5. Microprocesador
>DEFINICION
El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito
integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de
ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador. Es
un circuito integrado conformado por millones de componentes electrónicos. Constituye
la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC catalogado como
microcomputador.
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.
5.2 Arquitectura del microprocesador
Con la aparición de las computadoras personales (PC) y la
reducción en el costo de las mismas, el microprocesador se convirtió en uno de
los dispositivos electrónicos más importantes en la historia de la electrónica.
Básicamente, un microprocesador es un circuito electrónico de muy
alta escala de integración, capaz de realizar una infinidad de tareas de forma
repetitiva a velocidades muy altas. Esto se logra por medio de la lógica
dictada por un conjunto de instrucciones que el microprocesador interpreta y
ejecuta y que recibe el nombre de programa.
Desde su aparición en 1971 el microprocesador ha sufrido una gran
cantidad de cambios, todos ellos hacia el lado de aumentar su capacidad y
velocidad de procesamiento.
El microprocesador tiene una
arquitectura parecida a la computadora digital. En otras palabras, el
microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan cálculos
bajo un programa de control. Consiguientemente, la historia de la computadora
digital ayuda a entender el microprocesador. El hizo posible la fabricación de
potentes calculadoras y de muchos otros productos. El microprocesador utiliza
el mismo tipo de lógica que es usado en la unidad procesadora central (CPU) de
una computadora digital. El microprocesador es algunas veces llamado unidad microprocesador
(MPU). En otras palabras, el microprocesador es una unidad procesadora de
datos. En un microprocesador se puede diferenciar diversas partes:
Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para
darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el
aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su
zócalo a su placa base.
Memoria caché: es una memoria ultrarrápida que emplea el
procesador para tener alcance directo a ciertos datos que «predeciblemente»
serán utilizados en las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la
memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera para adquisición de datos.
Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada caché interna de primer
nivel o L1; es decir, la que está dentro del micro, encapsulada junto a él. Los
micros más modernos (Core i3,Core i5 ,core i7,etc) incluyen también en su
interior otro nivel de caché, más grande, aunque algo menos rápida, es la caché
de segundo nivel o L2 e incluso los hay con memoria caché de nivel 3, o L3.
Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del
micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba
en el exterior del procesador en otro chip. Esta parte está considerada como
una parte «lógica» junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus
de datos.
Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines
especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay
varios grupos de registros en cada procesador. Un grupo de registros está
diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser
controlados por el procesador pero que la CPU los utiliza en algunas
operaciones, en total son treinta y dos registros.
Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las
instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los datos como las
instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador las accede desde
allí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial
es proporcionar un espacio de almacenamiento para el trabajo en curso.
Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el
mundo externo. Un puerto es análogo a una línea de teléfono. Cualquier parte de
la circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita
comunicarse, tiene asignado un «número de puerto» que el procesador utiliza
como si fuera un número de teléfono para llamar circuitos o a partes
especiales.
5.3 Generaciones y marcas, Velocidad de reloj, velocidad de bus.
Los principales fabricantes de microprocesadores son:
Freescale, Fujitsu, Intel, AMD, Intersil, Toshiba, Zarlink, Arm,
Motorola, Apple, Sun, Compaq, IBM, cyrix.
Aunque sin lugar a duda las dos marcas que manejan el Mercado de
los microprocesadores y están en constante competencia son: INTEL y AMD.
Microprocesadores de 4 bits
En 1971, una compañía que se dedicaba a la fabricación de memorias
electrónicas lanzó al mercado el primer microprocesador del mundo. Este
microprocesador fue el resultado de un trabajo encargado por una empresa que se
dedicaba a la fabricación de calculadoras electrónicas. El 4004 era un
microprocesador de 4 bits capaz de direccionar 4096 localidades de memoria de 4
bits de ancho. Este microprocesador contaba con un conjunto de 45 instrucciones
y fue ampliamente utilizado en los primeros videojuegos y sistemas de control.
Microprocesadores de 8 bits
Con la aparición de aplicaciones más complejas para el
microprocesador y el gran éxito comercial del 4004, Intel decidió lanzar al
mercado un nuevo microprocesador, el 8008, éste fue el primer microprocesador
de 8 bits. Las características de este microprocesador fueron:
Capacidad de
direccionamiento de 16 Kb
Memoria de 8 bits
Conjunto de 48
instrucciones
Este microprocesador tuvo tanto éxito, que en cosa de dos años su
capacidad de proceso fue insuficiente para los ingenieros y desarrolladores,
por lo cual en 1973 se liberó el 8080. Este microprocesador fue una versión
mejorada de su predecesor y las mejoras consistieron en un conjunto más grande
de instrucciones, mayor capacidad de direccionamiento y una mayor velocidad de
procesamiento.
