MEMORIAS RAM

TIPOS, CODIFICACION, INSTALACION

Hay que tener en cuenta tres cosas:

1. El tipo: por ejemplo DDR2

2. La capacidad: por ejemplo 2 GB (2 Gigabytes).

3. La velocidad Se puede indicar de dos formas:

a. Por su velocidad efectiva.

b. Por su velocidad de transferencia de datos, por 5300, que significa que es una memoria DDR2 que transfiere datos a una velocidad de 5300 MB/seg.  Este dato se obtiene multiplicando la velocidad en Mhz.  Por 256 MB o 512 MB.

2. EL TIPO DDR

a. Es posterior a SDRAM y lo podemos encontrar en muchos Pentium

Utiliza los dos flancos del impulso de reloj lo que permite aumentar la velocidad de transferencia de datos.

* CITAREMOS LOS TIPOS FUNDAMENTALES DE MEMORIAS:

1. EL TIPO SDRAM

a. Lleva dos muescas y aparece en algunos Pentium IV de primera generación.

b. Se suele indicar la velocidad de transferencia de datos PC 133, lo que significa que transfieren 133 MB/seg.

c. Las capacidades de cada plaquita suele ser de 256 MB o 512 MB.

2. EL TIPO DDR

a. Es posterior a SDRAM y lo podemos encontrar en muchos Pentium IV. Utiliza los dos flancos del impulso de reloj lo que permite aumentar la velocidad de transferencia de datos.

b. La velocidad típica es de 333 Mhz. Como transmiten 8 bytes degolpe, su velocidad de transferencia es de 333 x 8 = 2664 MB/seg. Redondeando obtenemos PC 2700

c. Las capacidades suelen ser de 512 MB y 1 GB.

d. Se alimenta a 2,5 voltios y son memorias de 64 bits

3. EL TIPO DDR2

a. Lo podemos ver en Pentium IV de doble núcleo (dual core). Lleva una muesca en posición diferente y algo más fina a la del tipo DDR.

b. Una velocidad típica es 667 Mhz.

c. Las capacidades son de 1 GB y 2 GB.

d. Se alimentan a 1,8 voltios y son memorias de 64 bits. Este menor voltaje supone una reducción del consumo respecto a las DDR.

4. EL TIPO DDR3

a. Pueden transferir datos a una tasa de reloj efectiva de 800-2600 MHz, comparado con el rango actual del DDR2 de 533-1200 MHz ó 200-400 MHz del DDR.

b. Una velocidad típica 1333 Mhz.

c. Las capacidades van desde 1 GB a 16 GB.

d. Alimentación a 1,5 voltios

Para distinguir los diferentes tipos de DDR2 hay que mirar en primer lugar la capacidad 1GB o 2 GB. Por ejemplo PC2-667 indica una DDR2 con velocidad efectiva de 667 Mhz. Como son memorias de 64 bits transfieren, 8 bytes por ciclo efectivo del reloj. La velocidad de transferencia de datos se obtiene por lo tanto multiplicando por 8 la velocidad efectiva y redondeando la cifra obtenida:

¿Sabría decir qué significa 1 GB de memoria PC2-6400?

Una memoria DDR2 de 1 GB de capacidad, con una capacidad de transferencia de datos o ancho de banda de 6400 MB/s (6,4 GB/s). lo que equivale a una frecuencia efectiva de reloj de: 6400/8 = 800 Mhz.

El tipo de memoria RAM ( SDRAM, DDR, DDR2, etc.) que podemos conectar a un ordenador, depende de la placa. Cada placa admite sus tipos concretos de  memoria.

 Si la velocidad es diferente a la indicada por el fabricante puede que el ordenador no funcione. Es posible poner módulos de una velocidad superior, aunque trabajaran a la velocidad que indique la placa.

 Se llaman ECC. Como la probabilidad de transmitir un bit erróneo es muy baja, la mayoría de las memorias son Non ECC, es decir sin corrección de errores. Las Non ECC son más baratas que las ECC.

Esto significa:

1. KVR: Es la marca Kingston Value Ram

2. 667 es la velocidad en Mhz.

3. D2 es el tipo DDR2

4. N significa que no utiliza ECC, es decir, sin corrección de errores.

5. 5 es la latencia CAS, que indica el tiempo (medido en cilos de reloj) que transcurre desde que se pide un dato a la memoria, hasta que se deja en los pines.

6. 1G es la capacidad, 1 Gigabyte.

Las placas suelen llevar dos o más zócalos y en ocasiones hay que conectar los módulos de memoria por parejas y llenando los zócalos en un orden determinado.

PARA INSTALAR LA MEMORIA, DEBE TOMAR LAS SIGUIENTES PRECAUCIONES:

1. Desconectar el cable de alimentación

2. Esperar aproximadamente 30 segundos para que se descargue toda la

energía residual.

3. No tocar los chips.

La electricidad estática puede dañar los componentes electrónicos del ordenador o las tarjetas opcionales. Antes de comenzar estos pasos, toque un objeto metálico que esté conectado a tierra para eliminar la electricidad estática de su cuerpo.

Observe en la figura de la derecha los tres aspectos importantes:

1) Pestillos abiertos.

 2 )Inserte la memoria haciendo coincidir la muesca de la placa con la del zócalo.

3) Asegúrese que los pestillos se cerraron totalmente.

Especificación de los módulos DDR

PC-2100: DDR-SDRAM módulo de memoria a 133 MHz usando chips DDR- 266, 2.133

MBytes (2,1GB) de ancho de banda por canal.

 PC-2700: DDR-SDRAM módulo de memoria a 166 MHz usando chips DDR- 333, 2.667

MBytes (2,6GB) de ancho de banda por canal.

PC-3200: DDR-SDRAM módulo de memoria a 200 MHz usando chips DDR- 400, 3.200

MBytes (3,2GB) de ancho de banda por canal.

 PC-3500: DDR-SDRAM módulo de memoria a 216,5 MHz usando chips DDR- 433, 3.500

MBytes (3,5GB) de ancho de banda por canal.

