Microprocesador: ¿Qué es, para qué sirve y cuáles son sus características?

Hoy en día el uso de las computadoras está tan extendido que muchas veces nos olvidamos, o dejamos a un lado, conocer a cabalidad cada uno de los componentes que hacen posible el funcionamiento de estas maravillas de la tecnología.

En este post te pondremos al tanto de todo lo que tiene que ver con el microprocesador, un componente sin el cual sería imposible lograr todo lo que puedes hacer con tu ordenador. Todo eso lo irás comprendiendo a medida que te sumerges en la lectura de nuestra entrega de hoy, ya que nos pasearemos por aspectos como las funciones del microprocesador, sus usos en la informática y las características más importantes que lo acompañan.

Igualmente, te vas a enterar de datos sobre su historia y evolución, además de conocer de manera cronológica la salida al mercado de algunos de los microprocesadores que han dejado huella en el mundo de la informática.

¿Qué es un microprocesador y para qué sirve en informática?

La forma más común de conceptualizar al microprocesador, es referirse a él como el cerebro de la computadora. Esto nos da una idea clara sobre su vital importancia en el funcionamiento del ordenador, ya que sin él sería imposible llevar a cabo la mayoría de las operaciones que ocurren en el computador.

Comúnmente llamado procesador, está integrado en la tarjeta madre de la computadora, pasando por él todas las operaciones aritméticas y/o lógicas simples, hasta lógicas binarias y los accesos a memoria. De esta forma hace posible la ejecución de programas, los cuales van desde un sistema operativo en particular hasta las aplicaciones de usuario a través del software.

Igualmente, debemos saber que un microprocesador puede estar compuesto por cientos de miles de circuitos integrados dentro de un chip o pastilla de silicio. Este chip se acopla a la tarjeta madre de la CPU a través de un zócalo en conjunto a un sistema anti calentamiento, el cual se compone de un ventilador interno y materiales especialmente diseñados para disipar el calor.

En este punto debemos detenernos en el método para la fabricación de un procesador, que se origina de un proceso nada simple. Todo comienza por extraer el silicio de la arena que contiene cuarzo en cantidades suficientes para que cumpla con los requerimientos para optimizar de manera inequívoca el producto final.

En lo referente al rendimiento de los microprocesadores, debemos señalar que si bien no existe una métrica establecida con tal fin, sí es posible afirmar que todo irá en función de las exigencias a que pueden ser sometidos según el equipo donde estén instalados.

¿Cuáles son las principales funciones de un microprocesador en un ordenador?

Antes de abordar de manera directa las principales funciones que es capaz de realizar el microprocesador en los ordenadores, es importante hacer ver que hoy por hoy este es de lejos el producto de la industria tecnológica más utilizado por todos en el mundo. Esto se debe a que es necesario en el funcionamiento de un gran abanico de artefactos de uso cotidiano.

Su funcionamiento para por una perfecta sincronización por etapas, para que todo ocurra según lo previsto en su diseño. Esto es gracias a un reloj que coordina todo lo que se desarrolla en los bloques funcionales.

Para ilustrarte un poco más sobre el proceso, te diremos que el microprocesador se conecta a un circuito PLL de alto rendimiento que lo ayuda a ejecutar las instrucciones almacenadas en forma de guarismos binarios en su memoria principal.

El proceso se inicia con la recepción de la instrucción, su decodificación y busca de los programas compatibles para ejecutar la orden; hecho esto, procede al análisis de de los datos suministrados; y, finalmente, nos muestra los resultados finales de todo el proceso antes de pasar a la siguiente orden, en un tiempo medido en fracciones de segundo.

¿Cuáles son las características más importantes que definen a un microprocesador?

Para hablar acerca de las características comunes a todos los microprocesadores, es necesario hacerlo describiendo parte de su arquitectura. Así que para cumplir a cabalidad su funcionamiento, cada parte debe cumplir con características especiales.