Finalmente, en 1977, Intel anunció la aparición del 8085. Este era
el último microprocesador de 8 bits y básicamente idéntico al 8080. Su
principal mejora fue la incorporación del reloj temporizador dentro de la misma
pastilla.
Microprocesadores de 16 bits
En 1978, Intel lanzó al mercado el 8086 y un poco más tarde el
8088. Estos dos microprocesadores contaban con registros internos de 16 bits,
tenían un bus de datos externo de 16 y 8 bits respectivamente y ambos eran
capaces de direccionar 1Mb de memoria por medio de un bus de direcciones de 20
líneas.
Otra característica importante fue que estos dos microprocesadores
eran capaces de realizar la multiplicación y la división por hardware, cosa que
los anteriores no podían.
Finalmente apareció el 80286. Este era el último microprocesador
de 16 bits, el cual era una versión mejorada del 8086. El 286 incorporaba una
unidad adicional para el manejo de memoria y era capaz de direccionar 16Mb en
lugar de 1Mb del 8086.
Microprocesadores de 32 bits
El 80386 marco el inicio de la aparición de los microprocesadores
de 32 bits. Estos microprocesadores tenían grandes ventajas sobre sus
predecesores, entre las cuales se pueden destacar: direccionamiento de hasta
4Gb de memoria, velocidades de operación más altas, conjuntos de instrucciones
más grandes y además contaban con memoria interna (caché) de 8Kb en las
versiones más básicas.
Del 386 surgieron diferentes versiones, las cuales se listan a
continuación.
Procesador 4004
En 1969, Busicom, una joven empresa japonesa, fue a la compañía
Intel (fundada el año anterior) para que hicieran un conjunto de doce chips
para el corazón de su nueva calculadora de mesa de bajo costo
Este trabajo daría lugar a la fabricación de los primeros
procesadores 4001, 4002 y 4003 hasta llegar a una versión estable de
funcionamiento en el año 1971, dándose origen así al procesador 4004.
Procesador 8008
En 1969 Computer Terminal Corp. (ahora Datapoint) visitó Intel.
Vic Poor, vicepresidente de Investigación y Desarrollo en CTC
quería integrar la CPU de su nueva terminal Datapoint 2200 en unos pocos chips
y reducir el costo y el tamaño del circuito electrónico. Motivo por el que
Intel y CTC firmaron un contrato para desarrollar el chip, que internamente
llamado 1201.Pensado para la aplicación de terminal inteligente, debería ser
más complejo que el 4004.
Mientras tanto, CTC también contrató a la empresa Texas
Instruments para hacer el diseño del mismo chip como fuente alternativa.
Durante el verano de 1971, mientras el trabajo con el 1201 estaba
progresando rápidamente, Datapoint decidió que no necesitaba más el 1201 debido
a la recesión económica de aquella época que había bajado el costo de los
circuitos TTL de tal manera que ya no era rentable el circuito a medida.
Datapoint le dejó usar la arquitectura a Intel y a cambio esta última no le
cobraba los costos de desarrollo.
Intel decidió cambiarle el nombre al 1201 y lo llamaría 8008. Lanzándose
al mercado a primeros de abril de 1972.
Procesador 8086/8088
El 8086 es un microprocesador de 16 bits, tanto en lo que se
refiere a su estructura como en sus conexiones externas, mientras que el 8088
es un procesador de 8 bits que internamente es casi idéntico al 8086. La única
diferencia entre ambos es el tamaño del bus de datos externo.
Procesador 80286
Este microprocesador apareció en febrero de 1982. Los avances de
integración permitieron hacer un microprocesador que soportaba nuevas capacidades,
como la multitarea (ejecución simultánea de varios programas). El 80286
contiene 134.000 transistores dentro de su estructura (360% más que el 8086).
Procesador 80386
En octubre de 1985 Intel lanzó el microprocesador 80386 original
de 16 MHz, con una velocidad de ejecución de 6 millones de instrucciones por
segundo y con 275.000 transistores. La primera empresa en realizar una
computadora compatible con IBM PC AT basada en el 80386 fue Compaq con su
Compaq Deskpro 386 al año siguiente.
