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Microprocesador




Enviado por Pablo Turmero



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    1 Microprocesador El microprocesador es un circuito integrado que
    contiene todos los elementos de una "unidad central de
    procesamiento" o CPU (Central Process Unit). Suelen tener forma
    de prisma chato, y se instalan sobre un elemento llamado
    zócalo (en inglés, socket). En modelos antiguos
    solía soldarse directamente a la placa madre. Aparecieron
    algunos modelos donde se adoptó el formato de cartucho,
    sin embargo no tuvo mucho éxito. Actualmente se dispone de
    un zócalo especial para alojar el microprocesador y el
    sistema de enfriamiento, que comúnmente es un ventilador
    (cooler). Las partes lógicas que componen un
    microprocesador son, entre otras: unidad
    aritmético-lógica, registros de almacenamiento,
    unidad de control, Unidad de ejecución, memoria
    caché y buses de datos control y dirección.

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    2 Ejemplo Microprocesador Uno de los actuales microprocesadores
    de 64 bits y doble núcleo, un AMD Athlon 64 X2 3600.

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    3 Historia El primer procesador comercial, el Intel 4004, fue
    presentado el 15 de noviembre de 1971. Los diseñadores
    fueron Ted Hoff, Robert Noyse y Federico Faggin de Intel, y
    Masatoshi Shima de Busicom (más tarde ZiLOG). Existen una
    serie de fabricantes de microprocesadores, como IBM, Intel,
    Zilog, Motorola, Cyrix y AMD. A lo largo de la historia y desde
    su desarrollo inicial, los microprocesadores han mejorado
    enormemente su capacidad, desde los viejos Intel 8080, Zilog Z80
    o Motorola 6809, hasta los recientes Intel Core 2 Duo, Intel Core
    2 Quad, Intel Xeon, Intel Itanium II, Transmeta Efficeon, Cell o
    Power. Ahora los nuevos microprocesadores pueden tratar
    instrucciones de hasta 256 bits, habiendo pasado por los de 128,
    64, 32, 16, 8 y 4 bits. Desde la aparición de los primeros
    computadores en los años cuarenta del siglo XX, muchas
    fueron las evoluciones que tuvieron los procesadores antes de que
    el microprocesador surgiera por simple disminución del
    procesador.

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    4 Historia (cont.) Entre estas evoluciones podemos destacar estos
    hitos: ENIAC (Electronic Numeric Integrator And Calculator) Fue
    un computador con procesador multiciclo de programación
    cableada, esto es, la memoria contenía sólo los
    datos y no los programas. Posteriormente se dio el nombre de
    monociclo. KANM (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)
    fue la primera máquina de Von Neumann que contiene datos y
    programas en la misma memoria. Fue el primer procesador
    multiciclo. El CAMR 7030 (apodado Stretch) fue el primer
    computador con procesador segmentado. La segmentación
    siempre ha sido fundamental en Arquitectura de Computadores desde
    entonces. El IBM 360/91 supuso grandes avances en la arquitectura
    segmentada, introduciendo la detección dinámica de
    riesgos de memoria, la anticipación generalizada y las
    estaciones de reserva. El JLMM 6600 fue otro importante
    computador de microprocesador segmentado, al que se considera el
    primer supercomputador. El último gran hito de la
    Arquitectura de Computadores fue la segmentación
    superescalar, propuesta por John Cocke, que consiste en ejecutar
    muchas instrucciones a la vez en el mismo microprocesador. Los
    primeros procesadores superescalares fueron los IBM
    Power-1.

