Una nueva era para los microprocesadores

EFEFUTURO.- Los dispositivos electrónicos podrían ser pronto el doble de inteligentes gracias a un nuevo microprocesador desarrollado por IBM cuatro veces más potente que los actuales y capaz de albergar 20.000 millones de transistores en un artefacto del tamaño de una uña.

Sede corporativa de Intel en Santa Clara, California, Estados Unidos. EFE/John G. Mabanglo

Cada nueva generación de “chips” se define por el tamaño mínimo de sus componentes esenciales y en el caso del de IBM el tamaño es de 7 nanómetros, frente a los 14 nanómetros de los microprocesadores más avanzados de Intel.

Los transistores de estos nuevos “chips”, desarrollados en un laboratorio de Nueva York, todavía en fase de prototipo y que la empresa dio a conocer esta semana, son mil veces más pequeños que un glóbulo rojo y más finos que un cabello.

Esos transistores son el equivalente en la informática a las neuronas cerebrales y hacen posible que los ordenadores realicen, en poco tiempo, tareas y cálculos enormemente complejos.

Su invención hace alrededor de medio siglo por John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley revolucionó la informática e hizo posible que los ordenadores, las cámaras fotográficas, los teléfonos y los reproductores musicales estén condensados ahora en un solo dispositivo: el teléfono inteligente.

Ese avance imparable del poder computacional ha permitido desarrollar una generación de teléfonos inteligentes más potentes que el ordenador que puso al hombre en la Luna en julio de 1969 y confirma la validez de la conocida como “Ley de Moore”.

Gordon Moore fue uno de los cofundadores de Intel, la mayor empresa de microprocesadores del mundo, y predijo, en 1965, que la cifra de diminutos interruptores eléctricos en cada “chip”, los transistores, se duplicaría alrededor de cada dos años.

Su vaticinio resultó ser certero aunque los desafíos planteados por la producción de unos microprocesadores cada vez más minúsculos llevó a algunos ingenieros a pronosticar que la Ley de Moore dejaría de cumplirse en esta década.

El anuncio de IBM ha dejado sin validez a esos vaticinios y permite augurar que el avance exponencial de la tecnología continuará en los próximos años.

“Todavía no es un producto real pero es un gran ejemplo de que la Ley de Moore continúa y muestra el potencial para que los teléfonos, las tabletas, los ordenadores e incluso los automóviles sean el doble de inteligentes sin consumir más energía”, dijo en declaraciones a la cadena de televisión ABC Patrick Moorhead, de la firma de análisis tecnológico Moor Insights & Strategy.

Almacenamiento

Cómo Los MicrosAlmacenan Información en Discos

Un dispositivo de almacenamiento computacional es un dispositivo que es capaz de almacenar datos o cualquier tipo de información. Históricamente se ha usado el papel como método más común, pero actualmente es posible almacenar digitalmente en un disco compacto por ejemplo, los datos que cabrían en miles de carpetas archivadas. A lo largo de la historia se ha buscado el camino al conocimiento y sus consecuencias de encontrar el sistema más pequeño físicamente y con más capacidad para almacenar más datos y tratarlos rápidamente.

El circuito integrado se desarrolló por primera vez en 1959 por el ingeniero Jack S. Kilby justo meses después de haber sido contratado por la firma Texas Instruments. Se trataba de un dispositivo de germanio que integraba seis transistores en una misma base semiconductora para formar un oscilador de rotación de fase. En el año 2000, Kilby obtuvo el Premio Nobel de Física por la contribución de su invento al desarrollo de la tecnología.

Por más informativa y veloz que sea la memoria de una computadora, la RAM tendrá una desventaja fatal: es volátil. Exceptuando muy pocos, los chips de memoria pierden las informaciones almacenadas cuando se desconecta la computadora. Todo el esfuerzo colocado en un proyecto anual, en un informe contable o en la escritura del “gran drama argentino” se perderá, si la electricidad requerida por los transistores de la RAM falta, aunque sólo sea por una fracción de segundo. Hay diversas formas de obtener almacenamiento permanente de los programas de
la computadora y de los trabajos que con ellos se generen, almacenamiento que permanecerá intacto por más que la electricidad se corte.

CISCS Y RISC

Historia de los microprocesadores

 CISCS

Este tipo de arquitectura dificulta el paralelismo entre instrucciones, por lo que, en la actualidad, la mayoría de los sistemas CISC de alto rendimiento implementan un sistema que convierte dichas instrucciones complejas en varias instrucciones simples del tipo RISC, llamadas generalmente microinstrucciones.

Los CISC pertenecen a la primera corriente de construcción de procesadores, antes del desarrollo de los RISC. Ejemplos de ellos son: Motorola 68000, Zilog Z80 y toda la familia Intel x86, AMD x86-64 usada en la mayoría de las computadoras personales actuales.

