Microprocessador

Erro al crear miniatura:

Microprocessador

Erro al crear miniatura:

Processador AMD Athlon 64 X2 conectat en el zócalo d'una placa base

El processador o microprocessador és l'unitat de processament principal d'un ordenador, és per això l'unitat més important, el «cervell» d'un ordenador.

És l'encarregat d'eixecutar tots els programes, des del sistema operatiu fins a les aplicacions d'usuari; solament eixecuta instruccions en llenguage màquina, realisant operacions aritmèticas i llògicas simples, tals com sumar, restar, multiplicar, dividir i les operacions bitwise, també les llògiques binarias i accessos a memòria. Pot contindre una o més unitats centrals de processament (CPU) constituïdes, essencialment, per registres, una unitat de control, una unitat aritmètic llògica (ALU) i una unitat de càlcul en menge flotant (FPU) (coneguda antigament com a «coprocessador matemàtic»). El microprocessador està conectat generalment per mig d'un zócalo específic de la placa base de la computadora; normalment per al seu correcte i estable funcionament, se li incorpora un sistema de refrigeració que consta d'un disipador de calor, fabricat d'algun material d'alta conductivitat tèrmica, com coure o alumini, i d'un o més ventiladorés que eliminen l'excés de la calor absorbida pel disipador. Entre el disipador i la càpsula del microprocessador usualment es coloca pasta tèrmica per a millorar la conductivitat de la calor. Existixen atres métodos més eficaços, com la refrigeració líquida o l'us de cèles peltier per a refrigeració extrema, pero estes tècniques s'utilisen casi exclusivament per a aplicacions especials, tals com en les pràctiques de overclocking. La medició del rendiment d'un microprocessador és una tasca complexa, ya que existixen diferents tipos de "càrregues" que poden ser processades en diferent efectivitat per processadors de la mateixa gama. Una mètrica del rendiment és la freqüència de rellonge que permet comparar processadors en núcleus de la mateixa família, sent est un indicador molt llimitat donada la gran varietat de dissenys en els quals es comercialisen els processadors d'una mateixa marca i referència. Un sistema informàtic d'alt rendiment pot estar equipat en varis microprocessadors treballant en paral, i un microprocessador pot, a la seua volta, estar constituït per varis núcleus físics o llògics. Un núcleu físic es referix a una porció interna del microprocessador casi-independent que realisa totes les activitats d'una CPU solitària, un núcleu llògic és la simulació d'un núcleu físic a fi de repartir de manera més eficient el processament. Existix una tendència d'integrar el major número d'elements dins del propi processador, aumentant aixina l'eficiència energètica i la miniaturisació. Entre els elements integrats estan les unitats de punt flotant, controladors de la memòria RAM, controladors de busos i processadors dedicats de vídeo.

Història dels microprocessadors

L'història del microprocessador

El microprocessador va sorgir de l'evolució de distintes tecnologies predecessores, bàsicament de la computació i de la tecnologia de semiconductors. L'inici d'esta última data de mitat de la década de 1950; estes tecnologies es varen fusionar a principis dels anys 1970, produint el primer microprocessador. Dites tecnologies varen iniciar el seu desenroll a partir de la Segona Guerra Mundial; en este temps els científics varen desenrollar computadores específiques per a aplicacions militars. En la posguerra, a mitan de la década de 1940, la computació digital va mamprendre un fort creiximent també per a propòsits científics i civils. La tecnologia electrònica va alvançar i els científics varen fer grans progressos en el disseny de components d'estat sòlit (semiconductors). En 1948 en els laboratoris Bell varen crear el transistor. En els anys 1950, varen aparéixer les primeres computadores digitals de propòsit general. Es varen fabricar utilisant tubos al buit o bulbos com a components electrònics actius. Mòduls de tubos al buit componien circuits llògics bàsics, tals com comportes i flip-flops. Ensamblándolos en mòduls es va construir la computadora electrònica (la llògica de control, circuits de memòria, etc.). Els tubos de buit també varen formar part de la construcció de màquines per a la comunicació en les computadores. Per a la construcció d'un circuit sumador simple es requerix d'algunes comportes llògiques. La construcció d'una computadora digital precisa numerosos circuits o dispositius electrònics. Un pas transcendental en el disseny de la computadora va ser fer que la senya fora almagasenada en memòria. I l'idea d'almagasenar programes en memòria per a després eixecutar-ho va ser també de fonamental importància (Arquitectura de von Neumann). La tecnologia dels circuits d'estat sòlit va evolucionar en la década de 1950. L'ocupació del silici (Si), de baix cost i en métodos de producció massiva, varen fer del transistor el component més usat per al disseny de circuits electrònics. Per lo tant el disseny de la computadora digital es va reemplaçar del tubo al buit pel transistor, a finals de la década de 1950. A principis de la década de 1960, l'estat d'art en la construcció de computadores d'estat sòlit va sofrir un notable alvanç; varen sorgir les tecnologies en circuits digitals com RTL (Llògica Transistor Resistor), DTL (Llògica Transistor Diodo), TTL (Llògica Transistor Transistor), ECL (Llògica Complementada Emissor). A mitan dels anys 1960 es produïxen les famílies de circuits de llògica digital, dispositius integrats en escala SSI i MSI que corresponen a baixa i mijana escala d'integració de components. A finals dels anys 1960 i principis dels 70 varen sorgir els sistemes a alta escala d'integració o LSI. La tecnologia LSI va ser fent possible incrementar la cantitat de components en els circuits integrats. No obstant, pocs circuits LSI varen ser produïts, els dispositius de memòria eren un bon eixemple. Les primeres calculadores electròniques requerien entre 75 i 100 circuits integrats. Despuix es va donar un pas important en la reducció de l'arquitectura de la computadora a un circuit integrat simple, resultant un que va ser cridat microprocessador, unió de les paraules «Micro» del grec μικρο-, «chicotet», i processador. No obstant, és totalment vàlit usar el terme genèric processador, ya que en el pas dels anys, l'escala d'integració s'ha vist reduïda de micrométrica a nanométrica; i ademés, és, sense dubte, un processador.

• El primer microprocessador va ser l'Intel 4004 d'Intel Corporation, produït en 1971. Es va desenrollar originalment per a una calculadora i va resultar revolucionari per a la seua época. Contenia 2300 transistors, era un microprocessador d'arquitectura de 4 bits que podia realisar fins a 60 000 operacions per segon treballant a una freqüència de rellonge d'al voltant de 700 kHz.
• El primer microprocessador de 8 bits va ser l'Intel 8008, desenrollat a mitan de 1972 per al seu us en terminals informàtics. L'Intel 8008 integrava 3300 transistors i podia processar a freqüències màximes de 800 kHz.
• El primer microprocessador realment dissenyat per a us general, desenrollat en 1974, va anar l'Intel 8080 de 8 bits, que contenia 4500 transistors i podia eixecutar 200 000 instruccions per segon treballant a al voltant de 2 MHz.
• El primer microprocessador de 16 bits va ser el 8086, seguit del 8088. El 8086 va ser l'inici i el primer membre de la popular arquitectura x86, actualment usada en la majoria dels computadors. El chip 8086 va ser introduït al mercat en l'estiu de 1978, pero degut a que no hi havia aplicacions en el mercat que funcionaren en 16 bits, Intel va traure al mercat el 8088, que va ser llançat en 1979. Varen aplegar a operar a freqüències majors de 4 MHz.
• El microprocessador elegit per a equipar al IBM Personal Computer/AT, que va causar que fora el més amprat en els PC-AT compatibles entre mediats i finals dels anys 1980 va ser l'Intel 80286 (també conegut simplement com 286); és un microprocessador de 16 bits, de la família x86, que va ser llançat al mercat en 1982. Contava en 134 000 transistors. Les versions finals varen alcançar velocitats de fins a 25 MHz.
• U dels primers processadors d'arquitectura de 32 bits va ser el 80386 d'Intel, fabricat a mediats i fins de la década de 1980; en les seues diferents versions va aplegar a treballar a freqüències de l'orde dels 40 MHz.
• El microprocessador DEC Alpha es va llançar al mercat en 1992, corrent a 200 MHz en la seua primera versió, mentres que l'Intel Pentium va sorgir en 1993 en una freqüència de treball de 66 MHz. El processador Alpha, de tecnologia RISC i arquitectura de 64 bits, va marcar una fita, declarant-se com el més ràpit del món, en la seua época. Va aplegar a 1 GHz de freqüència cap a l'any 2001. Irònicament, a mitan del 2003, quan es pensava llevar-ho de circulació, el Alpha encara encapçalava la llista dels microprocessadors més ràpits d'Estats Units.
• Els microprocessadors moderns tenen una capacitat i velocitat molt majors, treballen en arquitectura de 64 bits, integren més de 700 millons de transistors, com és en el cas de la série Core i7, i poden operar a freqüències normals alguna cosa superiors als 3 GHz (3000 MHz).

