados en la placa ó instalado dentro de una especie de cartucho que se conecta a la placa base (aunque el chip en sí está soldado en el interior de dicho cartucho).

Debido a la extrema dificultad de fabricar componentes electrónicos que funcionen a las inmensas velocidades de MHz habituales hoy en día, todos los microprocesadores tienen 2 velocidades:

• Velocidad interna: la velocidad a la que funciona el microprocesador internamente (200, 333, 450,… 800 Mhz… 1, 2.4, 3.4 Mhz).

• Velocidad externa o del bus: o también “velocidad del FSB”; la velocidad a la que se comunican el microprocesador y la placa base (motherboard), para poder abaratar el precio de ésta. Típicamente, 66, 100, 133, 400, 533, 800 y 1066 MHz.

Un procesador, también llamado microprocesador o CPU (“Central Processing Unit”), es la unidad central de cálculo de cada ordenador. Es el corazón y el cerebro del equipo. Los procesadores son productos muy complejos de alta tecnología con millones de transistores sobre una superficie más pequeña.

Se fabrican en espacios sellados y protegidos mediante un complicado proceso de fotolitografía; después son sometidos a pruebas intensivas y finalmente son insertados en una pequeña carcasa. De esta forma pueden conectarse fácilmente a una placa base (motherboard). La velocidad de trabajo de un procesador está determinada por la estructura interna y también por su frecuencia. Ésta varía entre unos pocos megahercios hasta algunos gigahercios.

El Microprocesador o CPU (Unidad de Central de Proceso) se encarga de realizar las tareas fundamentales: Operaciones aritméticas, direccionamiento de memoria, gestión de instrucciones de un programa y control del transporte de los datos a través de los buses. Físicamente, el microprocesador es un circuito integrado o Chip que se instala en la tarjeta madre del ordenador.

Un microprocesador está formado por dos elementos interconectados entre sí. Por una parte la Unidad de Aritmética y Lógica o ALU (Aritmethic-Logic Unit), que ejecuta las operaciones aritméticas y lógicas. Y por otra varios registros que se utilizan para el almacenamiento temporal de datos.

Como mínimo deben existir dos registros. Una donde se almacena la instrucción que se está ejecutando en un momento dado. Y otro registro, llamado puntero de Instrucciones (IP: Instruction Pointer), que almacena la dirección de la próxima instrucción que va a ejecutar.

La importancia del microprocesador es vital en un sistema. Todas las Instrucciones del programa que está ejecutando, todos los caracteres que visualiza el monitor o imprime en su impresora y, absolutamente todos los datos, tienen que pasar por el microprocesador para ser ejecutados.

Entonces diríamos que el microprocesador es el elemento indispensable, ya que este controla la transferencia de la Información, datos, instrucciones, señales de control, direcciones; por él pasa toda la información que se va procesar.

 

Características de un microprocesador

Longitud de la palabra procesada: Las longitudes de palabra más comunes de los microprocesadores son de 32 y 64 bits.

Capacidad de memoria: Esta característica está potencialmente relacionada con la longitud de la palabra procesada. La capacidad máxima accesible por un microprocesador viene marcada por sus posibilidades de direccionamiento.

Velocidad de ejecución de las instrucciones: Se denomina ciclo de instrucción al tiempo que invierte un microprocesador en ejecutar completamente una instrucción, con esta característica queda determinada la velocidad de ejecución de un microprocesador.

Registros especiales: La mayoría disponen de un único acumulador en la Unidad Aritmética y Lógica; no obstante, existen microprocesadores que incluyen dos acumuladores, con lo que se amplía su potencia y velocidad de operación.

Capacidad de interrupción: La ejecución de un programa puede ser interrumpida en algunas circunstancias. Una característica básica del microprocesador es la capacidad de recibir y gestionar determinado número de interrupciones. Mediante estas interrupciones se pueden establecer las comunicaciones necesarias, tanto con el usuario como de otras unidades del computador, sin que ello afecte a la correcta ejecución del programa en curso.