PC-3700: DDR-SDRAM módulo de memoria a 233 MHz usando chips DDR- 466, 3.700

MBytes (3,7GB) de ancho de banda por canal.

 PC-4000: DDR-SDRAM módulo de memoria a 250 MHz usando chips DDR- 500, 4.000

MBytes (4,0GB) de ancho de banda por canal.

 PC-4200: DDR-SDRAM módulo de memoria a 266 MHz usando chips DDR- 533, 4.200

MBytes (4,2GB) de ancho de banda por canal.

PC-4400: DDR-SDRAM módulo de memoria a 275 MHz usando chips DDR- 550, 4.400

MBytes (4,4GB) de ancho de banda por canal.

 PC-4800: DDR-SDRAM módulo de memoria a 300 MHz usando chips DDR- 600, 4.800

MBytes (4,8GB) de ancho de banda por canal.

Estándares DDR2

Chips Nombre del estándar Memoria del reloj Velocidad del reloj Datos transferidos por segundo

DDR2-533 133 MHz 266 MHz 533 Millones

DDR2-667 166 MHz 333 MHz 667 Millones

DDR2-800 200 MHz 400 MHz 800 Millones

DDR2-1000 250 MHz 500 MHz 1.000 Millones

DDR2-1066 266 MHz 533 MHz 1.066 Millones

DDR2-1150 287 MHz 575 MHz 1.150 Millones

Módulos

Para usar en PCs, las DDR2 SDRAM son suministradas en tarjetas de memoria DIMMs con 240 pines y una localización con una sola ranura. Las tarjetas DIMM son identificadas por su máxima capacidad de transferencia.

Nombre del módulo Velocidad del reloj Tipo de chip Máxima capacidad de transferencia

PC2-4200 266 MHz DDR2-533 4.267 GB/s

PC2-5300 333 MHz DDR2-667 5.333 GB/s1

PC2-6400 400 MHz DDR2-800 6.400 GB/s

PC2-8000 500 MHz DDR2-1000 8.000 GB/s

PC2-8500 533 MHz DDR2-1066 8.500

EN QUE CONSISTE Y COMO FUNCIONA LA TECNOLOGIA DUAL CHANNEL.

Dual Channel es una tecnología para memorias que incrementa el rendimiento de estas al permitir el acceso simultáneo a dos módulos distintos de memoria.

Uno de los casos en los que más se nota este incremento en el rendimiento es cuando tenemos una tarjeta gráfica integrada en placa base que utilice la memoria RAM como memoria de vídeo. Con la tecnología Dual Channel la gráfica puede acceder a un módulo de memoria mientras el sistema accede al otro, pero en general vamos a notar un incremento en el rendimiento en todas aquellas

aplicaciones que hagan un alto uso de la memoria.

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Dual channel es soportado por memorias DDR, DDR2 o las nuevas DDR3, pero

no es soportado por memorias SDR (las conocidas como SDRAM, aunque las

DDR, DDR2 y DDR3 también son SDRAM).

Normalmente, en las placas que soportan Dual channel, los zócalos de memoria que forman el Dual channel suelen estar marcados en colores diferenciados, indicándose en el correspondiente manual cual es el color correspondiente, pero no hay una regla fija en cuanto a cuales son los zócalos que forman el Dual channel.

En general es mejor dos módulos de 512MB en Dual channel, pero  como ya hemos comentado, el incremento en el rendimiento se va a notar en programas que hagan un acceso grande a memoria y, sobre todo, en sistemas con gráfica integrada o con algún tipo de gráfica implementada en RAM, como HyperMemory o TurboCaché.

De todas formas, salvo en los casos ya citados, la diferencia en rendimiento no es espectacular ni mucho menos. En la práctica el incremento en el rendimiento no pasa de un 15%, siendo lo normal que se sitúe entre un 4% y un 10%, pero como ya hemos dicho, esto depende de muchos factores.

Otra pregunta que se puede plantear es la siguiente: Dado que el Dual channel 12 se controla mediante un segundo gestor de memorias en el Northbridge ¿Qué pasa en sistemas basados en AMD, en los que la memoria es controlada directamente por el procesador? ¿se obtiene también un mayor rendimiento?

 De hecho los procesadores AMD están diseñados para utilizar esta tecnología, aprovechándola al máximo, pero si no la utilizan la diferencia en rendimiento es menor que en sistemas basados en Intel.

Un punto a tener en cuenta es que muchas placas base con Dual channel limitan la configuración de memoria al activarse este, es decir, que si tenemos una placa base con cuatro zócalos de memoria, en los que en teoría se pueden poner 1, 2, 3 ó 4 módulos, en estas placas las opciones son 1, 2 ó 4 módulos, ya que al activarse el Dual channel no permite una configuración que ocupe 3 zócalos.

Queda una última cuestión: La del precio. En general, los pack para Dual channel suelen ser más caros que el precio de dos memorias sueltas de igual capacidad, pero como ya hemos dicho, siempre y cuando sean exactamente iguales no tienen por qué ser un pack específico para Dual channel.

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                                                       PLACA MADRE

PLACA BASE: COMPONENTES Y FUNCIONES

La placa base es la placa sobre la que se conectan todos los demás elementos que conforman nuestro ordenador, y por lo tanto se trata de un elemento fundamental.

Es un componente se que encuentra en continua evolución, y poco tiene que ver una placa base actual, como la que podemos ver en la imagen superior, para Pentium 4, y la que podemos ver en la imagen inferior, para Pentium III, aunque muchos elementos se mantienen.

El formato clasico de las placas base es el ATX, en sus dos versiones más extendidas. ATX (de 305 mm x 244 mm) y Mini ATX (de 284 mm x 208 mm), aunque hay más versiones, dependiendo de las medidas.

La propia placa la encargada de suministrar las tensiones inferiores (3.3v, 1.5v, etc.). Este formato no permitía otro sistema de encendido y apagado del ordenador que no fuera mediante un interruptor que conectara y desconectara la fuente de alimentación.

