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jueves, 24 de noviembre de 2016


EL MICROPROCESADOR



Que es un procesador

El procesador de una computadora es el dispositivo de hardware que puede tener diversas propiedad, la unidad central de procesamiento o CPU, conocido como ‘’ cerebro’’ del sistema.
El hardware suele ser un chip de distintos tipos, formando múltiples microprocesadores en conexión, un microprocesador típico se compone de registros, unidad de control, unidad aritmética- lógica, entre otras.
Las partes internas de un procesador son los núcleos, cache, controladores de memoria, tarjeta gráfica y otros elementos.

El núcleo,.  es un procesador en  reducción de un objeto de dimensiones reducidas que forma las partes de varias conexiones y les permite trabajar con más de una aplicación.

El caché.-  es una memoria de la cámara que almacena el acceso con frecuencia y que poseen los ordenadores del sistema más importante en el interior de una computadora que está dividido por varios elementos, como la memoria principal que se utiliza con más frecuencia.

La memoria caché.-  es la más cercana al micro ya que se encuentra en su interior y se utiliza para mejorar la rapidez del acceso de la memoria que se encuentra organizada en varios niveles mucho más lento y rápido que el anterior.

El controlador de memoria.-  es un circuito digital que se encarga de hacer los trámites del flujo de datos entre el procesador y la memoria.

Tarjeta gráfica.- es la tarjeta de defunción para una computadora, encargada de someter una sustancia a un proceso de elaboración de datos.

Funciones del procesador

Los procesadores tienen, principalmente, dos tipos de funciones en la actualidad:

1.  Como Circuito Físico Programable: Un procesador permite sustituir a los viejos subsistemas de componentes físicos (válvulas) o de circuitería cableada (mazos de cables que conectan diferentes componentes en equipos electrónicos, industriales, etc.) dentro de sistemas informáticos más complejos.

2. Como Procesador Central de una Computadora es el motor de la Unidad Central de Proceso, encargándose de: - Manejar la memoria. - Controlar el flujo de información en el sistema informático. - Realizar las operaciones básicas sobre los datos Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el procesador está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad de coma flotante.

Además se compone de elementos cuya naturaleza es exclusivamente electrónica (circuitos).El procesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:
  • Prefetch: prelectura de la instrucción desde la memoria principal.
  • Fetch: envío de la instrucción al decodificador
  • Decodificación de la instrucción: es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.
  • Ejecución: lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.
  • Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.

Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual, realizada en un solo ciclo, de mayor coste temporal. El procesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos o pulsos en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de megahercios.

Modelo de Procesadores

Procesadores tipo Atom.- Los procesadores Intel Atom son procesadores de bajo consumo energético y están diseñados para usarse en netbooks y otros dispositivos de cómputo especializados en redes, es decir, en máquinas en donde la vida útil de la batería, así como el consumo de energía, son más importantes que el poder de procesamiento en sí.

Celeron.- Estos procesadores están diseñados para su uso en computadoras de escritorio o P.C. de escritorio, enfocadas al uso familiar principalmente para actividades de navegación web y cómputo básico o no especializado.

Pentium.- Pentium ha sido usado como nombre para varias generaciones diferentes de procesadores. Los procesadores Pentium de la generación actual son procesadores de dobles núcleos energéticamente eficientes y diseñados para computadoras de escritorio.

Procesadores Core.- Son todos los procesadores que poseen más de un núcleo, el cual se denomina Core, existen dos clases, mismas que se denominan Core i7 y Core 2 Dúo, que varían en la cantidad de Cores o núcleos de procesamiento.

Xeon e Itanium.- Son procesadores especializados en máquinas que su trabajo principal es la red, son especiales para uso de servidores. Estos procesadores se identifican por tener tres indicadores especiales la letra X, (para especificar que se trata de un procesador de alto desempeño), la letra E (indicando que es un procesador de rack optimizado, y la letra L (que indica que se trata de un CPU optimizado al uso de energía).