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    5 Ejemplos Microprocesadores Motorola 68000 Intel 80486DX2 Intel
    4004 Zilog Z80

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    6 Avances Hay que destacar que los grandes avances en la
    construcción de microprocesadores se deben más a la
    Arquitectura de Computadores que a la miniaturización
    electrónica. En los primeros procesadores gran parte de
    los componentes estaban ociosos el 90% del tiempo. Sin embargo
    hoy en día los componentes están repetidos una o
    más veces en el mismo microprocesador, y los cauces
    están hechos de forma que siempre están todos los
    componentes trabajando. Por eso los microprocesadores son tan
    rápidos y productivos. Esta productividad tan desmesurada,
    junto con el gran número de transistores por
    microprocesador (debido en parte al uso de memorias caché)
    es lo que hace que se necesiten los inmensos sistemas de
    refrigeración que se usan hoy en día. Inmensos en
    comparación con el microprocesador, que habitualmente
    consiste en una cajita de 2 centímetros de largo y de
    ancho por 1 milímetro de altura, cuando los refrigeradores
    suelen tener volúmenes de al menos 5 centímetros
    cúbicos.

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    7 Evolución del microprocesador 1971: Intel 4004. Nota:
    Fue el primer microprocesador comercial. 1972: Intel 8008 1974:
    Intel 8080, Intel 8085 1975: Signetics 2650, MOS 6502, Motorola
    6800 1976: Zilog Z80 1978: Intel 8086, Motorola 68000 1979: Intel
    8088 1982: Intel 80286, Motorola 68020 1985: Intel 80386,
    Motorola 68020, AMD Am386 1987: Motorola 68030 1989: Intel 80486,
    Motorola 68040, AMD Am486

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    8 Evolución del microprocesador 1993: Intel Pentium,
    Motorola 68060, AMD K5, MIPS R10000 1995: Intel Pentium Pro 1997:
    Intel Pentium II, AMD K6, PowerPC G3, MIPS R120007 1999: Intel
    Pentium III, AMD K6-2, PowerPC G4 2000: Intel Pentium 4, Intel
    Itanium 2, AMD Athlon XP, AMD Duron, MIPS R14000 2003: PowerPC G5
    2004: Intel Pentium M 2005: Intel Pentium D, Intel Extreme
    Edition con hyper threading, Intel Core Duo, AMD Athlon 64, AMD
    Athlon 64 X2, AMD Sempron 128. 2006: Intel Core 2 Duo, Intel Core
    2 Extreme, AMD Athlon FX 2007: Intel Core 2 Quad, AMD Quad Core,
    AMD Quad FX

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    9 Funcionamiento El microprocesador ejecuta instrucciones
    almacenadas como números binarios organizados
    secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de
    las instrucciones se puede realizar en varias fases:
    Preselecciona (PreFetch): pre-lectura de la instrucción
    desde la memoria principal. Selecciona (Fetch): envío de
    la instrucción al decodificador. Decodificación
    (Decode) de la instrucción: determinar qué
    instrucción es y por tanto qué se debe hacer.
    Lectura de operandos (si los hay) Ejecución (Execute):
    lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el
    procesamiento. Escritura (Store) 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 microprocesador se conecta a
    un oscilador, normalmente un cristal de cuarzo capaz de generar
    pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o
    pulsos) en un segundo.

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    10 Ciclo de instrucción ALU

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    11 EJECUCIÓN DE LAS INSTRUCCIONES Para que un programa
    pueda ser ejecutado por una computadora, ha de estar almacenado
    en la memoria central (memoria RAM). El microprocesador
    tomará una a una las instrucciones que lo componen e
    irá realizando las tareas correspondientes.

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    12 Velocidad Actualmente se habla de frecuencias de Gigaherzios
    (GHz.), o de Megaherzios (MHz.). Lo que supone miles de millones
    o millones, respectivamente, de ciclos por segundo. El indicador
    de la frecuencia de un microprocesador es un buen referente de la
    velocidad de proceso del mismo, pero no el único. La
    cantidad de instrucciones necesarias para llevar a cabo una tarea
    concreta, así como el ancho de banda ó cantidad de
    instrucciones ejecutadas por ciclo ICP, son los otros dos
    factores que determinan la velocidad de la CPU. La cantidad de
    instrucciones necesarias para realizar una tarea depende
    directamente del juego de instrucciones disponible, mientras que
    el índice ICP depende de varios factores, como el grado de
    supersegmentación y la cantidad de unidades de proceso o
    "pipelines" disponibles, entre otros. La cantidad de
    instrucciones necesarias para realizar una tarea depende
    directamente del juego de instrucciones.