La placa base está formada por una serie de elementos que veremos a continuación:

1.-BASE:

La base propiamente dicha es una plancha de material sintético en la que están incrustados los circuitos en varias capas y a la que se conectan los demás elementos que forman la placa base.

2.-PARTE ELECTRICA:

Es una parte muy importante de la placa base, y de la calidad de sus elementos va a depender en gran medida la vida de nuestro ordenador. Está formado por una serie de elementos   y es la encargada de asegurar el suministro justo de tensión a cada parte integrante de la placa base. Esa tensión cubre un amplio abanico de voltajes, y va desde los 0.25v a los 5v.

3.-BIOS:

Se conoce como la BIOS al módulo de memoria tipo ROM (Read Only Memory – Memoria de solo lectura), que actualmente suele ser una EEPROM o una FLASH, en el que está grabado el BIOS, que es un software muy básico de comunicación de bajo nivel, normalmente programado en lenguaje ensamblador (es como el firmware de la placa base).

El BIOS puede ser modificado (actualizado) por el usuario mediante unos programas especiales. Tanto estos programas como los ficheros de actualización deben ser suministrados por el fabricante de la placa base.

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4.-CHIPSET:

Es el conjunto de chips encargados de controlar las funciones de la placa base, así como de interconectar los demás elementos de la misma. Hay varios fabricantes de chipset, siendo los principales INTEL, VIA y SiS.

- Northbridge:

Aparecido junto con las placas ATX (las placas AT carecían de este chip), debe su nombre a la 5 colocación inicial del mismo, en la parte norte (superior) de la placa base. Es el chip mas importante, encargado de controlar y comunicar el microprocesador, la comunicación con la tarjeta gráfica AGP y la memoria RAM, estando a su vez conectado con el SouthBridge.

- Southbridge:

Es el encargado de conectar y controlar los dispositivos de Entrada/Salida, tales como los slot PCI, teclado, ratón, discos duros, lectores de DVD, lectores de tarjetas, puertos USB, etc. Se conecta con el microprocesador a través de NorthBridge.

Lo que permite una doble tasa de transferencia de datos, es decir, transferir datos por dos canales simultáneamente por cada ciclo de reloj, evitando con ello el cuello de botella que se forma en este tipo de comunicaciones, y en colaboración con INTEL el sistema V-Link, que permite la transmisión de datos entre el SouthBridge y el NorthBridge a 1333 Mhz.

5.-Memoria Caché:

Es una memoria tipo L2, ultrarrápida, en la que se almacenan los comandos mas usados por el procesador, con el fin de agilizar el acceso a estos. Las placas base actuales no suelen llevar memoria caché, ya que ésta está integrada en los propios procesadores, sistema por el que trabaja de una forma más rápida y eficiente.

6.-SLOT Y SOCKET:

Socket:

Es el slot donde se inserta el microprocesador. Dependiendo de para qué procesador esté diseñada la placa base, estos slot son de los siguientes tipos:

- Socket LGA 775

Socket 775 para Intel (P-4 y Celeron).

Para la gama INTEL (Celaron y P4), del tipo 775, con 775 contactos. Este socket tiene la particularidad de conectar con el procesador mediante contactos, en vez de mediante pines, que era lo normal hasta ese momento.

- Socket 939

Para AMD con memorias DDR, del tipo 939, con 939 pines. Este socket está ya prácticamente extinguido.

- Socket AM2

Para AMD con memorias DDR2, del tipo AM2, con 940 pines. Es el socket utilizado actualmente por los procesadores AMD.

7.-Bancos de memoria:

Bancos de memoria. Los colores indican las posiciones de Dual channel.

Son los bancos donde van insertados los módulos de memoria. Su número varía entre 2 y 6 bancos y pueden ser del tipo DDR, de 184 contactos o DDR2, de 240 contactos. Ya se están vendiendo placas base con bancos para memorias DDR3, también de 240 contactos, pero incompatibles con los bancos para DDR2.

Para que esto funcione, además de estar implementados en la placa base, los módulos deben ser iguales, tanto en capacidad como en diseño y a ser posible en marca.

8.-Slot de expansión

Son los utilizados para colocar placas de expansión. Pueden ser de varios tipos.

- Slot para tarjetas gráficas.

Estos slot van conectados al NorthBrige, pudiendo ser de dos tipos diferentes:

AGP

.Ya en desuso. Con una tasa de transferencia de hasta 2 Gbps (8x) y 533 Mhz, ha sido hasta ahora el estándar para la comunicación de las tarjetas gráficas con el NorthBridge.

PCIe

Cada vez hay más placas en el mercado que incorporan la tecnología SLI, desarrollada por NVidia, que consiste en dos slot de video PCIe, lo que permite conectar dos tarjetas gráficas para trabajar simultáneamente, bien con un monitor o con un máximo de hasta 4 monitores simultáneamente. Esta tecnología es muy útil para trabajar con software implementado para usarla, ya que supone trabajar con dos GPU simultáneamente, pero encarece bastante el costo de las placas base (pueden llegar al doble, en comparación con otra placa de las mismas características, pero sin SLI).

9.-Slot de expansión de tarjetas:

Los slot de expansión para tarjetas pueden ser de tres tipos diferentes:

- Slot PCI

Los PCI (Periferical Componet Interconect) usados en la actualidad son los PCI 3.0, con una tasa de transferencia de 503 Mbps a 66 Mhz y soporte de 5v. Su número varia, dependiendo del tipo de placa, normalmente entre 5 slot (ATX) y 2 slot (Mini ATX).

- PCIe

Estándar que poco a poco se va imponiendo, con una tasa de transferencia de 250 Mbs por canal, con un máximo actual de 16 canales (utilizadas para VGA). Suelen tener 1 ó 2 slot de este tipo, lo que no quiere decir que todas las placas base que traen dos slot PCIe 16x sirvan para SLI o CroosFire .

- PCIx

Utilizados sobre todo en placas para servidores, a base de incrementar la frecuencia llegan hasta una transferencia de 2035 Mbs (PCIx 2.0), con una frecuencia de 266 Mhz.