Familia de circuitos complementarios: La necesidad de complementar la operatividad del microprocesador, exige el empleo de una serie de circuitos integrados adaptables al mismo.

Ventajas de los microprocesadores

Estos requieren pocos componentes, representan una solución de bajo coste y ofrecen mucha flexibilidad en la programación.

Menor Componentes: El pequeño número de componentes que necesita un sistema de microprocesador redundan en varias ventajas:

- Volumen reducido y miniaturización (portabilidad) del sistema.

- Consumo reducido.

- Disipación reducida.

- El reducido número de interconexiones redundan en un incremento de la fiabilidad.

Menor coste: Las características anteriores redundan en un coste sustancialmente inferior.

Programabilidad: Las ventajas esenciales de la programación son las de simplificar el diseño y reducir el tiempo de desarrollo.

Partes de un microprocesador

En un micro podemos diferenciar diversas partes:

Las principales partes de un microprocesador son: La Unidad Aritmética y lógica (ALU), La Unidad de control, la unidad de punto flotante (FPU), La unidad de Cache (CU), La unidad de Interprete de bus (BUI).

El encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo por oxidación con el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplarán a su zócalo o a la placa base.

La memoria caché: una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera.

El coprocesador matemático: o, más correctamente, la FPU (Floating Point Unit, Unidad de coma Flotante).

¿De que esta hecho un microprocesador?

Muchos piensan que el microprocesador es esa pieza cuadrada o rectangular con muchos pines (agujas), que cabe exactamente en el módulo (socket) del microprocesador en la tarjeta principal (mainboard), cuando en realidad es esa sólo la envoltura que contiene al microprocesador. El microprocesador en sí es un chip (circuito integrado) de cristal de silicona, de apenas 2 centímetros cuadrados. La envoltura sirve tanto para proteger al microprocesador de contaminantes (por ejemplo, el aire) como para hacer que encaje, por medio de sus pines, con los circuitos del mainboard, y por consecuencia, al sistema como un todo. Los millones de interruptores electrónicos (transistores) incorporados en el microprocesador, necesitan de un entorno cuidadosamente controlado, dentro del cual pueden funcionar correctamente.

Aunque la mayoría de microprocesadores están hechos de silicona, también pueden hacerse con cualquier material semiconductor que pueda ser fabricado en piezas de alta calidad y del tamaño necesario.

La disponibilidad de la silicona es abundante y gracias a su uso universal, resulta muy económica, lo que hace que sea el material más popular. La silicona resulta muy funcional porque puede formar cristales grandes, uniformes y de alta calidad. Cada cristal mide de 20 a 25 centímetros, lo que permite a los fabricantes cortarlo en tantos chips como sea posible. Los cristales son cortados en lonjas de menos de un milímetro de espesor. Estas lonjas, llamadas wafers (obleas), son tratadas químicamente antes de ser cortadas en chips individuales.

El proceso de aplicar físicamente al chip el diseño lógico del microprocesador se llama fotolitografía. En este proceso, los transistores y pequeños alambres se construyen sobre el chip en series de 10 o más capas (llamadas máscaras). Una vez completadas estas series, el chip pasa por un control de calidad muy exigente, para asegurarse que los transistores y alambres estén en su sitio y funcionando correctamente, recién entonces se coloca el chip dentro de su envoltura.

La envoltura no sólo sirve para proteger al chip, sino también, disipa el calor y permite al microprocesador conectarse al mainboard. Esta envoltura ha cambiado considerablemente a través de los años, con nuevos adoptados por los diferentes diseños del microprocesador.

¿Quiénes son los principales fabricantes de Microprocesadores?

Los Principales fabricantes de microprocesadores son: Intel, NEC, AMD (Avanced Micro Devices), Cyrix, Chip & Technologies, Texas Intruments, Power PC y Motorola 68xxx que se implementan en los Macintosh.