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    13 Segmentación La segmentación (en inglés
    pipelining, literalmente oleoducto) es un método por el
    cual se consigue aumentar el rendimiento de algunos sistemas
    electrónicos digitales. Es aplicado, sobre todo, en
    microprocesadores. El nombre viene de que para impulsar el gas en
    un oleoducto a la máxima velocidad es necesario dividir el
    oleoducto en tramos y colocar una bomba que de un nuevo impulso
    al gas. El símil con la programación existe en que
    los cálculos deben ser registrados o sincronizados con el
    reloj cada cierto tiempo para que la ruta crítica (tramo
    con más carga o retardo computacional entre dos registros
    de reloj) se reduzca. La ruta crítica es en realidad la
    frecuencia máxima de trabajo alcanzada por el conjunto. A
    mayor ruta crítica (tiempo o retraso entre registros)
    menor es la frecuencia máxima de trabajo y a menor ruta
    crítica mayor frecuencia de trabajo. La ventaja primordial
    de este sistema es que, tal y como se muestra en la imagen, una
    vez el pipe está lleno, es decir, después de una
    latencia de cuatro en la imagen, los resultados de cada comando
    vienen uno tras otro cada flanco de reloj y sin latencia extra
    por estar encadenados dentro del mismo pipe. Todo esto habiendo
    maximizado la frecuencia máxima de trabajo.

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    14 Ejemplo de segmentación Programa de instrucciones en el
    Intel Pentium 4.

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    15 Ejemplo de segmentación

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    16 Unidad aritmético lógica La Unidad
    Aritmético Lógica “Arithmetic Logic
    Unit” (ALU), es un circuito digital que calcula
    operaciones. Las operaciones que realiza son las siguientes:
    suma, resta, multiplicación, división,
    comparación (mayor que, menor que, igual a) y aquellas que
    trabajan con dígitos binarios (10 que se conoce como
    operaciones lógicas: AND, NOR, NOT, NAND, OR, X-OR, etc)
    entre dos números. Los más complejos ALU son
    construidos dentro de los chips de microprocesadores modernos
    como el Core Duo Quad. Estos procesadores tienen dentro de ellos
    un ALU muy complejo y poderoso que pueden tener múltiples
    núcleos, cada núcleo con múltiples unidades
    de ejecución, cada una de ellas con múltiples ALU.
    Muchos otros circuitos pueden contener ALU: GPU (Graphics
    Processing Unit) como los que están en las tarjetas
    gráficas NVidia y ATI, FPU (Floating Point Unit) como el
    viejo coprocesador numérico 80387, y procesadores
    digitales de señales como los que se encuentran en
    tarjetas de sonido Sound Blaster, lectoras de CD y las TV de alta
    definición.

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    17 Ejemplos GPU y Coprocesador Graphics Processing Unit
    Coprocesador numérico Intel 287

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    18 Símbolo Esquemático ALU Un típico
    símbolo esquemático para una ALU: A y B son
    operandos; R es la salida; F es la entrada de la unidad de
    control; D es un estado de la salida

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    19 Historia ALU John Presper Eckert y John William Mauchly
    idearon el concepto de la ALU en 1945 que fue injustamente
    acreditado al matemático John von Neumann al publicarse en
    el informe en el que von Neumann recopilaba los trabajos para un
    nuevo computador llamado EDVAC (Electronic Discrete Variable
    Automatic Computer). Más adelante, en 1946, trabajó
    con sus colegas diseñando un computador para el Princeton
    Institute of Advanced Studies (IAS). El IAS computer se
    convirtió en el prototipo para muchos computadores
    posteriores. En la propuesta, von Neumann describió lo que
    el equipo creyó sería necesario en su
    máquina, incluyendo una ALU. Von Neumann explicó
    que una ALU es una necesidad para una computadora porque
    está garantizado que una computadora tendrá que
    computar operaciones matemáticas básicas,
    incluyendo adición, sustracción,
    multiplicación, y división.

