TEMAS SELECTOS DE FILOSOFA CIENCIA Y TECNOLOGA

ProcesadoresEnsayoArturo

2011

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

Procesadores Tabla de contenido

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Introduccin ...................................................................................................................................... 3 Desarrollo .......................................................................................................................................... 3 Historia de los microprocesadores ................................................................................................. 3 Cronologa.......................................................................................................................................... 4 Ley de Moore ..................................................................................................................................... 7 Funcionamiento ................................................................................................................................. 8 Fabricacin......................................................................................................................................... 9 Procesadores en la tecnologa mvil............................................................................................... 11 Conclusin ....................................................................................................................................... 12

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IntroduccinEste ensayo tratara sobre las caractersticas de los procesadores, Cmo influyen en nuestra vida diaria?, Dnde los podemos encontrar?, tambin sobre sus inicios, y como es que han cambiado a travs del tiempo, y lo que podramos esperar a futuro sobre ellos, se manejara lo que es procesadores de computadoras y ltimamente de las tablets y telfonos celulares que tan de moda estn, y que es lo que obtenemos gracias a ellos.

DesarrolloHistoria de los microprocesadores 1El microprocesador como lo conocemos hoy en da es producto de la evolucin de tecnologas predecesoras, es el nacimiento de la tecnologa semiconductora y la computacin, este inicio data de la mitad de la dcada de 1950, y se terminaron de fusionar a principios de los aos 70, donde se produjo el primer microprocesador. Su desarrollo empez a partir de la segunda guerra mundial, donde los cientficos militares, desarrollaron computadoras especficas para las aplicaciones militares, a mediados de la dcada de 1940, la computacin emprendi un fuerte desarrollo para propsitos tanto cientficos, como civiles. Esta tecnologa avanzo y los cientficos hicieron grandes progresos en el diseo de componentes de estado slido. En 1948 los laboratorios Bell crearon el transistor. En los 50s aparecieron las primeras computadoras digitales de propsito general, su uso era a travs de tubos al vacio, o comnmente conocidos como bulbos, estas computadoras eran bastante grandes y un poco latosas ya que si se funda algn bulbo dejaba de funcionar y haba que ir revisando cual era el afectado. En esta misma poca los circuitos dieron avances, empleando silicio (disminua los costos y permita la produccin a gran escala), de esta forma se reemplazaron los bulbos por transistores a finales de los cincuentas.

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Microprocesador, unin de micro del griego y procesador, es vlido denominarlo tambin solamente procesador, ya que la escala de integracin ha ido disminuyendo de micromtrica a nanomtrica, y adems a pesar de todo sigue siendo un procesador.

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A principio de los 60s la construccin de computadoras tuvieron un gran avance, surgiendo nuevas tecnologas, a mediados de esa misma dcada se producen familias de circuitos de lgica digital, dispositivos integrados en escala SSI y MSI que corresponde a una baja y mediana escala de integracin de componentes.

Cronologa

1974: SC/MP 1971: Intel 4004 1er procesador del mundo, CPU de 4 bits. 1972: Intel 8008 Producido bajo pedido, no cumplio con la expectativas. Desarrollado por National Semiconductor, presentaba bus de direcciones de 16 bits y bus de datos de 8 bits, podia liberar buses a fin de ser compartidos por varios procesadores.

1974: Intel 8080 Fue el primer CPU de la primera computadora personal, se vendieron decenas de miles de PC's por $395 US.

1975: Motorola 6800 Contenia aproximadamente 6800 transistores, se derivaron varios modelos derivados del mismo.

1976: el Z80 Creado por Zilog Inc. esta basado en el Intel 8080, aun usado en sistemas embebidos.

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1978: Los Intel 8086 y 8088Tuvo gran exito gracias a su uso en la "IBM PC", y catapulto a Intel dentro de las 500 mejores compaias

1982: Intel 80286 Contaba ya con 275000 transistores, y aadio la arquitectura de 32 bits, lo que porporcionaba capacidad multitarea 1985: El VAX 78032 Preferido de la comunidad cientifica y de ingenieria durante la decada de 1980.