Evolució

Erro al crear miniatura:

El pioner dels actuals microprocessadors: el 4004 d'Intel

Erro al crear miniatura:

Motorola 6800

Erro al crear miniatura:

Zilog Z80 A

Erro al crear miniatura:

Intel 80286, més conegut com 286

Erro al crear miniatura:

Intel 80486, conegut també com 486SX de 33 MHz

Erro al crear miniatura:

IBM PowerPC 601

Erro al crear miniatura:

Part posterior d'un Pentium Pro. Este chip en particular és de 200 MHz, en 256 Kb de caché L2

Erro al crear miniatura:

AMD K6 original

Erro al crear miniatura:

Intel Pentium II; es pot observar el seu estil de zócalo diferent

Erro al crear miniatura:

Intel Celeron "Coppermine 128" de 600 MHz

Erro al crear miniatura:

Intel Pentium III

Fins als primers anys de la década de 1970 els diferents components electrònics que formaven un processador no podien ser un únic circuit integrat, era necessari utilisar dos o tres "chips" per a fer una CPU (un era el "ALU" - Arithmeticalogic Unit, l'atre la " control Unit", l'atre el " Register Bank", etc.). En 1971 la companyia Intel va conseguir per primera volta posar tots els transistors que constituïen un processador sobre un únic circuit integrat, el 4004, naixia el microprocessador. Seguidament s'expon una llista ordenada cronològicament dels microprocessadors més populars que varen ser sorgint. En l'URSS es varen realisar atres sistemes que varen donar lloc a la série microprocessador Elbrus.

• 1971: L'Intel 4004

El 4004 va ser el primer microprocessador del món, creat en un simple chip i desenrollat per Intel. Era un CPU de 4 bits i també va ser el primer disponible comercialment. Este desenroll va impulsar la calculadora de Busicom i va iniciar el camí per a dotar de «inteligència» a objectes inanimados i aixina mateix, a la computadora personal.

• 1972: L'Intel 8008

Codificat inicialment com 1201, va ser demanat a Intel per Computer Terminal Corporation per a usar-ho en la seua terminal programable Datapoint 2200, pero degut a que Intel va terminar el proyecte tarde i a que no complia en les expectatives de Computer Terminal Corporation, finalment no va ser usat en el Datapoint. Posteriorment Computer Terminal Corporation i Intel varen acordar que l'i8008 poguera ser venut a atres clients.

• 1974: El SC/MP

El SC/MP desenrollat per National Semiconductor, va ser un dels primers microprocessadors, i va estar disponible des de principi de 1974. El nom SC/MP (popularment conegut com «Scamp») és l'acrònim de Simple Cost-effective Micro Processor (Microprocessador simple i rendable). Presenta un bus de direccions de 16 bits i un bus de senyes de 8 bits. Una característica, alvançada per al seu temps, és la capacitat de lliberar els busos a fin de que puguen ser compartits per varis processadors. Este microprocessador va ser molt utilisat, pel seu baix cost, i proveït en kits, per a propòsits educatius, d'investigació i per al desenroll de controladors industrials diversos.

• 1974: L'Intel 8080

EL 8080 es va convertir en la CPU de la primera computadora personal, l'Altair 8800 de MITS, segons s'alega, nomenada aixina per un destí de la Nau Espacial «Starship» del programa de televisió Viage a les Estreles, i l'IMSAI 8080, formant la base per a les màquines que eixecutaven el sistema operatiu CP/M-80. Els fanàtics de les computadores podien comprar un equip Altair per un preu (en aquell moment) de 395 USD. En un periodo de pocs mesos, es varen vendre decenes de mils d'estos PC.

• 1975: Motorola 6800

Es fabrica, per part de Motorola, Inc., el Motorola MC6800, més conegut com 6800. El seu nom prové de que contenia aproximadament 6800 transistors. Va ser llançat al mercat poc despuix de l'Intel 8080. Varis de les primeres microcomputadoras dels anys 1970 varen usar el 6800 com a processador. Entre elles es troben la SWTPC 6800, que va ser la primera en usar-ho, i la molt coneguda Altair 680. Este microprocessador es va utilisar profusamente com a part d'un kit per al desenroll de sistemes controladors en l'indústria. Partint del 6800 es varen crear varis processadors derivats, sent un dels més potents el Motorola 6809

• 1976: El Z80

La companyia Zilog Inc. crea el Zilog Z80. És un microprocessador de 8 bits construït en tecnologia NMOS, i va ser basat en l'Intel 8080. Bàsicament és una ampliació d'est, en lo que admet totes les seues instruccions. El primer computador que va usar el Z80 era el Cromemco Z-1 llançat en 1976. Un any despuix va eixir al mercat el Cromemco Z-2 i el Tandy TRS-80 Model 1 proveït d'un Z80 a 1,77 MHz i 4 KB de RAM. És un dels processadors de més èxit del mercat, del com s'han produït numeroses versions clónicas, i seguix sent usat de forma extensiva en l'actualitat en multitut de sistemes embebidos. La companyia Zilog va ser fundada en 1974 per Federico Faggin, qui va anar dissenyador cap del microprocessador Intel 4004 i posteriorment de l'Intel 8080.

• 1978: Els Intel 8086 i 8088

Una venda realisada per Intel a la nova divisió de computadores personals d'IBM, va fer que les PC d'IBM donaren un gran colp comercial en el nou producte en el 8088, el cridat IBM PC. L'èxit del 8088 propulsó a Intel a la llista de les 500 millors companyies, en la prestigiosa revista Fortune, i la mateixa va nomenar l'empresa com un de Els triumfos comercials dels xixanta.

• 1982: L'Intel 80286

El 80286, popularment conegut com 286, va anar el primer processador d'Intel que podria eixecutar tot el software escrit per al seu predecessor. Esta compatibilitat del software seguix sent un sagell de la família de microprocessadors d'Intel. Després de sis anys de la seua introducció, hi havia un estimat de 15 millons de PC basades en el 286, instalades al voltant del món.

• 1985: L'Intel 80386

Este processador Intel, popularment cridat 386, es va integrar en 275 000 transistors, més de 100 voltes tants com en l'original 4004. El 386 va afegir una arquitectura de 32 bits, en capacitat per a multitarea i una unitat de translació de pàgines, lo que va fer molt més senzill implementar sistemes operatius que usaren memòria virtual.

• 1985: El VAX 78032

El microprocessador VAX 78032 (també conegut com a DC333), és d'únic chip i de 32 bits, i va ser desenrollat i fabricat per Digital Equipment Corporation (DEC); instalat en els equips MicroVAX II, en conjunt en el seu chip coprocessador de menge flotant separat, el 78132, tenien una potència propenca al 90 % de la que podia entregar el minicomputador VAX 11/780 que fora presentat en 1977. Este microprocessador contenia 125 000 transistors, va ser fabricat en la tecnologia ZMOS de DEC. Els sistemes VAX i els basats en este processador varen ser els preferits per la comunitat científica i d'ingenieria durant la década de 1980.

• 1989: L'Intel 80486

La generació 486 realment va significar contar en una computadora personal de prestacions alvançades, entre elles, un conjunt d'instruccions optimisat, una unitat de menge flotant o FPU, una unitat d'interfaç de bus millorada i una memòria caché unificada, tot això integrat en el propi chip del microprocessador. Estes millores varen fer que els i486 anaren el doble de ràpits que el parell i386-i387 operant a la mateixa freqüència de rellonge. El processador Intel 486 va ser el primer en oferir un coprocessador matemàtic o FPU integrat; en ell que es varen accelerar notablement les operacions de càlcul. Usant una unitat FPU les operacions matemàtiques més complexes són realisades pel coprocessador de manera pràcticament independent a la funció del processador principal.