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    20 Componentes ALU La ALU se compone básicamente de:
    Circuito Operacional, Registros de Entradas, Registro Acumulador
    y un Registro de Estados, conjunto de registros que hacen posible
    la realización de cada una de las operaciones. Circuito
    Operacional, contiene los circuitos electrónicos
    necesarios para la realización de las operaciones con los
    datos procedentes de los Registros de Entradas (REN), en las
    cuales se almacenan los operandos y a través de un
    selector de operaciones comandadas por las microordenes
    procedentes del secuenciador de la Unidad de Control, la misma
    que concretará la operación correspondiente en
    ejecución. El registro acumulador (Acumulador) almacena
    los resultados de las operaciones ejecutadas por el Circuito
    Operacional, también se encuentra conectado con los
    Registros de Entradas como una realimentación para
    realizar las operaciones encadenadas, por supuesto que se
    encuentra conectado con el bus de datos del sistema con el
    propósito de enviar los resultados a la Memoria principal
    o (RAM) o a algún periférico.

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    21 Componentes ALU El registro de estado (Flags) son registros de
    memoria en los que se deja constancia algunas condiciones que se
    dieron en la última operación realizada y que
    habrán de ser tenidas en cuenta en operaciones
    posteriores. Por ejemplo, en el caso de hacer una resta, tiene
    que quedar constancia si el resultado fue cero, positivo o
    negativo. Cada modelo de procesador tiene sus propios registros
    de estados pero los más comunes son: Z = Zero flag. el
    resultado es cero N = Negative flag. el resultado es negativo V =
    Overflow flag. el resultado supera el número de bits que
    puede manejar el ALU P = Parity flag. paridad del número
    de 1 en los datos I = Interrupt flag. C = Carry flag. acarreo de
    la operación realizada

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    22 Diagrama ALU

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    23 Operaciones Básicas La mayoría de las ALU pueden
    realizar las siguientes operaciones: Operaciones
    aritméticas de números enteros (adición,
    sustracción, y a veces multiplicación y
    división, aunque esto es más costoso) Operaciones
    lógicas de bits (AND, NOT, OR, XOR) Operaciones de
    desplazamiento de bits (Desplazan o rotan una palabra en un
    número específico de bits hacia la izquierda o la
    derecha, con o sin extensión de signo). Los
    desplazamientos pueden ser interpretados como multiplicaciones o
    divisiones por 2.

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    24 Operaciones Complejas Se puede diseñar un ALU para
    calcular cualquier operación, sin importar lo compleja que
    sea; el problema es que cuanto más compleja sea la
    operación, tanto más costosa será la ALU,
    más espacio usará en el procesador, y más
    energía disipará. Por lo tanto siempre se calcula
    un ALU suficientemente poderoso para hacerlo rápido, pero
    no tan complejo para llegar a ser prohibitivo. Imagine que usted
    necesita calcular, digamos, la raíz cuadrada de un
    número; se examinará las opciones siguientes para
    implementar esta operación: Diseñar una ALU muy
    compleja que calcule la raíz cuadrada de cualquier
    número en un solo paso. Esto es llamado cálculo en
    un solo ciclo de reloj. Diseñar una ALU compleja que
    calcule la raíz cuadrada con varios pasos (como el
    algoritmo que aprendimos en la escuela). Esto es llamado
    cálculo interactivo, y generalmente confía en el
    control de una unidad de control compleja con microcódigo
    incorporado. Diseñar una ALU simple en el procesador, y
    vender un procesador separado, especializado y costoso, que el
    cliente pueda instalar adicional al procesador, y que implementa
    una de las opciones de arriba. Esto es llamado
    coprocesador.