A continuación te las presentamos con más detalle:

• Encapsulado: se trata de la camisa o cubierta que sirve de protector a la pastilla de silicio en que se ha fabricado el pequeño dispositivo. De esta manera se garantiza que éste esté libre de partículas de suciedad y de la oxidación por oxígeno.
• Caché: esta parte del microprocesador se encarga de guardar datos que pueden ser usados de manera inmediata sin necesidad de acudir a la memoria RAM, con lo que los tiempos de respuesta se reducen de forma entre una instrucción y la siguiente. Eso le confiere propiedades de memoria ultrarrápida.
• Coprocesador Matemático: Podríamos definirlo como el cerebro del procesador, ya que en está sección se llevan a cabo los cálculos matemáticos. Actúa como unidad de coma flotante.
• Registros: Es una suerte de memoria pequeña compuesta por dos grupos que en total suman 32 registros, cada grupo dedicado al control de funciones específicas dentro del microprocesador. Uno de los grupos ha sido diseñado para evitar que el procesador se salga de control de manera autónoma; mientras otro sirve para auxiliar al CPU en algunas tareas.
• Memoria: es la parte a la que el dispositivo se dirige cuando recibe una instrucción, ya que es donde se almacenan los programas y sus datos.
• Puertos: estos son los encargados de mantener un enlace constante y coordinado entre todos los demás componentes de la computadora. En otras palabras, son los que llaman a la acción a los diferentes circuitos y otras partes del sistema en el momento de ser requeridos.

Historia y evolución del microprocesador ¿Cuándo y quién los inventó?

Si bien se debe dejar claro que el microprocesador deriva de tecnologías que comenzaron alrededor de la década de los 50s, tales como la computación y el campo de los semiconductores, también es bueno destacar que su nacimiento data de 1971. Fue en ese año cuando la fusión de las tecnologías precedentes dio como resultado los semi tal como los conocemos hoy en día.

Marcian E. Hoff, quien para el momento trabajaba para la compañía Intel, está considerado el padre de este genial invento, que sin duda llegó para revolucionar el mundo de la informática y convertirse en una herramienta indispensable para muchísimas tareas en la vida moderna.

También se debe destacar que el ingeniero Hoff contó con la colaboración de sus colegas Federico Faggin, Stanley Mazor y Masatoshi Shima, a quienes la historia reconoce como co-inventores. Sin embargo, hay que tener claro que la paternidad del invento siempre ha sido atribuida a Hoff, dado que fue quien presentó la propuesta en el año 1969.

El invento vino a ser el Intel 4004, de 4 bits, el primer microprocesador comercial. Era un procesador programable, ensamblado con 2.300 transistores en una cápsula única, que muy pronto dejó de ser suficiente para los requerimientos que los avances de la informática comenzaban a demandar.

Por supuesto, lo anterior trajo como consecuencia la búsqueda de mejoras en diseño y capacidades, con lo que el microprocesador comenzó su evolución hasta los asombrosos desarrollos que conocemos hoy en día. Pero ese tema lo desarrollaremos con mayor detalle en el siguiente apartado.

Cronología de los microprocesadores más importantes de la historia de la informática

En esta parte te dejaremos una muestra de los procesadores que han marcado hito en la imparable evolución de los microprocesadores, que actualmente han sido capaces de reducir su escala de integración, en los comienzos micro, hasta nanométrica:

Intel 4004

Como hemos dicho anteriormente, se trata del primer microprocesador comercializado a nivel mundial. Era capaz de direccionar 4096 localidades, con su memoria de 4 bits. Su arquitectura le permitía realizar hasta un tope de 60000 operaciones cada segundo, gracias a que podía trabajar a una frecuencia de reloj de unos 700 KHz.

Una de sus limitaciones, que eventualmente condujo de forma determinante a la búsqueda de mejoras en el sistema, era que solo podía atender un conjunto de 45 instrucciones diferentes. Esto no le permitía atender demasiadas aplicaciones, por lo que en un principio solo fue usado en aplicaciones de recursos limitados.

Intel 8008

Presentado a mediados de 1972, el 8008 sí estaba pensado para ser usado de manera efectiva en terminales informáticos. En su pequeña cápsula estaban integrados 3300 transistores, lo que nos da una idea de los avances alcanzados para ese momento.