• 1991: L'AMD AMx86

Processadors fabricats per AMD 100 % compatible en els còdics d'Intel d'eixe moment. Cridats «clons» d'Intel, varen aplegar inclús a superar la freqüència de rellonge dels processadors d'Intel i a preus significativament menors. Ací s'inclouen les séries Am286, Am386, Am486 i Am586.

• 1993: PowerPC 601

És un processador de tecnologia RISC de 32 bits, en 50 i 66 MHz. En el seu disseny varen utilisar l'interfaç de bus del Motorola 88110. En 1991, IBM busca una aliança en Apple i Motorola per a impulsar la creació d'este microprocessador, sorgix l'aliança AIM (Apple, IBM i Motorola) l'objectiu del qual va ser llevar el domini que Microsoft i Intel tenien en sistemes basats en els 80386 i 80486. PowerPC (abreviada PPC o MPC) és el nom original de la família de processadors d'arquitectura de tipo RISC, que va ser desenrollada per l'aliança AIM. Els processadors d'esta família són utilisats principalment en computadors Macintosh d'Apple Computer i el seu alt rendiment es deu fortament a la seua arquitectura tipo RISC.

• 1993: L'Intel Pentium

El microprocessador de Pentium posseïa una arquitectura capaç d'eixecutar dos operacions al mateix temps, gràcies a les seues dos canonades de senyes de 32 bits cada u, un d'equivalent al 486DX(o) i l'atre equivalent a 486SX(o). Ademés, estava dotat d'un bus de senyes de 64 bits, i permetia un accés a memòria de 64 bits (encara que el processador seguia mantenint compatibilitat de 32 bits per a les operacions internes, i els registres també eren de 32 bits). Les versions que incloïen instruccions MMX no solament brindaven a l'usuari un més eficient maneig d'aplicacions multimèdia, sino que també s'oferien en velocitats de fins a 233 MHz. Es va incloure una versió de 200 MHz i la més bàsica treballava a al voltant de 166 MHz de freqüència de rellonge. El nom Pentium, es va mencionar en les historietes i en charrades de la televisió diàriament, en realitat es va tornar una paraula molt popular poc despuix de la seua introducció.

• 1994: EL PowerPC 620

En enguany IBM i Motorola desenrollen el primer prototip del processador PowerPC de 64 bit, l'implementació més alvançada de l'arquitectura PowerPC, que va estar disponible a l'any pròxim. El 620 va ser dissenyat per a la seua utilisació en servidors, i especialment optimisat per a usar-ho en configuracions de quatre i fins a huit processadors en servidors d'aplicacions de base de senyes i vídeo. Este processador incorpora sèt millons de transistors i corre a 133 MHz. És oferit com un pont de migració per a aquells usuaris que volen utilisar aplicacions de 64 bits, sense tindre que renunciar a eixecutar aplicacions de 32 bits.

• 1995: EL Intel Pentium Pro

Llançat al mercat en autumne de 1995, el processador Pentium Pro (professional) es va dissenyar en una arquitectura de 32 bits. Es va usar en servidors i els programes i aplicacions per a estacions de treball (de rets) varen impulsar ràpidament la seua integració en les computadores. El rendiment del còdic de 32 bits era excelent, pero el Pentium Pro a sovint era més llent que un Pentium quan eixecutava còdic o sistemes operatius de 16 bits. El processador Pentium Pro estava compost per al voltant de 5,5 millons de transistors.

• 1996: L'AMD K5

Havent abandonat els clons, AMD fabricada en tecnologies anàlogues a Intel. AMD va traure al mercat el seu primer processador propi, el K5, rival del Pentium. L'arquitectura RISC86 de l'AMD K5 era més semblant a l'arquitectura de l'Intel Pentium Pro que a la del Pentium. El K5 és internament un processador RISC en una Unitat x86- decodificadora, transforma tots els comandos x86 (de l'aplicació en curs) en comandos RISC. Este principi s'usa fins a hui en totes les CPU x86. En la majoria dels aspectes era superior el K5 al Pentium, inclús d'inferior preu, no obstant, AMD tenia poca experiència en el desenroll de microprocessadors i les diferents fites de producció marcats es varen ser superant en poc èxit, es va retardar 1 any de la seua eixida al mercat, a raó d'això les seues freqüències de treball eren inferiors a les de la competència, i per tant, els fabricants de PC varen donar per assentat que era inferior.

• 1996: Els AMD K6 i AMD K6-2

En el K6, AMD no solament va conseguir fer-li sériament la competència als Pentium MMX d'Intel, sino que ademés va amargar lo que d'una atra forma haguera segut un plàcit domini del mercat, oferint un processador casi a l'altura del Pentium II, pero per un preu molt inferior. En càlculs en menge flotant, el K6 també va quedar per baix del Pentium II, pero per damunt del Pentium MMX i del Pro. El K6 va contar en una gama que va des dels 166 fins als més de 500 MHz i en el joc d'instruccions MMX, que ya s'han convertit en estàndarts. Més alvance es va llançar una millora dels K6, els K6-2 de 250 nanómetros, per a seguir competint en els Pentium II, sent este últim superior en tasques de menge flotant, pero inferior en tasques d'us general. S'introduïx un joc d'instruccions SIMD denominat 3DNow!

• 1997: L'Intel Pentium II

Un processador de 7,5 millons de transistors, es busca entre els canvis fonamentals sobre el seu predecessor, millorar el rendiment en l'eixecució de còdic de 16 bits, afegir el conjunt d'instruccions MMX i eliminar la memòria caché de segon nivell del núcleu del processador, colocant-la en una targeta de circuit imprés junt a est. Gràcies al nou disseny d'este processador, els usuaris de PC poden capturar, revisar i compartir fotografies digitals en amics i família via Internet; revisar i agregar text, música i uns atres; en una llínea telefònica; l'enviar vídeo a través de les llínees normals del teléfon per mig d'Internet es convertix en alguna cosa quotidià.

• 1998: L'Intel Pentium II Xeon

Els processadors Pentium II Xeon es dissenyen per a complir en els requisits de rendiment en computadores de mig-ranc, servidors més potents i estacions de treball (workstations). Consistent en l'estratègia d'Intel per a dissenyar productes de processadors en l'objectiu d'omplir segments dels mercats específics, el processador Pentium II Xeon oferix innovacions tècniques dissenyades per a les estaciones de treball i servidors que utilisen aplicacions comercials exigents, com a servicis d'Internet, almagasenament de senyes corporatives, creacions digitals i uns atres. Poden configurar-se sistemes basats en este processador per a integrar de quatre o huit processadors treballant en paral, també més allà d'eixa cantitat.

• 1999: L'Intel Celeron

Continuant l'estratègia, Intel, en el desenroll de processadors per al segment de mercats específics, el processador Celeron és el nom que du la llínea de baix cost d'Intel. L'objectiu va ser poder, per mig d'esta segona marca, penetrar en els mercats impedits als Pentium, de major rendiment i preu. Es dissenya per a afegir valor al segment del mercat dels PC. Va proporcionar als consumidors una gran actuació a un baix cost, i va entregar un rendiment destacat per a usos com a jocs i el software educatiu.

• 1999: L'AMD Athlon K7 (Classic i Thunderbird)

Processador totalment compatible en l'arquitectura x86. Internament el Athlon és un redissenye del seu antecessor, pero se li va millorar substancialment el sistema de menge flotant (ara en tres unitats de menge flotant que poden treballar simultàneament) i se li va incrementar la memòria caché de primer nivell (L1) a 128 KB (64 Kb per a senyes i 64 Kb per a instruccions). Ademés inclou 512 Kb de caché de segon nivell (L2). El resultat va ser el processador x86 més potent del moment. El processador Athlon en núcleu Thunderbird va aparéixer com l'evolució del Athlon Classic. De la mateixa manera que el seu predecessor, també es basa en l'arquitectura x86 i usa el bus EV6. El procés de fabricació usat per a tots estos microprocessadors és de 180 nanómetros. El Athlon Thunderbird va consolidar a AMD com la segona major companyia de fabricació de microprocessadors, ya que gràcies al seu excelent rendiment (superant sempre al Pentium III i als primers Pentium IV d'Intel a la mateixa freqüència de rellonge) i baix preu, la varen fer molt popular tant entre els entesos com en els iniciats en l'informàtica.