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    25 Operaciones Complejas Emular la existencia del coprocesador,
    es decir, siempre que un programa intente realizar el
    cálculo de la raíz cuadrada, hacer que el
    procesador compruebe si hay presente un coprocesador y usarlo si
    lo hay; si no hay uno, interrumpir el proceso del programa e
    invocar al sistema operativo para realizar el cálculo de
    la raíz cuadrada por medio de un cierto algoritmo de
    software. Esto es llamado emulación por software. Decir a
    los programadores que no existe el coprocesador y no hay
    emulación, así que tendrán que escribir sus
    propios algoritmos para calcular raíces cuadradas por
    software. Esto es realizado por bibliotecas de software. Las
    opciones arriba van de la más rápida y más
    costosa a la más lenta y económica. Por lo tanto,
    mientras que incluso la computadora más simple puede
    calcular la fórmula más complicada, las
    computadoras más simples generalmente tomarán un
    tiempo largo porque varios de los pasos para calcular la
    fórmula implicarán las opciones #3, #4 y #5 de
    arriba. Los procesadores como el Pentium IV y el AMD64
    implementan la opción #1 para las operaciones más
    complejas y la más lenta #2 para las operaciones
    extremadamente complejas. Eso es posible por la capacidad de
    construir ALU muy complejas en estos procesadores.

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    26 Instrucciones del ALU Se conoce como set de instrucciones al
    conjunto de instrucciones que es capaz de entender y ejecutar un
    microprocesador. Las instrucciones se clasifican según su
    función en: Instrucciones de transferencia de datos. Estas
    instrucciones mueven datos (que se consideran elementos de
    entrada/salida) desde la memoria hacia los registros internos del
    microprocesador, y viceversa. También se usan para pasar
    datos de un registro a otro del microprocesador. Existen algunas
    instrucciones que permiten mover no sólo un dato, sino un
    conjunto de hasta 64 KBytes con una sola instrucción.
    Instrucciones de cálculo. Son instrucciones destinadas a
    ejecutar ciertas operaciones aritméticas, como por ejemplo
    sumar, restar, multiplicar o dividir, o ciertas operaciones
    lógicas, como por ejemplo AND, OR, así como
    desplazamiento y rotación de bits. Instrucciones de
    transferencia del control del programa. Permiten romper la
    secuencia lineal del programa y saltar a otro punto del mismo.
    Pueden equivaler a la instrucción GOTO que traen muchos
    lenguajes de programación. Instrucciones de control. Son
    instrucciones especiales o de control que actúan sobre el
    propio microprocesador. Permiten acceder a diversas funciones,
    como por ejemplo activar o desactivar las interrupciones, pasar
    órdenes al coprocesador matemático, detener la
    actividad del microprocesador hasta que se produzca una
    interrupción, etc.

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    27 ALU vs. FPU Una unidad de punto flotante, Floating Point Unit
    (FPU), también realiza operaciones aritméticas
    entre dos valores, pero lo hace para números en
    representación de punto flotante, que es mucho más
    complicada que la representación de complemento a dos
    usada en una típica ALU. Para hacer estos cálculos,
    una FPU tiene incorporados varios circuitos complejos, incluyendo
    algunas ALU internas. Generalmente los ingenieros llaman ALU al
    circuito que realiza operaciones aritméticas en formatos
    de número entero (como complemento a dos y BCD), mientras
    que los circuitos que calculan en formatos más complejos
    como punto flotante, números complejos, etc., reciben
    generalmente un nombre más ilustre.