Tipos de procesador según la cantidad de núcleos

Procesadores de un solo núcleo.- Los procesadores de un solo núcleo, son ejemplo los procesadores 286, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III.

Procesadores de dos núcleos.- Los procesadores de dos núcleos actúan cooperando en cierta medida al distribuirse los diversos procesos entre cada uno de los dos núcleos, agilizando el rendimiento del procesador.

Procesadores de 4 núcleos.- Son procesadores que en un solo Kit de procesador, poseen cuatro unidades físicas de procesamiento de datos, lo que agiliza los trabajos.


Procesadores multinúcleos.- En esta categoría entran procesadores tales como los de 12 y 16 núcleos, que gracias a la combinación de estos núcleos de procesamiento se distribuyen entre sí, la carga del trabajo.

FUNCIONAMIENTO DEL ORDENADOR

¿Cómo funcionan el ordenador?
Computadores actuales no tienen en su interior mecanismos o ruedas con dientes, sino un laberinto de microscópicos transistores que reaccionan ante los impulsos eléctricos que pasan por sus circuitos y que tienen solo dos posiciones, que corresponden a las cifras empleadas por el sistema binario, ceros y unos.
Si bien las instrucciones en las primeras máquinas debían ser ingresadas en ceros y unos, los computadores actuales son capaces de transformar las palabras, números e instrucciones que ingresamos a bits (dígitos binarios). Así, cada computador debe traducir uno o más lenguajes en código binario para poder funcionar.
Los programas o softwares son el conjunto de instrucciones que le dicen al computador qué debe hacer. Sin ellos, el computador es una máquina inútil.

¿Qué ocurre cuando encendemos el ordenador?

Cuando encendemos el ordenador, la corriente eléctrica (1) 

Llega al transformador de fuerza o potencia (2).

A través del conector (3) el transformador distribuye las diferentes tensiones o voltajes de trabajo a la placa base, incluyendo el microprocesador o CPU (4).}

Inmediatamente que el microprocesador recibe corriente, envía una orden al chip de la memoria ROM del BIOS (5) (Basic Input/Output System – Sistema básico de entrada/salida), donde se encuentran grabadas las rutinas del POST ( Power-On Self-Test – Autocomprobación diagnóstica de encendido) o programa de arranque.

Si no existiera el BIOS conteniendo ese conjunto de instrucciones grabadas en su memoria, el sistema informático del ordenador no podría cargar en la memoria RAM la parte de los ficheros del Sistema Operativo que se requieren para iniciar el arranque y permitir que se puedan utilizar el resto de los programas instalados.

Una vez que el BIOS recibe la orden del microprocesador, el POST comienza a ejecutar una secuencia de pruebas diagnósticas para comprobar sí la tarjeta de vídeo (6), la memoria RAM (7), las unidades de discos [disquetera si la tiene, disco duro (8), reproductor y/o grabador de CD o DVD], el teclado, el ratón y otros dispositivos de hardware conectados al ordenador, se encuentran en condiciones de funcionar correctamente.

Cuando el BIOS no puede detectar un determinado dispositivo instalado o detecta fallos en alguno de ellos, se oirán una serie sonidos o pitidos y aparecerán en la pantalla del monitor mensajes de error, indicando que hay problemas. En caso que el BIOS no detecte nada anormal durante la revisión, se dirigirá al boot sector (sector de arranque del disco duro) para proseguir con el arranque del ordenador.

Durante el chequeo previo, el BIOS  va mostrando en la pantalla del monitor diferentes informaciones con textos en letras blancas y fondo negro.



Glosario:
  • BIOS - (Basic Input/Output System – Sistema básico de entrada/salida)
  • POST - (Power-On Self-Test – Autocomprobación diagnóstica de encendido)
  • RAM – (Random Access Memory ‘memoria de acceso aleatorio’)
  • ROM – (Read Only Memory ‘memoria de solo lectura’) 



GENERACIÓN DEL COMPUTADOR

Primera Generación (1951-1958)

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Durante la II Guerra Mundial (1939 – 1945), un equipo de científicos y matemáticos que trabajan en Bletchley Park, al norte de Londres, crearon lo que se considero el primer ordenador digital totalmente electrónico: el Colossus. Hacia diciembre 1943 el Colossus, que incorporaban 1500 válvulas o tubos de vacío, era ya operativo.