1993: PowerPC 601 1989: El intel 80486 el primero en ofrecer un coprocesador matematico o FPU integrado 1991: AMD AMx86 llamado "clones" de intel, lograron superar la frecuencia del reloj a menor precio Venia con velocidades de 50 y 60 MHz, contaban con tecnologia RISC, surge de la alianza de IBM, Apple y Motorola

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1993: Intel Pentium capaz de ejecutar dos operaciones a la vez, estaba dotado de bus de datos de 64 bits, manteniendo compatibilidad de 32 bits para operacione sinternas y registros

1994: PowerPC 620 primer prototipo de processador PowerPC de 64 bit, diseado para uso en servidores para aplicaciones de base de datos y videos

1995: El intel Pentium Pro (profesional)se diseo con arquitectura de 32 bits, se uso en servidores y estaciones de trabajo (de redes), aunque se impulso rapidamente su integracion a computadoras, contenia 5,5 millones de transistores

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En la arquitectura computacional, RISC (del ingls reduced instruction set computer) es un tipo de microprocesador con las siguientes caractersticas fundamentales: Instrucciones de tamao fijo y presentadas en un reducido nmero de formatos. Slo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos.

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1997: Intel Penitum II 1996: AMD K6 y K6-2 Consiguio la competencia con los pentium MMX de intel, ademas de que era un procesador casi a la altura de un Pentium II por un precio muy inferior. mejora el rendimiento en la ejecucion de codigo de 16 bits, aade el conjunto instrucciones MMX, elimina la memoria cache de segundo nivel del nucleo, colocandola en una tarjeta de circuito impreso

1999: Intel Celeron nombre de la gama de bajo costo, proporciona a los consumidores gran actuacion a bajo costo, entrego desempeo destacado para juegos y software educativo.

2008: Intel Core Nehalem

2000: Intel Pentium 4Procesador de septima generacion basado en la arquitectura x86, Intel sacrifico rendimiento de cada ciclo para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo

2006: Intel Core DuoOfrecia 4 nucleos con el conjunto de instrucciones x86-64 basado en una nueva arquitectura, proveia etapas de decodificacion, unidades de ejecucion, cache y buses mas eficientes.

Los Core i7, procesadores de 4 nucleos de la arquitectura x86-64, son los primeros que usan la microarquitectura Nehalem y es el sucesor de la familia Intel Core 2, elimina el Northbridge implementando puertos PCI Express, implemental el Hyperthreading creando 4 nucleos logicos, se vuelve a usar frecuencias altas.

2011: Intel Core Sandy Bridge 2008: AMD Phenom II y Athlon II dan soporte a DDR3, permite aumentar la cantidad de cache, pasa de 2 Mb a 6 Mb, AMD tambien lanza un triple nucleo llamado Athlon II X3 Llegan para reemplazar los chips Nehalem, no ofrecen sustanciales cambios en arquitectura, pero si los necesarios para hacerlos mas eficientes y rapidos que los modelos anteriores, mejora desempeo en 3D y todo lo relacionado con multimedia, integra GPU

2011: El AMD Fusion nombre clave para un diseo futuro de microprocesadores Turion, producto de la fusion entre AMD y ATI, combinado con la ejecucion general del procesador, el proceso de la geometria 3D y otras funciones de GPUs actuales.

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Ley De MooreEsta ley nos dice que aproximadamente cada 18 meses se duplica el nmero de transistores en un circuito integrado, se trata de una ley emprica propuesta por el co-fundador de Intel Gordon E. Moore, el 19 de Abril de 1965, hasta el da de hoy esta ley se ha cumplido. Aunque bien esta ley como lo explica el mismo Moore no podr ser para siempre, ya que existen dos problemas fundamentales aqu, el primero es el uso de nuevas tecnologas y es posible que surja una nueva tecnologa y por ende ya no se usen transistores, la otra es que estamos llegando en un punto en el que el tamao de los transistores es muy pequeo, y llegara un punto en el que tampoco podamos hacer aun ms pequeos los transistores.

Numero de transistores en un procesador450000000 400000000 350000000 300000000 250000000 200000000 150000000 100000000 50000000 0 1989 1180000 1997 3100000 1999 7500000 2000 2002 2003 42000000 220000000 410000000

Ms tarde en 1975, modifico su propia ley al corrobar que el ritmo bajara y que la capacidad de integracin se duplicara cada 24 meses. El propio Moore le puso fecha de caducidad a su ley, diciendo Mi ley dejara de cumplirse dentro de 10 o 15 aos (desde 2007), argumentando que alguna nueva tecnologa vendra a sustituir la actual, esta ley tambin nos dice que los precios bajan y las prestaciones suben, una computadora que hoy vale 10000 pesos costara la mitad el siguiente ao, y en dos ser obsoleta.