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    28 Unidad de Control La Unidad de control (CU) es la encargada de
    activar o desactivar los diversos componentes del microprocesador
    en función de la instrucción que el microprocesador
    esté ejecutando y en función también de la
    etapa de dicha instrucción que se esté ejecutando.
    La unidad de control (UC) interpreta y ejecuta las instrucciones
    almacenadas en la memoria principal y genera las señales
    de control necesarias para ejecutarlas. Existen dos tipos de
    unidades de control, las cableadas, usadas generalmente en
    máquinas sencillas, y las microprogramadas, propias de
    máquinas más complejas. En el primer caso, los
    componentes principales son el circuito de lógica
    secuencial, el de control de estado, el de lógica
    combinacional, y el de emisión de reconocimiento
    señales de control. En el segundo caso, la
    microprogramación se encuentra almacenada en una
    micromemoria (se accede a las mismas de manera secuencial (1, 2,
    …, n), y posteriormente se ejecuta cada una de ellas).

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    29 Componentes CU Para realizar su función, la unidad de
    control consta de los siguientes elementos: Contador de programa:
    Contiene permanentemente la dirección de memoria de la
    siguiente instrucción a ejecutar. Al iniciar la
    ejecución de un programa toma la dirección de su
    primera instrucción. Incrementa su valor en uno, de forma
    automática, cada vez que se concluye una
    instrucción, salvo si la instrucción que se
    está ejecutando es de salto o de ruptura de secuencia, en
    cuyo caso el contador de programa tomará la
    dirección de la instrucción que se tenga que
    ejecutar a continuación; esta dirección está
    en la propia instrucción en curso. Registro de
    instrucciones:Contiene la instrucción que se está
    ejecutando en cada momento. Esta instrucción
    llevará consigo el código de operación (un
    código que indica qué tipo de operación se
    va a realizar, por ejemplo una suma) y en su caso los operandos
    (datos sobre los que actúa la instrucción, por
    ejemplo los números a sumar) o las direcciones de memoria
    de estos operandos.

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    30 Componentes CU Decodificador: Se encarga de extraer el
    código de operación de la instrucción en
    curso (que está en el registro de instrucción), lo
    analiza y emite las señales necesarias al resto de
    elementos para su ejecución a través del
    secuenciador. Reloj: Proporciona una sucesión de impulsos
    eléctricos o ciclos a intervalos constantes (frecuencia
    constante), que marcan los instantes en que han de comenzar los
    distintos pasos de que consta cada instrucción. El reloj
    del sistema (system clock) es quien sincroniza y controla la
    velocidad de las operaciones dentro de la computadora. Esta
    velocidad se expresa en hertz lo cual significa una
    operación o ciclo por segundo. Entre más
    rápido el reloj el CPU de la computadora procesa la
    instrucción con más velocidad. Secuenciador: En
    este dispositivo se generan órdenes muy elementales
    (microórdenes) que, sincronizadas por los impulsos de
    reloj, hacen que se vaya ejecutando poco a poco la
    instrucción que está cargada en el registro de
    instrucción.

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    31 Diagrama CU

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    32 Arquitecturas de Microprocesadores La arquitectura de
    microprocesadores es el diseño conceptual y la estructura
    operacional fundamental de un sistema de computadora. Es decir,
    es un modelo y una descripción funcional de los
    requerimientos y las implementaciones de diseño para
    varias partes de una computadora, con especial interés en
    la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja
    internamente y accede a las direcciones de memoria.
    También suele definirse como la forma de seleccionar e
    interconectar componentes de hardware para crear computadoras
    según los requerimientos de funcionalidad, rendimiento y
    costo. La segmentación de instrucciones es similar al uso
    de una cadena de montaje en una fábrica de
    manufacturación. En las cadenas de montaje, el producto
    pasa a través de varias etapas de producción antes
    de tener el producto terminado. Cada etapa o segmento de la
    cadena está especializada en un área
    específica de la línea de producción y lleva
    a cabo siempre la misma actividad. Esta tecnología es
    aplicada en el diseño de procesadores eficientes. A estos
    procesadores se les conoce como “pipeline
    processors”. Un “pipeline processor”
    está compuesto por una lista de segmentos lineales y
    secuenciales en donde cada segmento lleva a cabo una tarea o un
    grupo de tareas computacionales.