Procesador 80486
Este microprocesador es básicamente un 80386 con el agregado de
una unidad de punto flotante y un caché de memoria de 8 KBytes. De este
procesador podíamos encontrar varias versiones:
* 80486 DX
* 80486 SX
* 80486 DX2
* 80486 SL
* 80486 DX4
Procesador Pentium
El 19 de octubre de 1992, Intel anunció que la quinta generación
de su línea de procesadores compatibles (cuyo código interno era el P5)
llevaría el nombre Pentium en vez de 586 u 80586, como todo el mundo estaba
esperando. Esta fue una estrategia de Intel para poder registrar la marca y así
poder diferir el nombre de sus procesadores del de sus competidores (AMD y
Cyrix principalmente).
Procesador Pentium Pro
Es la sexta generación de arquitectura x86 de los
microprocesadores de Intel, cuya meta era remplazar al Intel Pentium en toda la
gama de aplicaciones. Pero luego se centró, como chip, en el mundo de los
servidores y equipos de sobremesa de gama alta.
Procesador Pentium II
El Pentium II es un microprocesador con arquitectura x86, introducido
en el mercado el 7 de mayo de 1997. Está basado en una versión modificada del
núcleo P6, usado por primera vez en el Intel Pentium Pro.
Los cambios fundamentales respecto a éste último fueron mejorar el
rendimiento en la ejecución de código de 16 bits, añadir el conjunto de
instrucciones MMX y eliminar la memoria caché de segundo nivel del núcleo del
procesador, colocándola en una tarjeta de circuito impreso junto a éste.
Procesador Pentium II Xeon
Basado en la arquitectura del procesador Pentium II, el procesador
Pentium II Xeon agrega un mayor rendimiento, facilidad de uso y confiabilidad
en fases crítica, ya que estaban destinados a servidores y estaciones de
trabajo.
Procesador Pentium III
El Pentium III es un microprocesador de arquitectura i686, el cual
es una modificación del Pentium Pro. Fue lanzado el 26 de febrero de 1999.
Procesador Pentium 4
El Pentium 4 (erróneamente escrito Pentium IV) es un
microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86. Es el
primer microprocesador con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro
de 1995. El Pentium 4 original, denominado Willamette, trabajaba a 1,4 y 1,5
GHz; y fue lanzado en noviembre de 2000.
Procesador Pentium M
Introducido en marzo de 2003, el Intel Pentium M es un
microprocesador con arquitectura x86 (i686) diseñado y fabricado por Intel. El
procesador fue originalmente diseñado para su uso en computadoras portátiles.
Su nombre en clave antes de su introducción era “Banias”. Todos los nombres
clave del Pentium M son lugares de Israel, la ubicación del equipo de diseño
del Pentium M.
Procesador Pentium D
Pentium D fueron introducidos por Intel en 2005. Los chips Pentium
D consisten básicamente en dos procesadores Pentium 4 (de núcleo Prescott)
ubicados en una única pieza de silicio con un proceso de fabricación de 90 nm.
El nombre en clave del Pentium D antes de su lanzamiento era “Smithfield”.
Incluye una tecnología DRM (Digital rights management) para hacer posible un
sistema de protección anticopia de la mano de Microsoft.
Procesador Core 2 Duo y Core 2 Quad
Últimamente se libero la gama Core 2 Duo y Core 2 Quad, los cuales
engloban dos procesadores físicos dentro de uno solo, obteniendo resultados
impresionantes.
Procesador Core I3,I5,I7
Es la última gama de procesadores, dependiendo el modelo nos
brinda diferentes características:
I3: 2 núcleos y 4 subprocesos.
I5: 2 núcleos y 4 subprocesos (8gb Cache)
I7: 4 núcleos 4 procesadores de 4 núcleos.
En un futuro veremos procesadores con 12, 32 y 80 núcleos, algo
nunca antes habíamos creído.
5.3 Tipos de encapsulados o presentaciones
ENCAPSULADOS O PRESENTACIONES
Primeros encapsulados sovieticos
Dado que los chips de silicio son muy delicados, incluso una
pequeña partícula de polvo o de gota de agua puede afectar su funcionamiento.