• 1999: L'Intel Pentium III

El processador Pentium III oferix 70 noves instruccions Internet Streaming, les extensions de SIMD que reforcen dramàticament el rendiment en imàgens alvançades, 3D, afegint una millor calitat d'àudio, video i rendiment en aplicacions de reconeiximent de veu. Va ser dissenyat per a reforçar l'àrea del rendiment en l'Internet, li permet als usuaris fer coses, tals com, navegar a través de pàgines pesades (en molts gràfics), tendes virtuals i transmetre archius video d'alta calitat. El processador s'integra en 9,5 millons de transistors, i es va introduir usant en ell tecnologia 250 nanómetros.

• 1999: L'Intel Pentium III Xeon

El processador Pentium III Xeon amplia les fortalees d'Intel sobre les estacions de treball (workstation) i segments de mercat de servidors, i afig una actuació millorada en les aplicacions del comerç electrònic i informàtica comercial alvançada. Els processadors incorporen millores que reforcen el processament multimèdia, particularment les aplicacions de vídeo. La tecnologia del processador III Xeon accelera la transmissió d'informació a través del bus del sistema al processador, millorant el rendiment significativament. Es dissenya pensant principalment en els sistemes en configuracions de multiprocessador.

• 2000: EL Intel Pentium 4

Est és un microprocessador de sèptima generació basat en l'arquitectura x86 i fabricat per Intel. És el primer en un disseny completament nou des del Pentium Pro. Es va estrenar l'arquitectura NetBurst, la qual no donava millores considerables respecte a l'anterior P6. Intel va sacrificar el rendiment de cada cicle per a obtindre a canvi major cantitat de cicles per segon i una millora en les instruccions SSE. Com a conseqüència, va incloure un motor d'eixecució ràpida i un bus de sistema de 400 MHz per a entregar un major nivell d'eixercite en activitats més demandants, com a jocs en 3D, àudio i video digitals. Va incloure un major poder de processament per a codificar pistes de discs compactes a MP3 a major velocitat, processament més ràpit i poderós per a una reproducció d'àudio més decorreguda i major rendiment per a crear i editar música en major rapidea. Va contar en un soport multimèdia millorat per a una codificació de video més ràpida, poder per a vore videos i películes pantalla completa a majors resolucions i Tecnologia SSE2 per a processament de video. Per a jocs i modelació 3D va oferir un major conteo de polígons per segon, major taxa de quadros per segon i càlculs de punt flotant millorats per a millorar els gràfics 3D i video.

• 2001: L'AMD Athlon XP

Quan Intel va traure el Pentium 4 a 1,7 GHz en abril de 2001 es va vore que el Athlon Thunderbird no estava el seu nivell. Ademés no era pràctic per al overclocking, llavors per a seguir estant al cap sobre rendiment dels processadors x86, AMD va tindre que dissenyar un nou núcleu, el QuantiSpeed, i va traure l'Athlon XP. Est compatibilisava les instruccions SSE i les 3DNow! Entre les millores respecte al Thunderbird es pot mencionar la prerrecuperación de senyes per hardware, coneguda en anglés com prefetch, i l'aument de les entrades TLB, de 24 a 32. Com a resultat va oferir un rendiment casi propenc al temps real en usos com a processament de veu, video i CAD/CAM en el motor de punt flotant més poderós del moment. Va introduir l'entreteniment digital com a jocs i DVDs en gràfics rics i decorreguts i sò realiste. El processador va permetre un àudio més realiste en prestacions per a millorar el sò envolvente, va prendre ventaja dels dispositius digitals conectats i el seu contingut oferint imàgens realistes, videos decorreguts i un sò enriquit. La combinació de les prestacions de Windows XP i el processador varen oferir una experiència d'Internet millorada en un us més decorregut del streaming de l'àudio i video.

• 2004: L'Intel Pentium 4 (Prescott)

A principis de febrer de 2004, Intel va introduir una nova versió de Pentium 4 denominada 'Prescott'. Primer es va utilisar en la seua manufactura un procés de fabricació de 90 nm i després es va canviar a 65 nm. La seua diferència en els anteriors és que estos posseïxen 1 MiB o 2 MiB de caché L2 i 16 Kb de caché L1 (el doble que els Northwood), prevenció d'eixecució, SpeedStep, C1I State, un HyperThreading millorat, instruccions SSE3, maneig d'instruccions AMD64, de 64 bits creades per AMD, pero denominades EM64T per Intel, no obstant, per greus problemes de temperatura i consum, varen resultar un fracàs front als Athlon 64.

• 2004: L'AMD Athlon 64

L'AMD Athlon 64 és un microprocessador x86 d'octava generació que implementa el conjunt d'instruccions AMD64, que varen ser introduïdes en el processador Opteron. El Athlon 64 presenta un controlador de memòria en el propi circuit integrat del microprocessador i atres millores d'arquitectura que li donen un millor rendiment que els anteriors Athlon i que el Athlon XP funcionant a la mateixa velocitat, inclús eixecutant còdic heretat de 32 bits. El Athlon 64 també presenta una tecnologia de reducció de la velocitat del processador anomenada Cool'n'Quiet,: quan l'usuari està eixecutant aplicacions que requerixen poc us del processador, baixa la velocitat del mateix i la seua tensió es reduïx.

• 2006: L'Intel Core Duo

Intel va llançar esta gama de processadors de doble núcleu i CPUs 2x2 MCM (mòdul Multi-Chip) de quatre núcleus en el conjunt d'instruccions x86-64, basat en la nova arquitectura Core d'Intel. La microarquitectura Core va retornar a velocitats de CPU baixes i va millorar l'us del processador d'abdós cicles de velocitat i energia comparats en anteriors NetBurst dels CPU Pentium 4/D2. La microarquitectura Core proveïx etapes de decodificación, unitats d'eixecució, caché i busos més eficients, reduint el consum d'energia de CPU Core 2, mentres s'incrementa la capacitat de processament. Els CPU d'Intel han variat molt bruscament en consum d'energia d'acort a velocitat de processador, arquitectura i processos de semiconductor, mostrat en les taules de malbarat d'energia del CPU. Esta gama de processadors varen ser fabricats de 65 a 45 nanómetros.

• 2007: L'AMD Phenom

Phenom va ser el nom donat per Advanced Micro Devices (AMD) a la primera generació de processadors de tres i quatre núcleus basats en la microarquitectura K10. Com a característica comuna tots els Phenom tenen tecnologia de 65 nm conseguida a través de tecnologia de fabricació Silicon on insulator (SOI). No obstant, Intel, ya es trobava fabricant per mig de la més alvançada tecnologia de procés de 45 nm en 2008. Els processadors Phenom estan dissenyats per a facilitar l'us inteligent d'energia i recursos del sistema, llests per a la virtualización, generant un òptim rendiment per vat. Totes les CPU Phenom posseïxen característiques tals com a controlador de memòria DDR2 integrat, tecnologia HyperTransport i unitats de menge flotant de 128 bits, per a incrementar la velocitat i el rendiment dels càlculs de menge flotant. L'arquitectura Direct Connect assegura que els quatre núcleus tinguen un òptim accés al controlador integrat de memòria, conseguint un ample de banda de 16 Gb/s per a intercomunicación dels núcleus del microprocessador i la tecnologia HyperTransport, de manera que les escals de rendiment milloren en el número de núcleus. Té caché L3 compartida per a un accés més ràpit a les senyes (i aixina no depén tant del temps de latencia de la RAM), ademés de compatibilitat d'infraestructura dels zócalos AM2, AM2+ i AM3 per a permetre un camí d'actualisació sense sobresalts. A pesar de tot, no varen aplegar a igualar el rendiment de la série Core 2 Duo.

