ARQUITECTURA DE LOS MICROPROCESADORES

En la figura vemos la estructura básica de este dispositivo se puede apreciar que pese a la complejidad de los microprocesadores su diagrama de bloques es muy sencillo. A grandes rasgos, esta es la estructura básica de los microprocesadores:

1.  La Unidad Aritmética Lógica (ALU), que ejecuta todas las operaciones solicitadas. 
2.  Una serie de registros, donde se almace­nan temporalmente los datos. De aquí, la ALU extrae las instrucciones sobre las ope­raciones específicas a realizar y sobre el segmento de la memoria RAM donde va­ciará sus resultados una vez ejecutadas las instrucciones. 
3.  Una serie de bloques de control (direccio­nes, datos, memoria), para comunicarse con el exterior. Estos bloques controlan el flujo de información y el orden de ejecu­ción del programa. 
4.  El circuito de reloj o Timer, sincroniza per­fectamente la ejecución de todas las ope­raciones señaladas en los tres puntos an­teriores.

El microprocesador determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole.

En la actualidad este componente electrónico está compuesto por millones de transistores, integrados en una misma placa de silicio. 

El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital. En otras palabras, el microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan cálculos bajo un programa de control. Consiguientemente, la historia de la computadora digital ayuda a entender el microprocesador. Hizo posible la fabricación de potentes calculadoras y de muchos otros productos. El microprocesador utiliza el mismo tipo de lógica que es usado en la unidad procesadora central (CPU) de una computadora digital. El microprocesador es algunas veces llamado unidad microprocesadora (MPU). En otras palabras, el microprocesador es una unidad procesadora de datos. En un microprocesador se puede diferenciar diversas partes:

• Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo de la placa base.
• Memoria caché: es una memoria ultrarrápida que emplea el procesador para tener alcance directo a ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera para adquisición de datos. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada caché interna de primer nivel o L1; es decir, la que está dentro del micro, encapsulada junto a él. Los micros más modernos (Core i3, Core i5 , core i7, etc) incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande, aunque algo menos rápida, es la caché de segundo nivel o L2 e incluso los hay con memoria caché de nivel 3, o L3.
• Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip. Esta parte está considerada como una parte «lógica» junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.
• Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en cada procesador. Un grupo de registros está diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el procesador pero que la CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta y dos registros.
• Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador las accede desde allí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de almacenamiento para el trabajo en curso.
• Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es análogo a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un «número de puerto» que el procesador utiliza como si fuera un número de teléfono para llamar circuitos o a partes especiales.

TIPOS DE ARQUITECTURAS EN LA EVOLUCIÓN DEL CPU

1. ARQUITECTURA CISC. La tecnología CISC (Complex Instruction Set Computer) nació de la mano de Intel, creador en 1971 del primer microchip que permitiría el nacimiento de la informática personal. Más concretamente, sería en 1972 cuando aparecería el 8080, primer chip capaz de procesar 8 bits, suficiente para representar números y letras. Con la posibilidad de colocar todos los circuitos en un solo chip y la capacidad de manejar número y letras nacería la cuarta generación de ordenadores, la de los conocidos como PC u ordenadores personales. 
2. ARQUITECTURA RISC. Buscando aumentar la velocidad del procesamiento se descubrió en base a experimentos que, con una determinada arquitectura de base, la ejecución de programas compilados directamente con microinstrucciones y residentes en memoria externa al circuito integrado resultaban ser más eficientes, gracias a que el tiempo de acceso de las memorias se fue decrementando conforme se mejoraba su tecnología de encapsulado. 
   

ARQUITECTURA MULTINÚCLEO.

Un microprocesador multinúcleo es aquel que combina dos o más procesadores independientes en un sólo circuito integrado. Un dispositivo doble núcleo contiene solamente dos microprocesadores independientes. En general, los microprocesadores multinúcleo permiten que una computadora trabaje con Multiprocesamiento, es decir procesamiento en simultáneo con dos o más procesadores. Por otro lado, la tecnología de doble núcleo mejora el rendimiento de los entornos de trabajo multitarea y las aplicaciones con múltiples subprocesos. Por ejemplo, permite que aplicaciones fundamentales como antivirus o antiespías se ejecuten al mismo tiempo que aplicaciones empresariales con un impacto mínimo sobre el rendimiento del sistema.

CLASES DE PROCESADORES MULTINUCLEOS. 

Antes de comenzar a nombrar los diferentes procesadores multinucleo definieremos lo que es HyperThreading.

HyperThreading: esta tecnología fue creada por Intel, para los procesadores Pentium 4 más avanzados. El Hyperthreading hace que el procesador funcione como si fuera dos procesadores. Esto fue hecho para que tenga la posibilidad de trabajar de forma multihilo (multithread) real, es decir pueda ejecutar muchos hilos simultáneamente.

Un procesador con la tecnología Hyperthreading tiene un 5% más de transistores que el mismo procesador sin esa tecnología.

Clases de procesadores multinucleo INTEL:

Pentium D están conformados por dos procesadores Pentium 4 Prescott sin Hyperthreadingum.

• Core Duo.
• Core 2 Duo.
• Core2Quad

Clases de procesadores multinucleo AMD:

• Athlon 64 X2.
• Opteron X2.
• Turion X2 (Portatiles).