Hay que hacer notar, sin embargo que la utilización del término CISC comenzó tras la aparición de los procesadores RISC como nomenclatura despectiva por parte de los defensores/creadores de éstos últimos. Véase Retrónimo.

RISC

En arquitectura computacional, RISC (del inglés Reduced Instruction Set Computer, en español Computador con Conjunto de Instrucciones Reducidas) es un tipo de diseño de CPU generalmente utilizado en microprocesadores o microcontroladores con las siguientes características fundamentales:

1. Instrucciones de tamaño fijo y presentadas en un reducido número de formatos.
2. Sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos.

Además estos procesadores suelen disponer de muchos registros de propósito general.

El objetivo de diseñar máquinas con esta arquitectura es posibilitar la segmentación y el paralelismo en la ejecución de instrucciones y reducir los accesos a memoria. Las máquinas RISC protagonizan la tendencia actual de construcción de microprocesadores. PowerPC, DEC Alpha, MIPS, ARM, SPARC son ejemplos de algunos de ellos.

PARA MAS INFORMACION https://youtu.be/wFKxQEQHdvk

Los Procesadores

RIISC Y CIISC

Durante gran parte de la historia de las computadoras personales, los modelos predominantes de microprocesadores han sido de Intel Corp. El primer procesador

de IBM PC fue el Intel 8088. Las generaciones de procesadores Intel que siguieron pertenecen a la familia '86, los 8086, 80286, 80386, 80486. Todas ellas, versiones más elaboradas del 8088 original, con mejor desempeño por alguna de estas dos cualidades: operación más rápida o tratamiento simultáneo de muchos datos. El 8088 operaba a 4,7MHz -4,7 millones de oscilaciones por segundo mientras que algunos chips del Pentium llegan hasta 200MHz. El 8088 registraba 8 bits de datos por vez, en tanto que el 80486 lo hace con 32 bits. Pese a estas alteraciones, los procesadores

Intel, incluido el 80486, están basados en una filosofía de proyecto denominada

CISC, del inglés complex instruction set computing: computación por

conjunto complejo de instrucciones. El proyecto CISC emplea comandos que incorporan muchas pequeñas instrucciones para realizar una única operación.

En algún sentido, es una herramienta de cortar y empalmar datos y códigos. Se

puede comparar su funcionamiento al de un bísturí: corta pedazos más pequeños

y delicados de datos y códigos para alternarlos (cambiarlos según una sucesión) en un proyecto. Ese bisturí se llama, en inglés, reduced instruction set  computing: RISC, computación por conjunto reducido de instrucciones). Los proyectos RISC se encuentran en procesadores nuevos como el Alpha de DEC, RISC6000 de IBM, el procesador Power PC y, en cierto grado, los procesadores Pentium de Intel.

El RISC es un programa poco complicado que utiliza diversas instrucciones

simples para ejecutar en menos tiempo una operación comparable a la realizada

por un único procesador CISC al ejecutar un comando grande y complicado. Los

chips RISC son físicamente menores  que los chips CISC. Como tienen menos

transistores, generalmente su producción es más barata y están menos propensos

al calentamiento. Se prevé que en el futuro los procesadores tendrán un programa RISC, lo que probablemente es correcto, pero no hay un movimiento de grandes ventas de RISC por dos razones, la más importante es mantener la compatibilidad con un

gran número de programas aplicativos, escritos para funcionar con los anteriores

procesadores CISC de Intel. Otra razón es que no se obtiene un beneficio completo

de la arquitectura RISC sino se está  usando un sistema operacional y programas

que hayan sido escritos y compilados específicamente para aprovechar.

totalmente las operaciones RISC. Es una situación clásica del huevo y la gallina. Algunos

fabricantes de computadoras ofrecen procesadores RISC como forma de

proyectarse hacia una tecnología de punta. Ejecutan antiguos programas CISC a

través de emulación de procesadores CISC, esto anula las ventajas del RISC.

Además, la mayoría de los fabricantes regulan sus proyectos según convenga a

sus inversiones y, al mismo tiempo, los creadores de software son reacios a convertir

sus programas a versiones compiladas para RISC, ya que no hay muchas

personas que posean PC basadas en RISC.

Lo probable es que los procesadores evolucionen por la vía que Intel experimente

como más segura. En algún momento,acabaremos usando arquitectura RISC, aunque la mayoría de los usuarios ni se enterará en qué momento sus computadoras cruzaron la línea divisoria entre los dos proyectos.

Todo sobre los Microprocesadores

¿Qué es un microprocesador?

El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador.

Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.

Puede contener una o más unidades centrales de procesamiento (CPU) constituidas, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante (conocida antiguamente como «coprocesador matemático»).