• 2008: L'Intel Core i7 Nehalem

Intel Core i7 és una família de processadors de quatre núcleus de l'arquitectura Intel x86-64. Els Core i7 són els primers processadors que usen la microarquitectura Nehalem d'Intel i és el successor de la família Intel Core 2. FSB és reemplaçat per l'interfaç QuickPath en i7 i i5 (zócalo 1366), i substituït a la seua volta en i7, i5 i i3 (zócalo 1156) pel DMI eliminat el northBrige i implementant ports PCI Express directament. Memòria de tres canals (ample de senyes de 192 bits): cada canal pot soportar una o dos memòries DIMM DDR3. Les placa base compatibles en Core i7 tenen quatre (3+1) o sis recalats DIMM en lloc de dos o quatre, i les DIMM deuen ser instalades en grups de tres, no dos. L'Hyperthreading va ser reimplementado creant núcleus llògics. Està fabricat a arquitectura de 45 nm i 32 nm i posseïx 731 millons de transistors la seua versió més potent. Es va tornar a usar freqüències altes, encara que a contrapartida els consum es varen disparar.

• 2008: Els AMD Phenom II i Athlon II

Phenom II és el nom donat per AMD a una família de microprocessadors o CPUs multinúcleo (multicore) fabricats en 45 nm, la qual succeïx al Phenom original i varen donar soport a DDR3. Una de les ventages del pas dels 65 nm als 45 nm, és que va permetre aumentar la cantitat de caché L3. De fet, esta es va incrementar d'una manera generosa, passant dels 2 MiB del Phenom original a 6 MiB. Entre ells, el Amd Phenom II X2 BE 555 de doble núcleu sorgix com el processador binúcleo del mercat. També es llancen tres Athlon II en sol Caché L2, pero en bona relació preu/rendiment. El Amd Athlon II X4 630 corre a 2,8 GHz. El Amd Athlon II X4 635 contínua la mateixa llínea. AMD també llança un triple núcleu, cridat Athlon II X3 440, aixina com un doble núcleu Athlon II X2 255. També ix el Phenom X4 995, de quatre núcleus, que corre a més de 3,2 GHz. També AMD llança la família Thurban en sis núcleus físics dins del encapsulado

• 2011: L'Intel Core Sandy Bridge

Apleguen per a reemplaçar els chips Nehalem, en Intel Core i3, Intel Core i5 i Intel Core i7 série 2000 i Pentium G. Intel va llançar els seus processadors que es coneixen en el nom en clau Sandy Bridge. Estos processadors Intel Core que no tenen substancials canvis en arquitectura respecte a nehalem, pero si els necessaris per a fer-els més eficients i ràpits que els models anteriors. És la segona generació dels Intel Core en noves instruccions de 256 bits, duplicant el rendiment, millorant el rendiment en 3D i tot lo que es relacione en operació en multimèdia. Varen aplegar la primera semana de giner del 2011. Inclou nou conjunt d'instruccions denominat AVX i una GPU integrada de fins a 12 unitats d'eixecució

• 2011: L'AMD Fusion

AMD Fusion és el nom clau per als microprocessadors Turion, producte de la fusió entre AMD i ATI, es combinen el procés de la geometria 3D i atres funcions de GPUs actuals. La GPU està integrada en el propi microprocessador. Els primers models varen eixir entre els últims mesos de 2010 i primers de 2011 denominats Ontaro i Zacate (baix consum), Pla, Braços i Buldòzer (games mija i alta) varen eixir entre mediats i finals del 2011.

• 2012: L'Intel Core Ivy Bridge

Ivy Bridge és el nom en clau dels processadors coneguts com Intel Core de tercera generació. Són per tant successors dels micros que varen aparéixer a principis de 2011, el nom dels quals en clau és Sandy Bridge. Passem dels 32 nanómetros d'ample de transistor en Sandy Bridge als 22 d'Ivy Bridge. Açò li permet ficar el doble d'ells en la mateixa àrea. Un major número de transistors significa que pots posar més blocs funcionals dins del chip. És dir, est serà capaç de fer un major número de tasques al mateix temps.

• 2013: L'Intel Core Haswell

Haswell és el nom clau dels processadors de quarta generació d'Intel Core. Són la correcció d'errors de la tercera generació i implementen noves tecnologies gràfiques per al gamming i el disseny gràfic, funcionant en un menor consum i tenint un millor rendiment a un bon preu. Contínua com el seu predecessor en 22 nanómetros pero funciona en un nou socket en clau 1150. Tenen un cost elevat a comparació en els APU's i FX d'AMD, pero tenen un major rendiment.

• 2017: L'Intel Core i7-7920HQ

Este processador està en la llínea de la sèptima generació, incorporant una potència i una capacitat de resposta mai abans vistes. Especialment fabricat per a usuaris exigents que volen aumentar la seua productivitat, sense deixar de costat a aquells que pretenen pensar també en l'entreteniment i jocs sensacionals, en alta transferència de senyes i molt més, ya està disponible en el mercat.

• 2017: AMD Ryzen

És una marca de processadors desenrollats per AMD llançada en febrer de 2017, usa la microarquitectura Zen en procés de fabricació de 14 nm i conten en 4800 millons de transistors, oferixen un gran rendiment multi-fil, pero un menor usant un sol fil que els de la seua competència Intel. Estos requerixen del zócalo AM4 i totes les targetes mare per a este tipo de processadors incorporen multiplicadors desbloquejats per a overclocking, ademés que tots els productes soporten overclocking automàtic, encara que açò processadors no conten en GPU integrada, per lo que depenen d'una solució dedicada. Els processadors Ryzen varen tornar a AMD a la gama alta de CPUs d'escritori, capaços de competir en rendiment contra els processadors Core i7 d'Intel en preus menors i competitius; des del seu llançament la quota de mercat d'AMD ha aumentat.

• 2019: AMD Ryzen 3ra. Generació

Estos processadors estan fabricats en el nou procés de fabricació de 7 nm arquitectura Zen2 i varen ser posats a la venda el 7 de juliol de 2019. Han tingut una gran acceptació que han fet que la quota de mercat d'AMD haja aumentat i superat en molts països al seu competidor directe intel. El processador més potent d'esta generació és l'AMD Ryzen 9 3950X un processador que du 16 núcleus i 32 fils en el seu interior i serà posat a la venda en el 4Q del 2019.

• 2020: Intel Core S 10ª. Generació

Estos processadors de dècima generació es troben orientats per a ordenadors 'gaming' de sobretaula, alcançant una freqüència de processament màxima de 5,3 GHz en el seu model tope de gama, l'i9-10900K.europapress. es/portaltic/videojuegos/noticia-intel-presenta-procesadores-gaming-core-decima-generacion-53-ghz-20200430164227. html

• 2020: AMD Ryzen 5000

Estos processadors conten en l'arquitectura Zen 3 de 7 nanómetros per a gamers, creadors de continguts, dissenyadors i atres treballadors pesats. Dominen tasques de varis processos com el renderizado 3D o video i la compilació de software. Conten en un conjunt de tecnologies per a aumentar la seua poder com Precision Boost 2, Precision Boost Overdrive i PCIe 4.0.

• 2020: Apple M1

Despuix d'abandonar a Intel, Apple presenta el seu primer processador propi per a equips. Ha segut dissenyat en tecnologia arm de 5 nanómetros per a oferir un alt rendiment en un baix consum d'energia. Diverses funcionalitats com a ports I/S, memòria i seguritat han segut integrades en el processador. Utilisa una arquitectura de memòria unificada (UMA) que incorpora memòria de baixa latencia i alt ample de banda en un mateix conjunt de recursos per a aumentar el rendiment i l'eficiència. Conta en quatre núcleus d'alt eixercite en atres quatre de baix consum per a tasques menys demandants. Ademés inclou gràfics integrats d'alt eixercite i Neural Engine que és un motor dissenyat per a accelerar l'aprenentage automàtic i l'Inteligència artificial.

• 2021: Intel Core de 11ª Generació

Estos processadors conten en els nous transistors SuperFin, combinen noves tecnologies com WiFi 6, Thunderbolt 4, decodificación de mijos AV1, interfaç PCI Express Gen 4 anexada al processador i característiques de seguritat reforçades per hardware. Admet velocitats de fins a 4,8 Ghz i Intel Optane H10 en almagasenament en estat sòlit per a les unitats més veloces. Ademés oferixen acceleració d'inteligència artificial en el seu motor Intel Deep Learning Boost i gràfics Intel Iris X de calitat de targeta dedicada en mils de millons de colors, HDR 10, sò Dolby Atmos i Dolby Vision en acceleració per hardware.