La luz también pueden causar mal funcionamiento. Para combatir estos problemas,
los chips se encuentran protegidos por una carcaza o encapsulado.
El encapsulado cumple las siguientes funciones:
Excluir las influencias
ambientales: La humedad y el polvo en el aire son causas directas de defectos
en los disositivos semiconductores, además de las vibraciones y los golpes. La
iluminación y los imanes también pueden causar mal funcionamiento. EL
encapsulado evita estas influencias externas, y protege el chip de silicio.
Permitir la conectividad
eléctrica: Si los chips de silicio fueran simplemente encerrados dentro de un
encapsulado no podrian intercambiar señales con el exterior. Los encpasulados
permiten la fijacion de conductores metalicos denominados pines o esferas de
soldadura (BGA) permitiendo que las señales sean enviadas a y desde el
dispositivo semiconductor.
Disipar el calor: Los chips
de silicio se calientan durante el funcionamiento. Si la temperatura del chip
se eleva hasta valores demasiados alto, el chip funcionara mal, se desgastara o
se destruira dependiendo del valor de temperatura alcanzado. Los encapsulados
pueden efectivamente liberar el calor generado.
Mejorar el manejo y
montaje: Debido a que los circuitos incorporados en chips de silicio y los
chips de silicio en sí son tan pequeños y delicados, no pueden ser fácilmente
manipulados, y realizar un montaje en esa pequeña escala sería difícil. Colocar
el chip en una cápsula hace que sea más fácil manejar y de montar en placas de
circuitos impresos.
Existen 2 clasificaciones generales para lo encapsulados, segun
contengan circuitos integrados o componentes discretos, encapsulados IC y
encapsulados discretos respectivamente.
Tipos de Encapsulados
DIP: Los pines se extienden a lo largo del encapsulado (en ambos
lados) y tiene como todos los demas una muesca que indica el pin número 1. Este
encapsulado básico fue el más utilizado hace unos años y sigue siendo el
preferido a la hora de armar plaquetas por partes de los amantes de la
electronica casera debido a su tamaño lo que facilita la soldadura. Hoy en día,
el uso de este encapsulado (industrialmente) se limita a UVEPROM y sensores.
sipSIP: Los pines se extienden a lo largo de un solo lado del
encapsulado y se lo monta verticalmente en la plaqueta. La conseguiente
reducción en la zona de montaje permite un densidad de montaje mayor a la que
se obtiene con el DIP.
pgaPGA: Los multiples pines de conexión se situan en la parte
inferior del encapsulado. Este tipo se utiliza para CPUs de PC y era la
principal opción a la hora de considerar la eficiencia pin-capsula-espacio
antes de la introducción de BGA. Los PGAs se fabricaron de plastico y ceramica,
sin embargo actualmente el plastico es el mas utilizado, mientras que los PGAs
de cerámica se utilizan para un pequeño número de aplicaciones.
sopSOP: Los pines se diponen en los 2 tramos más largos y se
extienden en una forma denominada “gull wing formation”, este es el principal
tipo de montaje superficial y es ampliamente utilizado mespecialmente en los
ámbitos de la microinformática, memorias y IC análogicos que utilizan un número
relativamente pequeño de pines.
tsopTSOP: Simplemente una versión más delgada del encapsulado SOP.
qfpQFP: Es la versión mejorada del encapsulado SOP, donde los
pines de conexión se extienden a lo largo de los cuatro bordes. Este es en la
actualidad el encapsulado de montaje supeficial más popular, debido que permite
un mayor número de pines.
sojSOJ: Las puntas de los pines se extieden desde los dos bordes
más largos dejando en la mitad una separación como si se tratase de 2
encapsulados en uno. Recibe éste nombre porque los pines se parecen a la letra
“J” cuando se lo mira desde el costado. Fueron utilizados en los módulos de
memoria SIMM.
qfjQFJ: Al igual que el encapsulado QFP, los pines se extienden
desde los 4 bordes bordes.
qfnQFN: Es similar al QFP, pero con los pines situados en los
cuatro bordes de la parte inferior del encapsulado. Este encapsulado puede
hacerse en modelos de poca o alta densidad.
tcpTCP: El chip de silicio se encapsulan en forma de cintas de
películas, se puede producir de distintos tamaños, el encapsualdo puede ser
doblado. Se utilizan principalmente para los drivers de los LCD.
bgaBGA: Los terminales externos, en realidad esferas de soldadura,
se situan en formato de tabla en la parte inferior del encapsulado. Este
encapsulado puede obtener una alta densidad de pines, comparado con otros
encapsulados como el QFP, el BGA presenta la menor probabilidad de montaje
defectuosos en las plaquetas. Metodo casero para desoldar un encapsulado BGA.
lgaLGA: Es un encapsulado con electrodos alineados en forma de
array en su parte inferior. Es adecuado para las operaciones donde se necesita
alta velocidad debido a su baja inductancia. Además, en contraste con el BGA,
no tiene esferas de soldadura por lo cual la altura de montaje puede ser
reducida.