10.-CONECTORES INTERNOS:

 Es una conexión de alta velocidad para discos duros. Hay dos tipos de SATA:

- SATA1, con una tasa de transferencia de 1.5 Gbps (150GB/s)

- SATA2, con una tasa de transferencia de 3 Gbps (300GB/s)

Los discos duros SATA2 suelen llevar un jumper para configurarlos como SATA1. Además, SATA permite una mayor longitud del conector , conector mas fino, de 7 hilos y menor voltaje, de 0.25v, frente a los 5v de los discos IDE.

-IDE

Es la conexión utilizada para los discos duros, con una tasa de transferencia máxima de 133 Mbps, lectores de CD, de DVD, regrabadoras de DVD y algún que otro periférico, como los lectores IOMEGA ZIP..

Las placas solían llevar dos conectores IDE, pero hay placas que traen tres, siendo dos de ellos exclusivos para discos duros, con función RAID (no soportan dispositivos ATAPI) y el tercero para dispositivos ATAPI (cd, dvd, regrabadoras). Actualmente, salvo placas de gama alta (y no todas), las placas base suelen traer un solo conector IDE.

-FDD

Slot con 34 pines (normalmente 33 pines más uno libre de control de posición de la faja), que es el utilizado mediante una faja para conectar la disquetera.

USB

Consiste en una conexión de cuatro pines (aunque suelen ir por pares) para conectar dispositivos de expansión por USB a la placa base, tales como placas adicionales de USB, lectores de tarjetas, puertos USB frontales, etc. Las placas base cada vez traen más conectores USB, siendo ya habitual que tengan cuatro puertos traseros y otros cuatro conectores internos

Una de las grandes ventajas de los puertos USB es que nos permiten conectar y desconectar

Periféricos en caliente, esto es, sin necesidad de apagar el ordenador, además de llevar alimentación a éstos.

-Conectores para ventiladores (FAN)

 Son unos conectores normalmente de 3 pines, en el caso del CPU_FAN (conector del ventilador del procesador), encargados de suministrar corriente a los ventiladores, tanto del disipador del microprocesador como ventiladores auxiliares de la caja. Suelen traer tres conectores, CPU_FAN, CHASIS_FAN y un tercero para otro ventilador. Además de suministrar corriente para los ventiladores, también controlan las rpm de estos, permitiendo a la placa base, ajustar la velocidad del ventilador en función de las necesidades de refrigeración del momento.

11.-CONEXIONES I/O:

Las conexiones I/O (Input/Output) son las encargadas de comunicar el PC con el usuario a través de los llamados periféricos de interfaz humana (teclado y ratón), así como con algunos periféricos externos.

Estos conectores, en el formato estándar, son:

- PS/2

Dos conectores del tipo PS2, de 6 pines, uno para el teclado y otro para el ratón, normalmente diferenciados por colores (verde para ratón y malva para teclado).

- USB

Suelen llevar cuatro conectores USB 2.0 En muchos casos traen otros dos en una plaquita que se conecta a los USB internos de la placa.

- RS-232

Conocidos también como puertos serie. Suelen traer uno o dos (aunque cada vez son mas las placas que traen solo uno e incluso ninguno, relegando este tipo de puerto a un conector interno y una plaquita para instalar sólo en caso de que lo necesitemos.

- PARALELO

Es un puerto cuya principal misión es la conexión de impresoras. Dado que las impresoras vienen con puerto USB cada vez se utiliza menos, habiendo ya algunas placas que carecen de este puerto.

- Ethernet

Es un conector para redes en formato RJ-45. Actualmente todas las placas base vienen con tarjeta de red tipo Ethernet, con velocidades 10/100, llegando a 10/100/1000 en las placas de gama media-alta y alta.

- Sonido

 La calidad del sonido en placa base es cada vez mejor, lo que ha hecho que los principales fabricantes de tarjetas de sonido abandonen las gamas bajas de estas, centrándose en gamas media-alta y alta. El sonido que incorporan las placas base va desde el 5.1 de las placas de  gama baja hasta las 8.1 de algunas de gama media-alta y alta.

12.-OTROS ELEMENTOS:

En la actualidad hay otras conexiones que suelen venir con las placas base, dependiendo del modelo y gama de éstas.

Las principales son las seguiente:

- IEEE 1394 (FIREWIRE)

De uso común en las placas de gama alta y algunas de gama media-alta, es un puerto diseñado para comunicaciones de alta velocidad mantenida, sobre todo para periféricos de multimedia digital y discos duros externos. Su velocidad de transferencia es de 400 Mbps reales a una distancia de 4.5 m, pudiéndose conectar un máximo de 63 periféricos.

Suelen tener una conexión exterior y una toma interior, de aspecto similar a las USB.

- WIFI 802.11b/g

Algunas placas de gama alta, además de la tarjeta de red ethernet, tienen otra tarjeta de red WIFI que cumple los estándar 802.11b/g.

- VGA

Las placas Mini ATX suelen llevar incorporada la tarjeta gráfica en placa base. Esto se hace para adaptar estas placas a ordenadores de pequeño tamaño y de bajo coste.

CONSIDERACIONES FINALES:

En cuanto a la calidad de las placas base, va ligada a la calidad de sus componentes, a la tecnología que desarrollen y a la calidad de su terminación y ensamblado. Evidentemente en un mercado tan competitivo como es el de la informática, si una placa base de marca X es más cara que otra de la marca Z con las mismas prestaciones (en teoría), no es por que sí, es porque detrás de la marca X hay un diseño y una calidad que respaldan esta diferencia.

Las placas diseñadas para el nuevo Windows Seven, con algunas opciones y prestaciones que tan sólo se pueden utilizar con este sistema operativo, como conexiones internas para memorias Flash o incorporando este tipo de memoria, utilizadas para la tecnología ReadyBoost, como por ejemplo las Intel con Turbo Memory, las Asus de la gama Vista y algunas otras que incorporan este sistema, aunque con otros nombres. Hay que aclarar que esta memoria NO es una memoria RAM, por lo que una placa con capacidad para 4GB de RAM + 1GB de Turbo Memory es una placa con capacidad para 4GB de RAM.