• 2021: Apple M1 Pro i M1 Max

Seguint en el desenroll de la seua pròpia plataforma, Apple llança la seua segona generació de processadors propis per a equips. El processador M1 Pro conta en el triple de l'ample de banda i és un 70 % més ràpit que el processador M1 original. Mentres que el M1 Max conta en el doble de l'ample de banda del processador M1 Pro i un poder encara major. Gràcies a la tecnologia de 5 nanómetros, el processador M1 Pro oferix 33 700 millons de transistors, més del doble del M1 original. Conta en 10 núcleus, 8 d'alt eixercite i 2 d'alta eficiència. Conta en un GPU de 16 núcleus que és dos voltes més ràpit que el del M1 original, ademés admet fins a 32 GB de memòria unificada en fins a 200 GB/s d'ample de banda, lo que permet a professionals creatius fer molt més. Per un atre costat, el processador M1 Max incorpora els 10 núcleus del processador M1 Pro i un GPU de 32 núcleus que permet un rendiment 4 voltes més ràpit que el M1 original. És el processador més gran d'Apple creat fins al moment en 57 000 millons de transistors, oferix un ample de banda de memòria de fins a 400 GB/s per a admetre fins a 64 GB de memòria ràpida unificada. Els processadors M1 Pro i Max oferixen el motor multimèdia ProRes per a accelerar el processament de videos i aforrar energia, Neural Engine de 16 núcleus per a millorar l'aprenentage automàtic i l'inteligència artificial, controlador de pantalla per a múltiples monitors externs, processador de video exclusiu i prestacions de seguritat com Secure Enclavament, inici segur verificat per hardware i tecnologies de protecció del temps d'eixecució.

• 2021: Intel Core de 12ª Generació

Estos processadors han segut creats per a oferir el millor rendiment segons les necessitats sense importar si són videojocs, creació de continguts, transmissió o l'us quotidià. Conten en una nova arquitectura híbrida en una combinació única de núcleus d'eixercite i eficiència (núcleus P i I respectivament) per a un eixercite que s'adapta a les tasques en curs. Inclou fins a 8 núcleus d'eixercite (P) i 8 d'eficiència (I) i dirigix les càrregues de treball en la tecnologia Intel Thread Director que les dividix per a obtindre el millor eixercite possible. Posseïxen una arquitectura flexible i ferramentes per a realisar overclocking i conseguir la màxima personalisació. Admeten les tecnologies PCI Express 5.0 i DDR 5 per a actualisacions futures i també admeten Wi-Fi 6I i Thunderbolt 4 per a comunicacions d'alta velocitat.

• 2022: AMD Ryzen 6000

Una nova generació de processadors AMD Ryzen. Oferixen un rendiment en equips ultradelgados fins a un 30 % superior a la generació anterior, una duració de bateria proyectada fins a de 24 hores d'us i gràfics fins a 2 voltes més ràpits que la generació anterior en la tecnologia RDNA 2. És el primer processador en ser totalment compatible en les funcions de seguritat de Windows 11 integrant la tecnologia Microsoft Pluton, conta en àudio impulsat en inteligència artificial per a potenciar les cridades de veu i video, es troben preparats per al futur en integrar PCI Express 4.0, DDR5 i USB4, gràfics integrats série 600M per a jocs en alta definició completa, activació immediata i seguritat biométrica.

• 2022: Apple M1 Ultra

És el següent pas en l'evolució de la plataforma M1 d'Apple. Gràcies a la nova arquitectura d'empaquetat Ultra Fusion que interconecta a dos chips per a crear un SoC en nivells de rendiment i capacitat jamai vists, el chip M1 Ultra oferix una sorprenent potència en el mateix rendiment per Watt líder en l'indústria. El nou SoC conta en 114 000 millons de transistors, un número mai vist fins a este moment en una computadora personal, es pot configurar en fins a 128 GB d'ample de banda de memòria unificada de baixa latencia a la que pot accedir el CPU de 20 núcleus, el GPU de 64 núcleus i el Neural Engine de 32 núcleus. Este rendiment resulta de gran utilitat per als desenrolladors que compilan còdic, artistes que treballen en entorns 3D de gran tamany i professionals de video que ara podran transcodificar molt més ràpit.

Funcionament

Des del punt de vista llògic, singular i funcional, el microprocessador està compost bàsicament per varis registres: una unitat de control, una unitat aritmètic llògica i, depenent del processador, pot contindre una unitat de menge flotant. El microprocessador eixecuta instruccions almagasenades com a número binario organisats secuencialmente en la memòria principal. L'eixecució de les instruccions es pot realisar en vàries fases:

• Prefetch, prelectura de l'instrucció des de la memòria principal.
• Fetch, enviament de l'instrucció al decodificador
• Decodificación de l'instrucció, és dir, determinar qué instrucció és i per tant qué es deu fer.
• Llectura d'operants (si n'hi ha).
• Escritura dels resultats en la memòria principal o en els registres. Cada una d'estes fases es realisa en un o varis cicles de CPU, depenent de l'estructura del processador, i concretament del seu grau de segmentación. La duració d'estos cicles ve determinada per la freqüència de rellonge, i mai podrà ser inferior al temps requerit per a realisar la tasca individual (realisada en un sol cicle) de major cost temporal. El microprocessador es conecta a un circuit PLL, normalment basat en un cristal de cuarzo capaç de generar polsos a un ritme constant, de modo que genera varis cicles (o polsos) en un segon. Este rellonge, en l'actualitat, genera mils de megahercios.

Rendiment

El rendiment del processador pot ser medit de distintes maneres, fins a fa pocs anys es creïa que la freqüència de rellonge era una mida precisa i actualment moltes persones creuen que el número de núcleus lo és per l'incorporació de varis d'ells dins d'un mateix encapsulado per a aumentar el rendiment per mig d'una computació parala, pero eixos mits, coneguts com a «mit dels megahertzios» i «mit dels núcleus» s'han vist desvirtuados pel fet de que els processadors no sempre han requerit freqüències més altes i majors cantitats de núcleus per a aumentar la seua potència de còmput. Durant els últims anys la freqüència s'ha mantingut en el ranc dels 1,5 GHz a 6 GHz i la cantitat de núcleus ha aplegat a 32 pel moment (2024), donant com resultat processadors en capacitats de procés majors comparats en els primers que varen alcançar eixos valors. De totes maneres, una forma fiable de medir la potència d'un processador és per mig de l'obtenció de les Instruccions per cicle. Medir el rendiment en la freqüència i la cantitat de núcleus és vàlit únicament entre processadors en arquitectura molt similars o iguals, de manera que el seu funcionament intern siga el mateix: en eixe cas la freqüència i la cantitat de núcleus és un índex de comparació vàlit. Dins d'una família de processadors és comú trobar distintes opcions sobre freqüències de rellonge, degut a que no tots els chips de silici tenen els mateixos llímits de funcionament: són provats a distintes freqüències, fins que mostren signes d'inestabilitat, llavors es classifiquen d'acort al resultat de les proves. Açò es podria reduir que els processadors són fabricats per lots en diferents estructures internes atenent a games i extres com podria ser una memòria caché de diferent tamany, encara que no sempre és aixina i les games altes diferixen moltíssim més de les baixes que simplement de la seua memòria caché, aplegant a amprar en varis casos arquitectura distintes. Despuix d'obtindre els lots segons la seua gama, se someten a processos en un banc de proves, i segons el seu soport a les temperatures o que vagen mostrant signes d'inestabilitat, se'ls adjudica una freqüència, en la que vindrà programat de série, pero en pràctiques de overclock se li pot incrementar. La capacitat d'un processador depén fortament dels components restants del sistema, sobretot del chipset, de la memòria RAM i del software. Pero obviant eixes característiques pot tindre's una mida aproximada del rendiment d'un processador per mig d'indicadors com la cantitat d'operacions de menge flotant per unitat de temps FLOPS, o la cantitat d'instruccions per unitat de temps MIPS. Una mida exacta del rendiment d'un processador o d'un sistema, és molt complicada pels múltiples factors involucrats en la computació d'un problema, per lo generals proves no són concloents entre sistemes de la mateixa generació.