5.4 Sistema de refrigeración
El componente que más potencia disipa y que, por tanto, necesita
mejor refrigeración es el microprocesador, el aumento de la frecuencia de
funcionamiento y del número de núcleos de los procesadores modernos conlleva un
aumento de potencia y de calor producido, agravado en los casos de aumento del
voltaje que se les suministra con fines de overcloking. Para conseguir evacuar
una cantidad tan grande de calor concentrado en un solo chip se utilizan
diversos métodos dependiendo de las necesidades de cada caso en particular:
refrigeración por aire, líquida, por cambio de fase... el método más utilizado,
es el de refrigeración por aire utilizando un disipador.
DISIPADOR
En
este sistema, que es el más sencillo y menos peligroso para la
integridad del ordenador y del usuario, se utilizan disipadores de
calor que pueden ser pasivos, compuestos por un bloque de cobre o
aluminio que debe estar en contacto con la superficie de la cápsula del
microprocesador para recibir el calor que éste produce y por unas
aletas que aumentan la superficie de contacto del disipador con el aire
y por lo tanto facilitan la transferencia del calor absorbido por el
disipador hacia el aire circundante.
Actualmente suelen colocarse en contacto con el bloque macizo del disipador e incluso con la cápsula del chip unos tubos (heat pipes) que contienen un líquido que se evapora a una temperatura poco superior a la del ambiente y que al condensarse en la proximidad de las aletas les transfiere rápidamente el calor que absorbió al evaporarse cerca del chip.
Este tipo de radiador sin ventilador es evidentemente totalmente silencioso, pero en ciertas ocasiones, sobre todo en caso de overcloking, resulta inutilizable porque se requerirían unas dimensiones excesivas de las aletas para conseguir disipar la gran cantidad de calor producido en estos casos.
Actualmente suelen colocarse en contacto con el bloque macizo del disipador e incluso con la cápsula del chip unos tubos (heat pipes) que contienen un líquido que se evapora a una temperatura poco superior a la del ambiente y que al condensarse en la proximidad de las aletas les transfiere rápidamente el calor que absorbió al evaporarse cerca del chip.
Este tipo de radiador sin ventilador es evidentemente totalmente silencioso, pero en ciertas ocasiones, sobre todo en caso de overcloking, resulta inutilizable porque se requerirían unas dimensiones excesivas de las aletas para conseguir disipar la gran cantidad de calor producido en estos casos.
PASTA TERMOCONDUCTORA
En todos los sistemas de refrigeración de microprocesadores la
transmisión del calor desde la cápsula del chip a la base plana del disipador
se realiza por contacto directo, por lo que cuanto más perfecto sea dicho
contacto, mayor será la transmisión de calor. Si las superficies de la cápsula
y la base del disipador estuvieran acabadas con un verdadero lampeado de alta
precisión, la transmisión de calor sería casi perfecta, pero como en la
práctica el acabado de esas superficies dista mucho de ser perfecto, se
utilizan pastas termo conductoras para rellenar los posibles huecos que separan
dichas superficies y mejorar de esta forma la transmisión del calor. Si ambas
superficies están suficientemente planas, aunque su pulido no les dé brillo de
espejo, cualquier pasta térmica conseguirá una transmisión de calor
suficientemente eficaz. Un procedimiento fiable para comprobar la planitud de
la cápsula y el disipador realizable en cualquier casa puede efectuarse untando
un cristal plano con una finísima capa de pintura al óleo de color oscuro y
frotando las dos superficies sucesivamente sobre el cristal para que la pintura
señale los puntos de contacto entre cada superficie y el cristal. Si aparecen
puntos de contacto repartidos por toda la superficie, ésta podría considerarse
lo suficientemente plana. Si los puntos de contacto señalados por la pintura
ocupan sólo parte de alguna de las dos superficies, habría que utilizar una
pasta térmica de alta conductividad térmica, tal como las que incluyen polvo de
plata en su composición. Si no se consiguiera suficiente disipación de calor,
el último recurso consistiría en pulir la o las superficies que hubieran
resultado ser irregulares frotando las superficies sobre una lija de agua del
grano más fino mojada y apoyada sobre un cristal.