                           MICROPROCESADOR

El microprocesador, o simplemente procesador, es el circuito integrado central y más complejo de una computadora u ordenador; a modo deilustración, se le suele asociar por

analogía como el "cerebro" de una computadora.

El procesador es un circuito integrado constituido por millones de componentes electrónicos integrados.

El microprocesador está conectado, generalmente, mediante un zócalo específico a la placa base. Normalmente para su correcto y estable funcionamiento, se le adosa un sistema de refrigeración, que consta de un disipador de calor fabricado en algún material de alta conductividad térmica, como cobre o aluminio, y de uno o más ventiladores que fuerzan la expulsión del calor absorbido por el disipador; entre éste último y la cápsula del microprocesador suele colocarse pasta térmica para mejorar la conductividad térmica. Existen otros métodos más eficaces, como la refrigeración líquida o el uso de células peltier para refrigeración extrema, aunque estas técnicas se utilizan casi exclusivamente para aplicaciones especiales, tales como en las prácticas de overclocking.

Hay otros factores muy influyentes en el rendimiento, como puede ser su memoria caché, su cantidad de núcleos, sean físicos o lógicos, el conjunto de instrucciones que soporta, su arquitectura, etc; por lo que sería difícilmente comparable el rendimiento de dos procesadores distintos basándose sólo en su frecuencia de reloj.

Un computador de alto rendimiento puede estar equipado con varios microprocesadores trabajando en paralelo, y un microprocesador puede, a su vez, estar constituido por varios núcleos físicos o lógicos. Un núcleo físico se refiere a una porción interna del microprocesador cuasi-independiente que realiza todas las actividades de una CPU solitaria, un núcleo lógico es la simulación de un núcleo físico a fin de repartir de manera más eficiente el procesamiento.

HISTORIA DE LOS MICROPROCESADORES

La evolución del microprocesador

El microprocesador es producto de la evolución de distintas tecnologías predecesoras, surgido de la computación y la tecnología semiconductora; en los inicios no existían los procesadores tal como los conocemos hoy. El inicio de su desarrollo data de mitad de la década de 1950; estas tecnologías se fusionaron a principios de los años 70, produciendo el primer microprocesador.

La tecnología de circuitos electrónicos avanzó y los científicos hicieron grandes progresos en el diseño de componentes de estado sólido. En 1948 en los laboratorios Bell crearon el transistor.

En los años 1950, aparecieron las primeras computadoras digitales de propósito general. Se fabricaron utilizando tubos al vacío o bulbos como componentes electrónicos activos. Tarjetas o módulos de tubos al vacío componían circuitos lógicos básicos, tales como compuertas y flip-flops. Ensamblando compuertas y flip-flops en módulos se construyó la computadora electrónica (la lógica de control, circuitos de memoria, etc.).

Los tubos de vacío también formaron parte de la construcción de máquinas para la comunicación con las computadoras.

La tecnología de los circuitos de estado sólido evolucionó en la década de 1950. El empleo del silicio, de bajo costo y con métodos de producción masiva, hicieron del transistor el componente más usado para el diseño de circuitos electrónicos. Por lo tanto el diseño de la computadora digital tuvo un gran avance el reemplazo del tubo al vacío por el transistor, a finales de la década de 1950.

A principios de la década de 1960, el estado de arte en la construcción de computadoras de estado sólido sufrió un notable avance; surgieron las tecnologías en circuitos digitales como: RTL (Lógica Transistor Resistor), DTL

(Lógica Transistor Diodo), TTL (Lógica Transistor Transistor), ECL (Lógica Complementada Emisor).

• El primer microprocesador fue el Intel 4004 producido en 1971. Se desarrolló originalmente para una calculadora, y resultó revolucionario para su época. Contenía 2.300 transistores.

• El primer microprocesador de 8 bits fue el Intel 8008, desarrollado a mediados de 1972 para su uso en terminales informáticos.

• El primer microprocesador realmente diseñado para uso general, desarrollado en 1974, fue el Intel 8080 de 8 bits, que contenía 4500 transistores y podía ejecutar 200.000 instrucciones por segundo trabajando a alrededor de2MHz.

• Los primeros microprocesadores de 16 bits fueron el 8086 y el 8088, ambos de Intel.

El chip 8086 fue introducido al mercado en el verano de 1978, en tanto que el 8088 fue lanzado en 1979. Llegaron a operar a frecuencias mayores de 4Mhz.

• El microprocesador elegido para equipar al IBM Personal Computer/AT, que causó que fuera el más empleado en los PC-AT compatibles entre mediados y finales de los años 80 fue el Intel 80286 

Contaba con 134.000 transistores. Las versiones finales alcanzaron velocidades de hasta 25 MHz.

• Uno de los primeros procesadores de arquitectura de 32 bits fue el 80386 de Intel, fabricado a mediados y fines de

la década de 1980

• El microprocesador DEC Alpha se lanzó al mercado en 1992, corriendo a 200 MHz en su primera versión, en tanto que el Intel Pentium surgió en 1993 con una frecuencia de trabajo de 66Mhz. El procesador Alpha, de tecnología RISC y arquitectura de 64 bits, marcó un hito, declarándose como el más rápido del mundo, en su época.

• Los microprocesadores modernos tienen una capacidad y velocidad mucho mayores, trabajan en arquitecturas de 64 bits, integran más de 700 millones de transistores, como es en el caso de las serie Core i7, y pueden operar a frecuencias normales algo superiores a los 3GHz (3000MHz).

Historia de los Microprocesadores

El pionero de los actuales microprocesadores el 4004 de Intel.

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• 1971: El Intel 4004 fue el primer microprocesador del mundo, creado en un simple ship, y desarrollado por Intel.

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• 1972: El Intel 8008

fue pedido a Intel por Computer Terminal Corporation para usarlo en su terminal programable Datapoint 2200, pero debido a que Intel terminó el proyecto tarde y a que no cumplía con la expectativas de Computer Terminal Corporation, finalmente no fue usado en el Datapoint.