Arquitectura

El microprocessador té una arquitectura pareguda a la computadora digital. En atres paraules, el microprocessador és com la computadora digital perque abdós realisen càlculs baix un programa de control. Consegüentment, l'història de la computadora digital ajuda a entendre el microprocessador. Va fer possible la fabricació de potents calculadores i de molts atres productes. El microprocessador utilisa el mateix tipo de llògica que és usat en l'unitat procesadora central (CPU) d'una computadora digital. El microprocessador és algunes voltes anomenat unitat microprocesadora (MPU). En atres paraules, el microprocessador és una unitat procesadora de senyes. En un microprocessador es pot diferenciar diverses parts:

• Encapsulado: és lo que rodeja a la oblea de silici en si, per a donar-li consistència, impedir la seua deterioració (per eixemple, per oxidació per l'aire) i permetre l'enllaç en els conectors externs que ho acoplaren al seu zócalo de la placa base.
• Memòria caché: és una memòria ultrarrápida que ampra el processador per a tindre alcanç directe a certes senyes que «predeciblemente» seran utilisats en les següents operacions, sense tindre que acodir a la memòria RAM, reduint aixina el temps d'espera per a adquisició de senyes. Tots els micros compatibles en PC posseïxen la cridada caché interna de primer nivell o L1; és dir, la que està dins del micro, encapsulada junt a ell. Els micros més moderns (Core i3, Core i5, Core i7, etc.) inclouen també en el seu interior atre nivell de caché, més gran, encara que alguna cosa menys ràpida, és la caché de segon nivell o L2 i inclús els hi ha en memòria caché de nivell 3, o L3.
• Coprocessador matemàtic: unitat de menge flotant. És la part del micro especialisada en eixa classe de càlculs matemàtics, antigament estava en l'exterior del processador en un atre chip. Esta part està considerada com una part «llògica» junt en els registres, l'unitat de control, memòria i bus de senyes.
• Registres: són bàsicament un tipo de memòria chicoteta en fins especials que el micro té disponible per a alguns usos particulars. Hi ha varis grups de registres en cada processador. Un grup de registres està dissenyat per a control del programador i hi ha uns atres que no són dissenyats per a ser controlats pel processador, pero que la CPU els utilisa en algunes operacions, en total són treinta y dos registres.
• Memòria: és elloc a on el processador troba les instruccions dels programes i les seues senyes. Tant les senyes com les instruccions estan almagasenats en memòria, i el processador les accedix des d'allí. La memòria és una part interna de la computadora i la seua funció essencial és proporcionar un espai d'almagasenament per al treball en curs.
• Ports: és la manera en que el processador es comunica en el món extern. Un port és anàlec a una llínea de teléfon. Qualsevol part de la circuitería de la computadora en la qual el processador necessita comunicar-se, té assignat un «número de port» que el processador utilisa com si fora un número de teléfon per a cridar circuits o a parts especials.

Fabricació

Processadors de silici

El procés de fabricació d'un microprocessador és molt complex. El silici necessari per a construir-ho sol extraure's de l'arena (composta bàsicament de cuarzo, o siga diòxit de silici), en el que es fabrica un monocristal d'uns 20 x 150 centímetros. Per a això, es fon el material en qüestió a alta temperatura (1370 °C) i molt llentament (10 a 40 mm per hora) i aixina es va formant el cristal. D'este cristal, de centenars de quilos, es tallen els extrems i la superfície exterior, per a obtindre un cilindre perfecte. Després, el cilindre es talla en obleas de 10 micras de gruixa (la dècima part de la gruixa d'un cabell humà) utilisant una serra de diamant. De cada cilindre s'obtenen mils d'obleas, i de cada oblea es fabricaran varis centenars de microprocessadors.

Erro al crear miniatura:

Silici

Estes obleas són polides fins a obtindre una superfície perfectament plana, passen per un procés cridat “annealing”, que consistix en sometre-les a un calfament extrem per a eliminar qualsevol defecte o impurea que puga haver aplegat a esta instància. Despuix d'una supervisió per mig de làserés capaç de detectar imperfeccions menors a una milèsima de micra, es recobrixen en una capa aïllant formada per òxit de silici transferit per mig de deposición de vapor. D'ací en avant, comença el procés del «dibuixat» dels transistors que conformaran a cada microprocessador. A pesar de ser molt complex i precís, bàsicament consistix en la “impressió” de successives caraces sobre la oblea, succeint-se la deposición i eliminació de capes finíssimes de materials conductors, aïllants i semiconductorés, endurides per mig de llum ultravioleta i atacada per àcits encarregats d'eliminar les zones no cobertes per l'impressió. Salvant les escals, es tracta d'un procés comparable al vist per a la fabricació de circuits impresos. Despuix de centenars de passos, entre els que es troben la creació de substrat, l'oxidació, la litografia, el gravat, l'implantació iònica i la deposición de capes; s'aplega a un complex «entrepà» que conté tots els circuits interconectados del microprocessador. Un transistor construït en tecnologia de 7 nanómetros té un ample equivalent a uns 34 electrons. Això dona una idea de la precisió absoluta que es necessita al moment d'aplicar cada una de les caraces utilisades durant la fabricació.

Erro al crear miniatura:

Una oblea de silici gravada

Els detalls d'un microprocessador són tan chicotets i precisos que una única mota de pols pot destruir tot un grup de circuits. Les sals amprades per a la fabricació de microprocessadors es denominen sals netes, perque l'aire de les mateixes se somet a un filtrat exhaustiu i està pràcticament lliure de pols. Les sals netes més pures de l'actualitat es denominen de classe 1. La sifra indica el número màxim de partícules majors de 0,12 micras que pot haver en un peu cúbic (0,028 m³) d'aire. Com a comparació, una llar normal seria de classe 1 milló. Els treballadors d'estes plantes ampren trages estèrils per a evitar que restants de pell, pols o pèl es desprenguen dels seus cossos. Una volta que la oblea ha passat per tot el procés litogràfic, té “gravats” en la seua superfície varis centenars de microprocessadors, l'integritat dels quals és comprovada abans de tallar-els. Es tracta d'un procés òbviament automatizado, i que termina en una oblea que té gravats algunes marques en elloc que es troba algun microprocessador defectuós. La majoria dels errors es donen en les vores de la oblea, donant com resultats chips capaços de funcionar a velocitats menors que els d'el centre de la oblea o simplement en característiques desactivades, tals com a núcleus. Després la oblea és tallada i cada chip individualisat. En esta etapa del procés el microprocessador és una chicoteta placa d'uns pocs milímetros quadrats, sense pines ni càpsula protectora. Cada una d'estes plaquitas serà dotada d'una càpsula protectora plàstica (en alguns casos poden ser ceràmiques) i conectada als centenars de pines metàlics que li permetran interactuar en el món exterior. Estes conexions es realisen utilisant prim arams, generalment d'or. De ser necessari, la càpsula és proveïda d'un chicotet disipador tèrmic de metal, que servirà per a millorar la transferència de calor des de l'interior del chip cap al disipador principal. El resultat final és un microprocessador com els que equipen als computadors. També s'estan desenrollant alternatives al silici pur, tals com el carbur de silici que millora la conductivitat del material, permetent majors freqüències de rellonge intern; encara que encara es troba en investigació.

Atres materials

Encara que la gran majoria de la producció de circuits integrats es basa en el silici, no es pot ometre l'utilisació d'atres materials que són una alternativa tals com el germani; tampoc les investigacions actuals per a conseguir fer operatiu un processador desenrollat en materials de característiques especials com el grafeno o la molibdenita.

Empaquetat

Erro al crear miniatura:

Empaquetat d'un processador Intel 80486 en un empaque de ceràmica

Els microprocessadors són circuits integrats i com a tal estan formats per un chip de silici i un empaque en conexions elèctriques. En els primers processadors el empaque es fabricava en plàstics epoxicos o en ceràmiques en formats com el DIP entre uns atres. El chip es pegava en un material tèrmicament conductor a una base i es conectava per mig de chicotets arams a unes pistes terminades en pines. Posteriorment se sagellava tot en una placa metàlica o una atra peça del mateix material de la base de manera que els arams i el silici quedaren encapsulados.