5.5 Instalación del microprocesador
Antes de iniciar la instalación del microprocesador es
imprescindible disponer
de la información de la placa madre que se va a utilizar y también
del
Microprocesador que se va a instalar en ella; de este modo
podremos
comprobar si la placa admite el microprocesador en cuestión y
obtendremos la
suficiente información para realizar la configuración de
frecuencias y tensiones
de acuerdo al microprocesador elegido. Si no disponemos del manual
de
nuestra placa y la información referente al microprocesador
siempre podremos
acudir a Internet en su busca, ya que prácticamente todos los
fabricantes
importantes de placas tendrán en su página dicha información.
Podemos encontrarnos con dos casos:
Sustitución o renovación del
microprocesador de una placa antigua o que se trate del montaje de
un
ordenador nuevo. Estudiaremos los pasos que deberemos seguir en
ambos
casos, aunque evidentemente en el primer caso habrá que realizar
algunas
operaciones añadidas como la retirada del microprocesador antiguo.
De este
modo, en el caso de un ordenador nuevo se realizarán solo aquellos
pasos
necesarios de los descritos a continuación.
Paso 1.- Hacer una copia de seguridad de los datos. Aunque esto no
es
estrictamente necesario, y de hecho es bastante improbable que se
pierdan
datos en esta operación, la mera posibilidad de que ocurra un
accidente basta
para no dejar este aspecto sin atender.
Paso 2.- Desconectar el cable de alimentación de la toma de red. Y
abrir la
carcasa.
Paso 3.- Extracción de la placa madre. Si es necesario
(sustitución o
renovación del microprocesador) se extraerá la placa madre, pero
antes hay
que apuntar la posición exacta de cada cable para poder reponerlos
en su sitio
correcto después, durante el montaje. Para la extracción de la
placa madre no
hace falta desmontarla del bastidor metálico al cual se haya
unida,
simplemente deberemos desconectar todos los cables que la unen a
los
distintos dispositivos instalados en el ordenador y a la fuente de
alimentación y,
posteriormente, se quitarán los tornillos que unen el bastidor
metálico al resto
del chasis de la unidad central, de este modo extraeremos al
tiempo la placa
madre y su bastidor metálico.
Paso 4.- Extracción del microprocesador antiguo. Para poder
extraer el
microprocesador deberemos retirar previamente el disipador y
ventilador que
se encuentran justo encima de él. El conjunto Ventilador-radiador
suele ir
anclado directamente al zócalo de la CPU, por lo que deberemos
buscar el
modo de desanclarlo para poder extraerlo sin perjudicar dicho
zócalo. También
tendremos que desconectar de la placa madre el cable que alimenta
el
ventilador. Una vez despojado el micro del conjunto
ventilador-radiador,
procederemos a la extracción del microprocesador, para ello, si el
zócalo es del
tipo ZIF (Zero Insertion Force, fuerza de inserción nula) lo
primero será
levantar la palanca que libera los contactos del microprocesador y
posteriormente tiraremos de él con suavidad para no deteriorarlo.
Es muy
importante que una vez extraído, las patillas o pines del
microprocesador no
sean tocadas con las manos, salvo que dispongamos de una pulsera
antiestática conectada a un punto de masa que descargue nuestro
cuerpo de la
posible corriente estática que poseemos. Lo mejor será colocarlo rápidamente
en una espuma antiestática o en una bolsa también antiestática.
Aunque es raro, también puede suceder que el conjunto
refrigeradorventilador
se encuentre fijado con algún tipo de pegamento a éste, en este
caso sacar el conjunto entero, y luego, proceder a la separación
de los
elementos.
Si el microprocesador tiene encapsulado del tipo LGA, o lo que es
lo
mismo, utiliza un socket T o similar, los pasos serán muy
similares a los
anteriormente comentados, pero teniendo en cuenta que el
microprocesador se
encuentra en el interior de una especie de caja que se abrirá
mediante una
palanca similar a la utilizada para liberar los contactos en el
socket normal. Una
vez abierta la caja se retirará el microprocesador con suavidad
para no
deteriorar el zócalo o el microprocesador.