• 1974: El SC/MP

El SC/MP desarrollado por National Semiconductor, fue uno de los primeros microprocesadores, y estuvo disponible desde principio de 1974. El nombre SC/MP es el acrónimo de Simple Cost-effective Micro..

• 1974: El Intel 8080

La parte de posterior de un Pentium Pro. Este chip en particular es de 200MHz, con 256KiB de cache L2.

EL 8080 se convirtió en la CPU de la primera computadora personal, la Altair 8800 de MITS, según se alega, nombrada en base a un destino de la Nave Espacial "Starship" del programa de televisión Viaje a las Estrellas, y el IMSAI 8080, formando la base para las máquinas que ejecutaban el sistema operativo. En un periodo de pocos meses, se vendieron decenas de miles de estas PC.

• 1975: Motorola 6800

Se fabrica, por parte de Motorola, el Motorola MC6800, más conocido como 6800. Fue lanzado al mercado poco después del Intel 8080. Su nombre proviene de que contenía aproximadamente 6800 transistores.

Este microprocesador se utilizó profusamente como parte de un kit para el desarrollo de sistemas controladores en la industria. Partiendo del 6800 se crearon varios procesadores derivados, siendo uno de los más potentes el Motorola 6809.

• 1976: El Z80 La compañía Zilog Inc.

Es una ampliación de éste, con lo que admite C todas sus instrucciones. Un año después sale al mercado el primer computador que hace uso del Z80, el Tandy TRS-80 Model 1

provisto de un Z80 a 1,77 MHz y 4 KB de RAM. Es uno de los procesadores de más éxito del mercado, del cual se han producido numerosas versiones clónicas, y sigue siendo usado de forma extensiva en la actualidad en multitud de sistemas embebidos

• 1978: Los Intel 8086 y 8088

Una venta realizada por Intel a la nueva división de computadoras personales de IBM, hizo que las PC de IBM dieran un gran golpe comercial con el nuevo producto con el 8088, el llamado IBM PC.

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• 1982: El Intel 80286

Procesador Intel Celeron "Coppermine 128" de 600 MHz.

El 80286, popularmente conocido como 286, fue el primer procesador de Intel que podría ejecutar todo el software escrito para su predecesor.

• 1985: El Intel 80386

Este procesador Intel, popularmente llamado 386, se integró con 275000 transistores, más de 100 veces tantos como en el original 4004.

• 1985: El VAX 78032

El microprocesador VAX 78032 (también conocido como DC333), es de único ship y de 32 bits, y fue desarrollado y fabricado por Digital Equipment Corporation (DEC); instalado en

los equipos MicroVAX II, en conjunto con su ship coprocesador de coma flotante separado, el 78132, tenían una potencia cercana al 90% de la que podía entregar el minicomputador VAX 11/780 que fuera presentado en 1977.

• 1989: El Intel 80486

La generación 486 realmente significó contar con una computadora personal de prestaciones avanzadas, entre ellas,  conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante o FPU, una unidad de interfaz de bus mejorada y una memoria caché unificada, todo ello integrado en el propio chip del microprocesador. Estas mejoras hicieron que los i486 fueran el doble de rápidos que el par i386 - i387 operando a la misma frecuencia de reloj.  

• 1991: El AMD AMx86

Procesadores fabricados por AMD 100% compatible con los códigos de Intel de ese momento, llamados "clones" de Intel, llegaron incluso a superar la frecuencia de reloj de los procesadores de Intel y a precios significativamente menores.

• 1993: PowerPC 601

Es un procesador de tecnología RISC de 32 bits, en 50 y 66MHz. En su diseño utilizaron la interfaz de bus del Motorola 88110.

 Los procesadores de esta familia son utilizados principalmente en computadores Macintosh de Apple Computer y su alto rendimiento se debe fuertemente a su arquitectura tipo RISC.

• 1993: El Intel Pentium

El microprocesador de Pentium poseía una arquitectura capaz de ejecutar dos operaciones a la vez, gracias a sus dos pipeline de datos de 32bits cada uno, uno equivalente al 486DX(u) y el otro equivalente a 486SX(u). Además, estaba dotado de un bus de datos de 64 bits, y permitía un acceso a memoria de 64 bits.

Se incluyó una versión de 200 MHz y la más básica trabajaba a alrededor de 166 MHz de frecuencia de reloj.

• 1994: EL PowerPC 620

En este año IBM y Motorola desarrollan el primer prototipo del procesador PowerPC de 64 bit[4], la implementación más avanzada de la arquitectura PowerPC, que estuvo disponible al año próximo. El 620 fue diseñado para su utilización en servidores, y especialmente optimizado para usarlo en configuraciones de cuatro y hasta ocho procesadores en servidores de aplicaciones de base de datos y vídeo.

• 1995: EL Intel Pentium Pro

Lanzado al mercado para el otoño de 1995, el procesador Pentium Pro (profesional) se diseñó con una arquitectura de 32 bits. Se usó en servidores y los programas y aplicaciones para estaciones de trabajo (de redes) impulsaron rápidamente su integración en las computadoras

• 1996: El AMD K5

Habiendo abandonado los clones, AMD fabricada con tecnologías análogas a Intel. AMD sacó al mercado su primer procesador propio, el K5, rival del Pentium. La arquitectura RISC86 del AMD K5 era más semejante a la arquitectura del Intel Pentium Pro que a la del Pentium. El K5 es internamente un procesador RISC con una Unidad x86- decodificadora, transforma todos los comandos x86 (de la aplicación en curso) en comandos RISC. Este

principio se usa hasta hoy en todas las CPU x86.

• 1996: Los AMD K6 y AMD K6-2

Con el K6, AMD no sólo consiguió hacerle seriamente la competencia a los Pentium MMX de Intel, sino que además amargó lo que de otra forma hubiese sido un plácido dominio del mercado, ofreciendo un procesador casi a la altura del Pentium II pero por un precio muy inferior. En cálculos en coma flotante, el K6 también quedó por debajo del Pentium II, pero por encima del Pentium MMX y del Pro. El K6 contó con una gama que va desde los

166 hasta los más de 500 Mhz y con el juego de instrucciones MMX, que ya se han convertido en estándares.