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FuncionamientoSu funcionamiento est basado de forma muy bsica a: Varios registros. Unidad de control. Unidad aritmtico lgica. Puede contener adems una unidad de coma flotante. A partir de estas bases ejecuta las instrucciones almacenadas en forma de nmeros binarios organizados en una secuencia en su memoria principal, esta ejecucin de realiza en varias fases: Prefetch; hace una pre lectura de la instruccin que toma de la memoria principal. Fetch; decodifica la instruccin, determina que instruccin recibi y que es lo que se va a realizar. Lectura de operandos (si es que existen). Ejecucin, lanzamiento de las maquinas de estado necesarias para llevar a cabo el proceso. Escritura de los resultados en el registro o memoria principal. Todas estas fases se realizan ya sea en varios o en un solo ciclo de CPU, esto depende de la estructura en la que est basado el procesador, sobre el tiempo que le llevara tomar estas operaciones al procesador depende de la frecuencia a la que est ajustada el reloj, el reloj que actualmente poseen los procesadores genera miles de megahercios

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FabricacinProcesadores de silicio.Este proceso es bastante complejo, aunque empieza de una forma muy sencilla, empieza con un puado de arena con la que se fabrica un monocristal de aproximadamente un tamao de 20 x 150 cms, se funde el material a una temperatura de 1,370 C y de forma muy lenta se va formando el cristal (10 a 40 mm por hora)

De este cristal se cortan los extremos y la superficie exterior de forma de obtener un cilindro perfecto, despus se corta en obleas de 10 micras de espesor, lo que viene equivaliendo a la decima parte del espesor de un cabello humano, para esto se usa sierra de diamante, y de cada cilindro se obtienen miles de obleas y de cada oblea se obtendrn cientos de procesadores. De aqu las obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasado por un proceso denominado annealing lo que equivale a calentarlo a temperaturas extremas para remover cualquier impureza o defecto que pudiera haberse producido, despus de eso se verifican con unos lseres para detectar cualquier imperfeccin y finalmente se les aplica una capa aisladora formada por oxido de silicio, que se transfiere a travs de deposicin de vapor. A partir de aqu comienza lo que se llama como dibujado de los transistores que conforman a cada microprocesador, a pesar de ser bastante complejo y preciso, bsicamente consiste en la impresin de sucesivas mascaras sobre la oblea, la oblea se endurece a travs de luz ultravioleta y atacada con cidos encargados de remover zonas no cubiertas por la impresin. Los detalles de un procesador son tan pequeos que una nica mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos, es por eso que las salas donde se fabrican estos procesadores se denominan

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salas limpias, llamadas de clase 1, el numero uno nos indica la cantidad mxima de partculas que puede haber en un pie cubico de aire, un hogar normal seria de clase 1 milln.

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Procesadores en la tecnologa mvilFueron anunciados en 2008 y el primer dispositivo en tener uno de estos procesadores fue el Zune HD Se denominan como los primeros procesadores mviles de cuatro ncleos y dobles, para una experiencia ms rica en navegacin web y una respuesta mucho ms rpida, estos procesadores nos ofrecen un consumo muy bajo de energa y prestaciones muy altas como interfaces 3D o resolucin de video en 1080p

Otro procesador nuevo de ltima generacin es el famoso A5 de Apple, usado en su tablet iPad y su celular iPhone exclusivamente, este procesador fue diseado por Apple y manufacturado por Samsung, reemplazando al A4, es un procesador Dual core basado en ARM con aceleradores y una GPU dual tambin incluida en la misma arquitectura, comparando con su predecesor el CPU es el doble de potente y la GPU se dice que puede llegar a ser hasta nueve veces ms potente, si n embargo el precio necesario para construirlo es un 75% ms elevado que su predecesor.

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ConclusinLos procesadores han llevado sin lugar a duda un crecimiento bastante importante, y cada ao que pasa es bastante grande su desarrollo, tanto en computacin como en tecnologa mvil, la tendencia es conseguir mayor potencia a un consumo de energa mucho menor, y obviamente a un precio tambin mucho ms accesible, esto sin lugar a dudas nos lleva a una bsqueda constante de nuevas tecnologas, nuevas formas de elaborarla y buscar formas ms eficientes para lograrlo, tambin forman una parte importante de nuestra vida ya que casi en cualquier aparato electrnico podemos encontrar uno, ya sea desde una simple calculadora, hasta la computadora ms potente, o hasta los robots que van a buscar vida en otros planetas cuentan con estos dispositivos.

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