El microprocesador está conectado generalmente mediante un zócalo específico de la placa base de la computadora; normalmente para su correcto y estable funcionamiento, se le incorpora un sistema de refrigeraciónque consta de un disipador de calor fabricado en algún material de alta conductividad térmica, como cobre o aluminio, y de uno o más ventiladores que eliminan el exceso del calor absorbido por el disipador. Entre el disipador y la cápsula del microprocesador usualmente se coloca pasta térmica para mejorar la conductividad del calor. Existen otros métodos más eficaces, como la refrigeración líquida o el uso de células peltier para refrigeración extrema, aunque estas técnicas se utilizan casi exclusivamente para aplicaciones especiales, tales como en las prácticas de overclocking.

La medición del rendimiento de un microprocesador es una tarea compleja, dado que existen diferentes tipos de "cargas" que pueden ser procesadas con diferente efectividad por procesadores de la misma gama. Una métrica del rendimiento es la frecuencia de reloj que permite comparar procesadores con núcleos de la misma familia, siendo este un indicador muy limitado dada la gran variedad de diseños con los cuales se comercializan los procesadores de una misma marca y referencia. Un sistema informático de alto rendimiento puede estar equipado con varios microprocesadores trabajando en paralelo, y un microprocesador puede, a su vez, estar constituido por varios núcleos físicos o lógicos. Un núcleo físico se refiere a una porción interna del microprocesador casi-independiente que realiza todas las actividades de una CPU solitaria, un núcleo lógico es la simulación de un núcleo físico a fin de repartir de manera más eficiente el procesamiento. Existe una tendencia de integrar el mayor número de elementos dentro del propio procesador, aumentando así la eficiencia energética y la miniaturización. Entre los elementos integrados están las unidades de punto flotante, controladores de la memoria RAM, controladores de buses y procesadores dedicados de vídeo.

El procesador de alto desempeño comúnmente utilizado en la actualidad es el chip Pentium de Intel. En un chip de silicio de aproximadamente una pulgada cuadrada (un cuadrado de aproximadamente 2,5cm de lado), el Pentium encierra 3,1 millones de transistores o diminutas llaves electrónicas. Todas las operaciones del Pentium se realizan por señales que conectan o desconectan diferentes combinaciones de estas llaves. En las computadoras, los transistores se usan para representar “0” y “1”, los dos números que pertenecen al sistema de numeración binaria. Estos 0 y 1 se conocen comúnmente como bits. Varios grupos de estos transistores forman los subcomponentes del Pentium. La mayoría de los componentes del Pentium están proyectados para mover rápidamente datos dentro y fuera del chip y asegurar que las partes del Pentium no queden inactivas porque aguardan másdatos o instrucciones. Estos componentes reciben el flujo de datos y de instrucciones para el procesador, interpretan las instrucciones de manera que el procesador pueda ejecutarlas y devuelven los resultados a la memoria de la PC.

1)- Una parte del Pentium, llamada unidad de interface con el bus o barra (BIU), recibe los datos y los códigos de instrucciones de memoria de acceso aleatorio (RAM) de la computadora. El procesador está conectado a la RAM a través de los circuitos de la placa madre de la PC, conocidos como bus, palabra de origen inglés. Los datos se trasladan hacia el procesador a 64 bits por vez.

2)- La unidad que actúa de interfase con el bus envía datos y códigos por dos vías separadas que reciben, cada una, 64 bits por vez. Una vía conduce la unidad de almacenamiento de 8k, o cache, usados para los datos. La otra vía conduce una cache idéntica, usada exclusivamente para el código que indica al procesador lo que hará con los datos. Los códigos y datos permanecen en las dos caches hasta que el procesador los precise.

3)- Mientras el código aguarda en su cache, otra parte de la CPU, llamada unidad de previsión de desvío inspecciona las instrucciones y determina cuál de las dos unidades lógico-aritméticas (ULA) los tratará más eficazmente. Esta inspección garantiza que una de las ULA no quede esperando mientras la otra termina de ejecutar una instrucción.

4)- El almacenamiento temporario de pre-busca de instrucciones recupera el código identificado por la unidad de presión y la unidad de decodificación traduce el código de programa como instrucciones que la ULA entenderá.

5)- Si es preciso procesar números de punto fluctuante -números con fracciones decimales, como 23,7- pasarán a un procesador interno especializado, llamado unidad de punto fluctuante.

6)- En el interior de la unidad de ejecución, dos unidades lógico-aritméticas procesan exclusivamente todos los datos de enteros. Cada ULA recibe instrucciones de hasta 32 bits cada vez de la unidad de decodificación. Cada ULA procesa sus propias instrucciones y usa simultáneamente datos levantados del cache de datos, desde

una especie de borrador electrónico llamado de registros.

7)- Las dos unidades lógico-aritméticas y la unidad de punto fluctuante envían los resultados de su procesamiento para el cache de datos. El cache de datos envía los resultados hacia la unidad de interfase con el bus que, a su vez, envía los resultados a la RAM.