 • 1997: El Intel Pentium II

Un procesador de 7,5 millones de transistores, se busca entre los cambios fundamentales con respecto a su predecesor, mejorar el rendimiento en la ejecución de código de 16 bits.

• 1998: El Intel Pentium II Xeon

Los procesadores Pentium II Xeon se diseñan para cumplir con los requisitos de desempeño en computadoras de medio-rango, servidores más potentes y estaciones de trabajo .

• 1999: El Intel Celeron

Continuando la estrategia, Intel, en el desarrollo de procesadores para los segmentos del mercado específicos, el procesador Celeron es el nombre que lleva la línea de de bajo costo de Intel

• 1999: El AMD Athlon K7 (Classic y Thunderbird)

Procesador totalmente compatible con la arquitectura x86. Internamente el Athlon es un rediseño de su antecesor, pero se le mejoró substancialmente el sistema de coma flotante (ahora con 3 unidades de coma flotante que pueden trabajar simultáneamente) y se le incrementó la memoria caché de primer nivel (L1) a 128 KiB (64 KiB para datos y

64 KiB para instrucciones).

• 1999: El Intel Pentium III

El procesador Pentium III ofrece 70 nuevas instrucciones Internet Streaming, las extensiones de SIMD que refuerzan dramáticamente el desempeño con imágenes avanzadas, 3D, añadiendo una mejor calidad de audio, video y desempeño en aplicaciones de reconocimiento de voz.

• 1999: El Intel Pentium III Xeon

El procesador Pentium III Xeon amplia las fortalezas de Intel en cuanto a las estaciones de trabajo (workstation) y segmentos de mercado de servidores, y añade una actuación mejorada en las aplicaciones del comercio electrónico e informática comercial avanzada. •

2000: EL Intel Pentium 4

Este es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86 y fabricado por Intel. Es el primero con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro. Se estrenó la arquitectura NetBurst, la cual no daba mejoras considerables respecto a la anterior P6.

• 2001: El AMD Athlon XP

Cuando Intel sacó el Pentium 4 a 1,7 GHz en abril de 2001 se vió que el Athlon Thunderbird no estaba a su nivel.

• 2004: El Intel Pentium 4 (Prescott)

A principios de febrero de 2004, Intel introdujo una nueva versión de Pentium 4 denominada 'Prescott'.

• 2004: El AMD Athlon 64

AMD64, que fueron introducidas con el procesador Opteron. El Athlon 64 presenta un controlador de memoria en el propio circuito integrado del microprocesador y otras mejoras de arquitectura que le dan un mejor rendimiento que los anteriores Athlon y que el Athlon XP funcionando a la misma velocidad.

• 2006: EL Intel Core Duo

Intel lanzó ésta gama de procesadores de doble núcleo y CPUs 2x2 MCM (módulo Multi-Chip) de cuatro núcleos con el conjunto de instrucciones x86-64, basado en el la nueva arquitectura Core de Intel. La microarquitectura Core regresó a velocidades de CPU bajas y mejoró el uso del procesador de ambos ciclos de velocidad y energía comparados con anteriores NetBurst de los CPU Pentium 4/D2.

• 2007: El AMD Phenom

Phenom fue el nombre dado por Advanced Micro Devices (AMD) a la primera generación de procesadores de tres ycuatro núcleos basados en la microarquitectura K10. Como característica común todos los Phenom tienen tecnología de 65 nanómetros lograda a través de tecnología de fabricación Silicon on insulator (SOI).

• 2008: El Intel Core Nehalem

Intel Core i7 es una familia de procesadores de cuatro núcleos de la arquitectura Intel x86-64. Los Core i7 son los primeros procesadores que usan la microarquitectura Nehalem de Intel y es el sucesor de la familia Intel Core 2. FSB es reemplazado por la interfaz QuickPath en i7 e i5 (zócalo 1366), y sustituido a su vez en i7, i5 e i3 (zócalo 1156) por el DMI eliminado el northBrige e implementando puertos PCI Express directamente.

• 2008: Los AMD Phenom II y Athlon II

Phenom II es el nombre dado por AMD a una familia de microprocesadores o CPUs multinúcleo fabricados en 45 nm, la cual sucede al Phenom original y dieron soporte a DDR3.

• 2010: Familia Intel Core 2010

Intel Corporation lanza su nueva familia de procesadores Intel Core 2010, que ofrecen mayor integración y desempeño inteligente. Están dirigidos al mercado de consumo en general ofreciendo la "Intel Turbo Boost Technology", que permite la adaptación a las necesidades de desempeño del usuario.

• 2010: Nueva Familia de AMD Phenom II y Athlon II

AMD lanza cuatro nuevas CPUs que son versiones mejoradas de las anteriores.

El nuevo Amd Phenom II X2 BE 555 de doble núcleo surge como el más rápido Dual-Core del mercado. También se lanzan tres nuevos Athlon II con solo Cache L2, pero con buena relación costo/rendimiento. El Amd Athlon II X4 630 corre a 2,8 GHz. El Amd Athlon II X4 635 continua la misma línea.

• 2011: EL Intel Core Sandy Bridge

Llegarán para remplazar los chips Nehalem, con Intel Core i3, Intel Core i5 e Intel Core i7 serie 2000 y Pentium G. Intel lanzará sus nuevos procesadores que se conocen con el nombre clave Sandy Bridge. Estos procesadores Intel Core que no tienen sustanciales cambios en arquitectura pero si los necesarios para hacerlos más eficientes y rápidos

que los modelos anteriores.

• 2011: El AMD Fusion

AMD Fusion es el nombre clave para un diseño futuro de microprocesadores Turion, producto de la fusión entre AMD y ATI, combinando con la ejecución general del procesador, el proceso de la geometría 3D y otras funciones de GPUs actuales. La GPU (procesador gráfico) estará integrada en el propio microprocesador. Esta tecnología se espera hacia principios de 2011; como sucesor de la más reciente microarquitectura.