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    33 Arquitecturas de Microprocesadores Los datos que provienen del
    exterior se introducen en el sistema para ser procesados. La
    computadora realiza operaciones con los datos que tiene
    almacenados en memoria, produce nuevos datos o información
    para uso externo. Las arquitecturas y los conjuntos de
    instrucciones se pueden clasificar considerando los siguientes
    aspectos: Almacenamiento de operandos en la CPU: dónde se
    ubican los operandos aparte de la memoria. Número de
    operandos explícitos por instrucción:
    cuántos operandos se expresan en forma explícita en
    una instrucción típica. Normalmente son 0, 1, 2 y
    3. Posición del operando: Puede cualquier operando estar
    en memoria?, o deben estar algunos o todos en los registros
    internos de la CPU. Cómo se especifica la dirección
    de memoria (modos de direccionamiento disponibles) Operaciones:
    Qué operaciones están disponibles en el conjunto de
    instrucciones. Tipo y tamaño de operandos y cómo se
    especifican.

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    34 Arquitecturas de Microprocesadores El núcleo (kernel)
    es la parte fundamental de un sistema operativo. Es el software
    responsable de facilitar a los distintos programas acceso seguro
    al hardware de la computadora. Como hay muchos programas y el
    acceso al hardware es limitado, el núcleo también
    se encarga de decidir qué programa podrá hacer uso
    de un dispositivo de hardware y durante cuánto tiempo.
    Acceder al hardware directamente puede ser realmente complejo,
    por lo que los núcleos suelen implementar una serie de
    abstracciones del hardware. Esto permite esconder la complejidad,
    y proporciona una interfaz limpia y uniforme al hardware
    subyacente, lo que facilita su uso para el programador. Se
    asegura de: La comunicación entre los programas
    informáticos y el hardware. Gestión de los
    distintos programas informáticos (tareas) de una
    máquina. Gestión del hardware (memoria, procesador,
    periférico, forma de almacenamiento, etc.)

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    35 Arquitecturas de Microprocesadores Firmware o
    Programación en Firme, es un bloque de instrucciones de
    programa para propósitos específicos, grabado en
    una memoria tipo ROM, que establece la lógica de
    más bajo nivel que controla los circuitos
    electrónicos de un dispositivo de cualquier tipo. Al estar
    integrado en la electrónica del dispositivo es en parte
    hardware, pero también es software, ya que proporciona
    lógica y se dispone en algún tipo de lenguaje de
    programación. Funcionalmente, el firmware es el
    intermediario (interfaz) entre las órdenes externas que
    recibe el dispositivo y su electrónica, ya que es el
    encargado de controlar a ésta última para ejecutar
    correctamente dichas órdenes externas. Encontramos
    Firmware en memorias ROM de los sistemas de diversos dispositivos
    periféricos, como en monitores de video, unidades de
    disco, impresoras, etc., pero también en los propios
    microprocesadores, chips de memoria principal y en general en
    cualquier circuito integrado. El programa BIOS de una computadora
    es un firmware cuyo propósito es activar una
    máquina desde su encendido y preparar el entorno para la
    instalación de un Sistema Operativo complejo, así
    como responder a otros eventos externos (botones de
    pulsación humana) y al intercambio de órdenes entre
    distintos componentes de la computadora. En un microprocesador el
    firmware es el que recibe las instrucciones de los programas y
    las ejecuta en la compleja circuitería del mismo,
    emitiendo órdenes a otros dispositivos del sistema.

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    36 Arquitecturas de Microprocesadores CISC es un modelo de
    arquitectura de computadores (Complex Instruction Set Computer).
    Los microprocesadores CISC tienen un conjunto de instrucciones
    que se caracteriza por ser muy amplio y permitir operaciones
    complejas entre operandos situados en la memoria o en los
    registros internos, en contraposición a la arquitectura
    RISC. 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
    usada en la mayoría de las computadoras personales del
    planeta. 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.