Si el microprocesador viene montado en un Slot-1 o Slot A,
deberemos
liberar los anclajes de los laterales del Slot antes de tirar de
la placa del
microprocesador.
Paso 5.- Montaje del microprocesador nuevo. Sacaremos el
microprocesador nuevo del embalaje sujetándolo por los bordes.
Debemos
localizar la patilla 1 del microprocesador, que suele indicarse
mediante un
chaflán en uno de los vértices. Si el zócalo es del tipo Socket de
inserción nula
(ZIF) para encapsulados PGA, deberemos hacer coincidir éste con el
chaflán
que lleva el zócalo también en uno de sus vértices. Una vez
localizada la
posición correcta, con la palanca levantada para liberar los
contactos,
insertaremos el microprocesador con mucho cuidado de no forzar los
terminales. Posteriormente montaremos el conjunto
radiador-ventilador,
conectando la alimentación del mismo en la placa madre.
Paso 6.- Montaje del sistema de refrigeración. Para que se
produzca un
acople térmico lo más perfecto posible entre el radiador y el
microprocesador
es conveniente aplicar en la superficie de contacto una pasta o
silicona
especial que sea buena conductora del calor (no sirve la silicona
normal de
sellado, que más que conductor térmico es un aislante térmico), de
este modo
aumentaremos el calor extraído del núcleo del microprocesador.
Esta silicona
la podremos encontrar en las tiendas especializadas en electrónica
o
informática. Actualmente, algunos radiadores ya disponen en su
zona de
contacto de una sustancia que mejora la unión térmica entre chip y
radiador, en
este caso no es necesario añadir ninguna sustancia adicional.
Una vez aplicada la sustancia en la unión, se unirá al zócalo
mediante
un anclaje según el tipo de radiador utilizado. En la siguiente
figura se
muestran dos tipos distintos de radiadores, el primero para socket
para PGA y
el segundo para socket para LGA.
Por último conectaremos la alimentación del ventilador en la placa
madre
Paso 7.- Si la placa es antigua, deberemos configurar los puentes
de la placa
madre para que reconozca el microprocesador que se ha instalado y
que
funcione a la frecuencia correcta. Si la placa es moderna
seguramente lo
reconozca automáticamente por lo que no deberemos configurar nada,
en todo
caso, comprobaremos en la BIOS que la detección del
microprocesador ha sido
la correcta.
Paso 8.- Volver a montar la placa madre conectando todos los
cables que
desconectamos en el apartado 3 y poniendo los tornillos que
sujetan el bastidor
al chasis.
Paso 9.- Comprobar nuevamente que todos los cables están
correctamente
conectados y que no se observan cortocircuitos entre distintos
elementos del
sistema.
Paso 10.- Conectar el ordenador a la red y encenderlo, si todo ha
salido bien,
5.5 Partes del microprocesador
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.Todos los micros
"compatibles PC" desde el 486 poseen al menos la llamada caché
interna de primer nivel o L1; es decir, la que está más cerca del micro, tanto
que está encapsulada junto a él. Los micros más modernos (Pentium III
Coppermine, Athlon Thunderbird, etc.) incluyen también en su interior otro
nivel de caché, más grande aunque algo menos rápida, la caché de segundo nivel
o L2.
El coprocesador
matemático: o, más correctamente, la FPU (Floating Point Unit, Unidad de coma
Flotante). Parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos;
antiguamente estaba en el exterior del micro, en otro chip.
Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines
especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay
varios grupos de registros en cada procesador. Un grupo de registros está
diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser
controlados por el procesador pero que la CPU los utiliza en algunas
operaciones, en total son treinta y dos registros.
Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las
instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los datos como las
instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador las accede desde
allí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial
es proporcionar un espacio de almacenamiento para el trabajo en curso.
Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el
mundo externo. Un puerto es análogo a una línea de teléfono. Cualquier parte de
la circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita
comunicarse, tiene asignado un «número de puerto» que el procesador utiliza
como si fuera un número de teléfono para llamar circuitos o a partes
especiales.
5.6 Buses de direcciones, Buses de datos, Buses de control.
BUS DE DIRECCION
Es un canal del microprocesador totalmente independiente del bus
de datos donde se establece la dirección de memoria del dato en tránsito.