Funcionamiento

Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad en coma flotante.

. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:

• PreFetch, pre lectura de la instrucción desde la memoria principal.

• Fetch, envío de la instrucción al decodificador

• Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.

• Lectura de operandos (si los hay).

• Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.

• Escritura 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.

Arquitectura

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 nos ayudará a entender el microprocesador. 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.

En un microprocesador podemos diferenciar diversas partes:

• El encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir su deterioro y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base.

• La memoria cache: es una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que predeciblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM reduciendo el tiempo de espera.

• Coprocesador Matemático: o correctamente la FPU (Unidad de coma flotante). Que es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip.

• Los registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares.

• La memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de trabajo para el procesador.

• Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es parecido 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 un número de teléfono para llamar al circuito o a partes especiales.

Fabricación

El proceso de fabricación de un microprocesador es muy complejo. Todo comienza con un buen puñado de arena, con la que se fabrica un monocristal de unos 20 x 150 centímetros.

De este cristal, de cientos de kilos de peso, se cortan los extremos y la superficie exterior, de forma de obtener un cilindro perfecto. Luego, el cilindro se corta en obleas de 10 micras de espesor, la décima parte del espesor de un cabello humano, utilizando una sierra de diamante. De cada cilindro se obtienen miles de obleas, y de cada oblea se fabricarán varios cientos de microprocesadores.

Silicio

Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasan por un proceso llamado “annealing”, que consiste en someterlas a un calentamiento extremo para remover cualquier defecto o impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Después de una supervisión mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de micra, se recubren con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido

mediante deposición de vapor.

La mayoría de los errores se dan en los bordes de la oblea, dando como resultados chips capaces de funcionar a velocidades menores que los del centro de la oblea o simplemente con características desactivadas, tales como núcleos. Luego la oblea es cortada y cada chip individualizado. En esta etapa del proceso el microprocesador es una pequeña placa de unos pocos milímetros cuadrados, sin pines ni cápsula protectora.

Otros materiales

Aunque el 99,999% {{cita requerida}} de la producción de circuitos integrados se basa en el silicio, no se puede omitir la utilización de otros materiales tales como el germanio; tampoco las investigaciones actuales para conseguir hacer operativo un procesador desarrollado con materiales de características especiales como el grafeno.

Empaquetado

Empaquetado de un procesador Intel 80486 en un empaque de cerámica.

Los microprocesadores son circuitos integrados y como tal están formados por un chip de silicio y un empaque con conexiones eléctricas. En los primeros procesadores el empaque se fabricaba con plásticos epoxicos o con cerámicas en formatos como el DIP entre otros. El chip se pegaba con un material térmicamente conductor a una base y se conectaba por medio de pequeños alambres a unas pistas terminadas en pines. Posteriormente se

sellaba todo con una placa metálica u otra pieza del mismo material de la base de manera que los alambres y el silicio quedaran encapsulados.

Empaquetado de un procesador PowerPC con Flip-Chip, se ve el chip de silicio.

En la actualidad los microprocesadores de diversos tipos  se ensamblan por medio de la

tecnología Flip chip. El chip semiconductor es soldado directamente a un arreglo de pistas conductoras (en el sustrato laminado) con la ayuda de unas microesferas que se depositan

sobre las obleas de semiconductor en las etapas finales de su fabricación.

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Disipación de calor

Con el aumento la cantidad de transistores integrados en un procesador, el consumo de energía se ha elevado a niveles en los cuales la disipación calórica natural del mismo no es suficiente para mantener temperaturas aceptables y que no se dañe el material semiconductor, de manera que se hizo necesario el uso de mecanismos de enfriamiento

forzado, esto es, la utilización de disipadores de calor.

En los procesadores más modernos se aplica en la parte superior del procesador, una lámina metálica denominada IHS que va a ser la superficie de contacto del disipador para mejorar la refrigeración uniforme del die y proteger las resistencias internas de posibles tomas de contacto al aplicar pasta térmica. Varios modelos de procesadores, en especial, los Athlon XP, han sufrido cortocircuitos debido a una incorrecta aplicación de la pasta térmica.

El microprocesador posee un arreglo de elementos metálicos que permiten la conexión eléctrica entre el circuito integrado que conforma el microprocesador y los circuitos de la placa base.

Generalmente distinguimos tres tipos de conexión:

• PGA: Pin Grid Array: La conexión se realiza mediante pequeños alambres metálicos

• BGA: Ball Grid Array: La conexión se realiza mediante bolas

soldadas al procesador que hacen contacto con el zócalo

• LGA: Land Grid Array: La conexión se realiza mediante superficies de contacto lisas con pequeños pines que incluye la placa base..

Buses del procesador

Todos los procesadores poseen un bus principal o de sistema por el cual se envían y reciben todos los datos, instrucciones y direcciones desde los integrados del chipset o desde el resto de dispositivos. Como puente de conexión entre el procesador y el resto del sistema, define mucho del rendimiento del sistema, su velocidad se mide en bits por segundo.

Ese bus puede ser implementado de distintas maneras, con el uso de buses seriales o paralelos y con distintos tipos de señales eléctricas. La forma más antigua es el bus paralelo en el cual se definen líneas especializadas en datos, direcciones y para control.

En algunos procesadores de AMD y en el Intel Core i7 se han usado otros tipos para el bus principal de tipo serial.

Entre estos se encuentra el bus HyperTransport de AMD, que maneja los datos en forma de paquetes usando una cantidad menor de líneas de comunicación, permitiendo frecuencias de funcionamiento más altas y en el caso de Intel, Quickpath

Los microprocesadores de Intel y de AMD (desde antes) poseen además un controlador de memoria DDR en el interior del encapsulado lo que hace necesario la implementación de buses de memoria del procesador hacia los módulos. Ese bus esta de acuerdo a los estándares DDR de JEDEC y consisten en líneas de bus paralelo, para datos, direcciones y control