Erro al crear miniatura:

Empaquetat d'un processador PowerPC en flip chip; es veu el chip de silici

En l'actualitat els microprocessadors de diversos tipos (incloent processadors gràfics) es ensamblan per mig de la tecnologia flip chip. El chip semiconductor és soldat directament a una colecció de pistes conductores (en el substrat laminado) en l'ajuda d'unes microesferas que es depositen sobre les obleas de semiconductor en les etapes finals de la seua fabricació. El substrat laminado és una espècie de circuit imprés que posseïx pistes conductores cap a pines o contactes, que a la seua volta serviran de conexió entre el chip semiconductor i un zócalo de CPU o una placa base. Antigament les conexió del chip en els pines es realisava per mig de microalambres de manera que quedava boca dalt, en el método Flip Chip queda boca avall, d'ahí es deriva el seu nom. Entre les ventages d'este método està la simplicitat del ensamble i en un millor malbarat de calor. Quan la pastilla queda bocabajo presenta el substrat base de silici de manera que pot ser gelat directament per mig d'elements conductors de calor. Esta superfície s'aprofita també per a etiquetar l'integrat. En els processadors per a computadors d'escritori, donada la vulnerabilitat de la pastilla de silici, s'opta per colocar una placa de metal, per eixemple en els processadors Athlon com el de la primera image. En els processadors d'Intel també s'inclou des del Pentium III de més de 1 GHz.

Malbarat de calor

Artícul principal → Disipador.

En l'aument de la cantitat de transistors integrats en un processador, el consum d'energia s'ha elevat a nivells en els quals el malbarat calòric natural del mateix no és suficient per a mantindre temperatures acceptables i que no es danye el material semiconductor, de manera que es va fer necessari l'us de mecanismes de refredat forçat, açò és, l'utilisació de disipadorés de calor. Entre ells es troben els sistemes senzills, tals com disipadores metàlics, que aumenten l'àrea de radiació, permetent que l'energia ixca ràpidament del sistema. També els hi ha en refrigeració líquida, per mig de circuits tancats. En els processadors més moderns s'aplica en la part superior del processador, una làmina metàlica denominada IHS que va a ser la superfície de contacte del disipador per a millorar la refrigeració uniforme del die i protegir les resistències internes de possibles prens de contacte en aplicar pasta tèrmica. Varis models de processadors, en especial, els Athlon XP, han sofrit curtcircuits per una incorrecta aplicació de la pasta tèrmica. Per a les pràctiques de overclock extrem, s'apleguen a utilisar elements químics tals com gèl sec, i en casos més extrems, nitrogen líquit, capaços de rondar temperatures per baix dels –192 graus Celsius i l'heli líquit capaç de rondar temperatures molt pròximes al zero absolut. D'esta manera es pot pràcticament fins a triplicar la freqüència de rellonge de referència d'un processador de silici. Ellímit físic del silici és de 10 GHz, mentres que el d'atres materials com el grafeno pot aplegar a 1 THz.

Conexió en l'exterior

Artícul principal → Zócalo de CPU.

Erro al crear miniatura:

Superfícies de contacte en un processador Intel per a zócalo LGA 775

El microprocessador posseïx un apany d'elements metàlics que permeten la conexió elèctrica entre el circuit integrat que conforma el microprocessador i els circuits de la placa base. Depenent de la complexitat i de la potència, un processador pot tindre des de 8 fins a més de 2000 elements metàlics en la superfície de la seua empaque. El montage del processador es realisa en l'ajuda d'un zócalo de CPU soldat sobre la placa base. Generalment distinguim tres tipos de conexió:

• PGA: Pin Grid Array: La conexió es realisa per mig de chicotets arams metàlics repartits a lo llarc de la base del processador introduint-se en la placa base per mig d'uns chicotets forats, en introduir el processador, una palanca ancorarà els pines per a que faça bon contacte i no se solten.
• BGA: Ball Grid Array: La conexió es realisa per mig de boles soldades al processador que fan contacte en el zócalo
• LGA: Land Grid Array: La conexió es realisa per mig de superfícies de contacte planes en chicotets pines que inclou la placa base. Entre les conexions elèctriques estan les d'alimentació elèctrica dels circuits dins del empaque, les senyals de rellonge, senyals relacionades en senyes, direccions i control; estes funcions estan distribuïdes en un esquema associat al zócalo, de manera que vàries referències de processador i plaques base són compatibles entre ells, permetent distintes configuracions.

Busos del processador

Tots els processadors posseïxen un bus principal o de sistema pel qual s'envien i reben totes les senyes, instruccions i direccions des dels integrats del chipset o des del restant de dispositius. Com a pont de conexió entre el processador i el restant del sistema, definix molt del rendiment del sistema, la seua velocitat es medix en bits per segon. Eixe bus pot ser implementat de distintes maneres, en l'us de busos serial o parals i en distints tipos de senyals elèctriques. La forma més antiga és el bus paral en el qual es definixen llínees especialisades en senyes, direccions i per a control. En l'arquitectura tradicional d'Intel (usada fins a models recents), eixe bus es diu front-side bus i és de tipo paral en 64 llínees de senyes, 32 de direccions ademés de múltiples llínees de control que permeten la transmissió de senyes entre el processador i el restant del sistema. Este esquema s'ha utilisat des del primer processador de l'història, en millores en la senyalisació que li permet funcionar en rellonges de 333 MHz fent 4 transferències per cicle.

En alguns processadors d'AMD i en l'Intel Core i7 s'han usat atres tipos per al bus principal de tipo serial. Entre estos es troba el bus HyperTransport d'AMD, que maneja les senyes en forma de paquets usant una cantitat menor de llínees de comunicació, permetent freqüències de funcionament més altes i en el cas d'Intel, Quickpath

Els microprocessadors d'Intel i d'AMD (des d'abans) posseïxen ademés un controlador de memòria d'accés aleatori en l'interior del encapsulado lo que fa necessari l'implementació de busos de memòria del processador cap als mòduls. Eixe bus esta d'acort als estàndarts DDR de JEDEC i consistixen en llínees de bus paral, per a senyes, direccions i control. Depenent de la cantitat de canals poden existir d'1 a 4 busos de memòria.

Arquitectura

• 65xx
  • MOS Technology 6502
  • Western Design Center 65xx
• ARM
• Altera Nios, Nios II
• AVR (purament microcontroladorés)
• EISC
• RCA 1802 (aka RCA COSMAC, CDP1802)
• DEC Alpha
• Intel
  • Intel 4556, 4040
  • Intel 8970, 8085, Zilog Z80
  • Intel Itanium
  • Intel i860
  • Intel i515
• LatticeMico32
• M32R
• MIPS
• Motorola, Inc.
  • Motorola 6800
  • Motorola 6809
  • Motorola c115, ColdFire
  • corelduo 15485
  • sewcret ranses 0.2457
  • Motorola 88000 (antecessor de la família PowerPC en l'IBM POWER)
• IBM POWER (antecessor de la família PowerPC en el Motorola 88000)
  • Família PowerPC, G3, G4, G5
• NSC 320xx
• OpenRISC
• PA-RISC
• National Semiconductor SC/MP ("scamp")
• Signetics 2650
• SPARC
• SuperH family
• Transmeta Crusoe, Transmeta Efficeon (arquitectura VLIW, en emulador de l'IA32 de 32-bit Intel x86)
• INMOS Transputer
• x86
  • Intel 8086, 8088, 80186, 80188 (arquitectura x86 de 16-bit en sol modo real)
  • Intel 80286 (arquitectura x86 de 16-bit en modo real i modo protegit)
  • IA-32 arquitectura x86 de 32-bits
  • x86-64 arquitectura x86 de 64-bits
• Cambridge Consultants XAP

Vore també

Microarquitectura Unitat central de processament (CPU) Unitat de control Unitat aritmètic llògica Unitat de menge flotant Unitat de gestió de memòria Unitat funcional Registre (hardware) Microcódigo

Barrel shifter (en anglés) Multinúcleo Microcontrolador Conjunt d'instruccions Arquitectura de computadores Zócalo de CPU Refrigeració líquida (informàtica) Hardware Placa base

Enllaços externs

Commons

• Erro al crear miniatura: Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre Microprocessador.
• Plantilla:Trim Video de Discovery Channel sobre el montage de microprocessadors en Intel en YouTube
• Plantilla:Trim ¿Qué és el microprocessador? en YouTube