Estas máquinas tenían las siguientes características:
  • Usaban tubos al vacío para procesar información.
  • Usaban tarjetas perforadas para entrar los datos y los programas.
  • Usaban cilindros magnéticos para almacenar información e instrucciones internas.
  • Eran sumamente grandes, utilizaban gran cantidad de electricidad, generaban gran cantidad de calor y eran sumamente lentas.
  • Se comenzó a utilizar el sistema binario para representar los datos.
  • En esta generación las máquinas son grandes y costosas (de un costo aproximado de 10,000 dólares).

Segunda Generación (1958-1964)


En esta generación las computadoras se reducen de tamaño y son de menor costo. Aparecen muchas compañías y las computadoras eran bastante avanzadas para su época como la serie 5000 de Burroughs y la ATLAS de la Universidad de Manchester. Algunas computadoras se programaban con cintas perforadas y otras por medio de cableado en un tablero.

Características de esta generación:
  • Usaban transistores para procesar información.
  • Los transistores eran más rápidos, pequeños y más confiables que los tubos al vacío.
  • 200 transistores podían acomodarse en la misma cantidad de espacio que un tubo al vacío.
  • Usaban pequeños anillos magnéticos para almacenar información e instrucciones.
  • Cantidad de calor y eran sumamente lentas.
  • Se mejoraron los programas de computadoras que fueron desarrollados durante la primera generación.
  • Se desarrollaron nuevos lenguajes de programación como COBOL y FORTRAN, los cuales eran comercialmente accsesibles.
Tercera Generación (1964-1971)



La tercera generación de computadoras emergió con el desarrollo de circuitos integrados (pastillas de silicio) en las que se colocan miles de componentes electrónicos en una integración en miniatura.
Las computadoras nuevamente se hicieron más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran energética mente más eficientes. El ordenador IBM-360 dominó las ventas de la tercera generación de ordenadores desde su presentación en 1965.

Características de está generación:
  • Se desarrollaron circuitos integrados para procesar información.
  • Se desarrollaron los "chips" para almacenar y procesar la información. Un "chip" es una pieza de silicio que contiene los componentes electrónicos en miniatura llamados semiconductores.
  • Los circuitos integrados recuerdan los datos, ya que almacenan la información como cargas eléctricas.
  • Surge la programación.
  • Las computadoras pueden llevar a cabo ambas tareas de procesamiento o análisis matemáticos.
  • Emerge la industria del "software".

Cuarta Generación (1971-1988)


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Aparecen los microprocesadores que es un gran adelanto de la microelectrónica, son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante. Las microcomputadoras con base en estos circuitos son extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se extiende al mercado industrial.
Aquí nacen las computadoras personales que han adquirido proporciones enormes y que han influido en la sociedad en general sobre la llamada "revolución informática".

Características de está generación:
  • Se desarrolló el microprocesador.
  • Se colocan más circuitos dentro de un "chip".
  • Cada "chip" puede hacer diferentes tareas.
  • Un "chip" sencillo actualmente contiene la unidad de control y la unidad de aritmética/lógica.
  • El tercer componente, la memoria primaria, es operado por otros "chips".
  • Se reemplaza la memoria de anillos magnéticos por la memoria de "chips" de silicio.
  • Se desarrollan las computadoras personales o PC.
  • Se desarrollan las supercomputadoras.


 Quinta Generación (1983 al presente)
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En vista de la acelerada marcha de la microelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea de poner también a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras. Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computación, en la que se perfilan dos líderes que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control especializados.

Característica de esta generación 
  • Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC.
  • Se desarrollan las supercomputadoras.
  • Inteligencia artificial
  • Robótica
  • Redes de comunicaciones