Cabe destacar que inauguró la era de los microprocesadores de 8 bits, con lo que se hizo posible ampliar la memoria hasta 16 KBytes. De esta forma era capaz de procesar hasta 48 instrucciones adicionales, en frecuencias de reloj hasta 800 KHz.

Intel 8080

Salió a la luz en 1973, y fue pensado para un sinnúmero de usos. Aunque todavía era un microprocesador de 8 bits, los desarrolladores se las ingeniaron para que direccionara una cantidad mayor de memoria. De esta manera ya fue capaz de ejecutar las instrucciones en un tiempo 10 veces menor que su antecesor.

Además, el 8080 supuso un gran paso en alcanzar la interconexión con la mayoría de los componentes estándar del tipo TTL, esto gracias a la compatibilidad de este microprocesador con dicha lógica de cálculo.

SC/MP

Presentado en 1974 por la compañía National Semiconductor, rápidamente alcanzó gran popularidad gracias a su bajo costo. Estaba equipado con un bus de datos de 8 bits en combinación con un bus de direcciones de 16 bits.

Otra de las razones de su gran aceptación, tiene que ver con que los buses liberados podían ser compartidos por más de un procesador simultáneamente, siendo el primero en contar con esa característica.

Motorola 6800

Para no quedar rezagada en la carrera de los desarrollos informáticos, la empresa Motorola presenta en 1975 esta propuesta, que fue incorporado en un importante número de las primeras microcomputadoras que ya comenzaban a verse por esos años de mitad del 70s.

Marcó un hito importante en la evolución de los microprocesadores, ya que ha sido en primero en estar equipado con un registro índice. A partir de él se han derivado varios de los microprocesadores más reconocidos de esta marca.

Intel 8086

Primer microprocesador de 16 bits, el 8086 llegó al mercado en 1978 e indudablemente significó un avance gigantesco en el mundo de la informática. Sus 29.000 transistores le permiten ejecutar las instrucciones en apenas 400 nanosegundos. Fue el primero capaz de ejecutar 1 Mbyte de memoria.

Al momento de su lanzamiento eran prácticamente inexistentes las aplicaciones capaces de trabajar con 16 bits, por lo que el fabricante se vio obligado a presentar su modelo 8088, con la idea de mantener su parte del mercado.

Intel 80386

Aquí ya estamos hablando de un microprocesador de 32 bits, comercializado hacia mediados de la década de los 80s. Gracias a que contaba con 275.000 transistores, podía alcanzar velocidades de 33 MHz. Su espacio de memoria era de 4 GBytes.

Entre sus novedades está la simplificación de implementar sistemas operativos que requirieran memoria virtual, esto a través de la unidad de traslación de páginas incorporada en este chip.

DEC Alpha (AXP)

Sin duda toda una revolución en el universo de los microprocesadores, estaba equipado con un conjunto de instrucciones RISC con capacidad de 64 bits, dedicada específicamente al cálculo de coma flotante. A partir de entonces las computadoras fueron capaces de representar números reales con mayor eficiencia.

También se debe destacar que luego de su aparición, en 1992, los microprocesadores comenzaron a ser diseñados para operar sobre registros, con lo que la memoria RAM ya solo fue necesaria para las instrucciones de carga y almacenamiento.

Intel Pentium

Este es un microprocesador de 64 bits, que hizo su presentación en 1993. Si bien antes que él salió el DEC Alpha en 1992, Pentium alcanzó mayor popularidad debido que era mucho más económico que su rival. En la fabricación de cada unidad se utilizaron 3.100.000 transistores para una capacidad de memoria de 4 GBytes, y una frecuencia de trabajo de 66 MHz.

Pentium sin dudas ha marcado época en la esfera tecnológica, siendo un nombre de amplio uso en el espectro informático. Son muchos los desarrollos basados en su bus de datos de 64 bits.

Si bien estos que te hemos presentado han marcado un antes y un después en la imparable evolución de los microprocesadores, han habido y seguirán saliendo otros cada día más asombrosos, con lo que en esta época contamos con una cantidad y variedad de ellos para usos en diferentes campos.