El bus de dirección consiste en el conjunto de líneas eléctricas
necesarias para establecer una dirección. La capacidad de la memoria que se
puede direccionar depende de la cantidad de bits que conforman el bus de
direcciones, siendo 2n el tamaño máximo en bits del banco de memoria que se
podrá direccionar con n líneas. Por ejemplo, para direccionar una memoria de 256
bits, son necesarias al menos 8 líneas, pues 28 = 256. Adicionalmente pueden
ser necesarias líneas de control para señalar cuando la dirección está
disponible en el bus. Esto depende del diseño del propio bus.
BUS DE DATOS
Sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una
computadora o entre computadoras. Está formado por cables o pistas en un
circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores además de
circuitos integrados.
En los primeros computadores electrónicos, todos los buses eran de
tipo paralelo, de manera que la comunicación entre las partes del computador se
hacía por medio de cintas o muchas pistas en el circuito impreso, en los cuales
cada conductor tiene una función fija y la conexión es sencilla requiriendo
únicamente puertos de entrada y de salida para cada dispositivo.
BUS DE CONTROL
El bus de control gobierna el uso y acceso a las líneas de datos y
de direcciones. Como estas líneas están compartidas por todos los componentes,
tiene que proveerse de determinados mecanismos que controlen su utilización.
Las señales de control transmiten tanto órdenes como información de
temporización entre los módulos. Mejor dicho, es el que permite que no haya
colisión de información en el sistema. Transmiten tanto órdenes como
información de temporización entre los módulos. Mejor dicho, es el que permite
que no haya colisión de información en el sistema.
BUSES DE ENTRADA Y SALIDA
Los buses de entrada y salida son los que interconectan a los demás
buses…dirección, control y datos…con la CPU y la memoria.
Además por estos entra la información sin procesar y luego sale
procesada en forma de órdenes que cumplirán los
programas de software que contengan el equipo.
5.7 Ultimo microprocesador lanzado en el mercado.
INTEL CORE I
Intel acaba de lanzar su nueva generación de procesadores Haswell,
siguiendo con la estrategia tick-tock que inauguró en 2007 para poder lanzar
nuevos micros cada año. Desde esa fecha, Intel primero aprovecha una mejora en
la tecnología de fabricación para lanzar nuevos microprocesadores sin cambios
en la micro arquitectura pero más rápidos y de menor consumo gracias a la
reducción del tamaño de cada transistor. Esto sería el tick. Luego lanza otra
nueva gama de microprocesadores cambiando la micro arquitectura para aprovechar
mejor la nueva tecnología de fabricación. Es lo que llama el tock.
Haswell es una nueva micro arquitectura diseñada desde cero y que
supone el tock del proceso de fabricación en 22 nanómetros con los transistores
en tres dimensiones conocidos como Tri-Gate. Sus principales mejoras incluyen
un incremento de la potencia gráfica, que Intel asegura que se dobla respecto a
la anterior generación de microprocesadores, y una mejora del consumo del 50%,
además de una mejora del rendimiento general estimada en un 15%.
Intel ha presentado esta nueva generación de microprocesadores en
la feria Computex 2013 que se celebra en Taipei (Taiwán), donde varias
compañías han presentado ya modelos de ordenadores y tabletas que aprovechan
los nuevos chips. La compañía espera que gracias a las mejoras en el consumo
logre por fin hacerse con un hueco importante en el mercado de las tabletas,
donde su presencia hasta ahora es testimonial. La reducción en el consumo
permite su uso en tabletas sin ventiladores para disipar el calor, como los que
tiene la tableta Surface Pro de Microsoft.
Las versiones del chip que incluyan su nuevo procesador gráfico
(GPU) integrado, llamado Iris, tiene el doble de rendimiento en tareas como la
generación de gráficos 3D o la codificación de vídeo de alta definición. Esto
podría permitir a los ordenadores que no requieran un uso gráfico intensivo
para, por ejemplo, juegos de última generación, prescindir de tarjetas gráficas
dedicadas, ahorrando dinero y espacio físico.
En cualquier caso, la principal mejora a juicio de la propia Intel
es la reducción de consumo. Intel ha logrado este adelanto mediante la
integración de un regulador de tensión en la arquitectura de su chip. Antes
hacían falta hasta 7 chips adicionales de terceros fabricantes para hacerse
cargo de esta tarea.
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