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    37 Arquitecturas de Microprocesadores De Arquitectura
    computacional, RISC (Reduced Instruction Set Computer),
    Computadora con Conjunto de Instrucciones Reducido. Es un tipo de
    microprocesador con las siguientes características
    fundamentales: Instrucciones de tamaño fijo y presentadas
    en un reducido número de formatos. Sólo las
    instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria por
    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… son ejemplos de algunos de ellos.

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    38 Arquitecturas de Microprocesadores RISC es una
    filosofía de diseño de CPU para computadora que
    está a favor de conjuntos de instrucciones pequeños
    y simples que toman menor tiempo para ejecutarse. El tipo de
    procesador más comúnmente utilizado en equipos de
    escritorio, el x86, está basado en CISC en lugar de RISC,
    aunque las versiones más nuevas traducen instrucciones
    basadas en CISC x86 a instrucciones más simples basadas en
    RISC para uso interno antes de su ejecución. La idea fue
    inspirada por el hecho de que muchas de las
    características que eran incluidas en los diseños
    tradicionales de CPU para aumentar la velocidad estaban siendo
    ignoradas por los programas que eran ejecutados en ellas.
    Además, la velocidad del procesador en relación con
    la memoria de la computadora que accedía era cada vez
    más alta. Esto conllevó la aparición de
    numerosas técnicas para reducir el procesamiento dentro
    del CPU, así como de reducir el número total de
    accesos a memoria. Terminología más moderna se
    refiere a esos diseños como arquitecturas de
    carga-almacenamiento.

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    39 Motorola Motorola es una empresa estadounidense especializada
    en la electrónica y las telecomunicaciones, establecida en
    Schaumburg, Illinois, un suburbio de Chicago.

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    40 Historia de Motorola El nombre "Motorola" fue adoptado en
    1947, pero ha sido utilizado como marca comercial desde los
    años treinta cuándo la compañía
    empezó a fabricar radios para el automóvil.
    Incipientes compañías utilizaron el sufijo "-ola"
    para comercializar sus fonógrafos, radios y otro
    equipamiento de audio en la década de 1920, la más
    famosa de ellas fue "Victrola", la empresa RCA lanzó su
    "radiola", había otra compañía que
    lanzó una máquina tocadiscos al mercado llamada
    Rock-Ola, y un editor de películas llamado Moviola. El
    prefijo "Motor-" se eligió en principio porqué el
    objetivo inicial de Motorola fue la electrónica destinada
    al automóvil.

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    41 Historia de Motorola El negocio de la compañía
    también tuvo éxito en la fabricación de
    tecnología de semiconductores, incluyendo los circuitos
    integrados utilizados en los ordenadores y los microprocesadores
    que fueron usados para el Commodore Amiga, el Macintosh y el
    PowerPC de Apple. A principios de los años ochenta,
    Motorola lanzó una agresiva cruzada para mejorar la
    calidad de sus productos, primero diez veces, y luego cien veces.
    La compañía se fijó la meta de calidad "seis
    sigma". Este término de estadística significa:
    "seis desviaciones estándar respecto de un promedio de
    desempeño estadístico". Esto quiere decir que
    Motorola se propuso reducir los defectos de sus productos a menos
    de 3.4 por millón en cada uno de sus procesos: 99.9997%
    libres de defectos. "Seis sigma" se convirtió en el grito
    de batalla de Motorola.

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    42 Historia de Motorola Además Motorola actualmente tiene
    una diversificada línea de productos en materia de
    telecomunicaciones que pasa desde los sistemas de
    satélite, hasta los módem. El 6 de Octubre del
    2003, Motorola anunció que escindiría la
    producción de semiconductores en la creación de una
    nueva empresa "Freescale Semiconductor, Inc". La nueva
    compañía empezó a cotizar el 16 de Julio del
    2004 en la New York Stock Exchange.

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