Este documento describe las características y componentes básicos de los microprocesadores. Explica que los microprocesadores realizan cálculos y controlan otros componentes, y que su velocidad y potencia han aumentado significativamente. También describe las diferentes partes de un microprocesador como la unidad de control, la unidad aritmético-lógica y los registros, así como los diferentes tipos de arquitecturas como RISC, CISC, Von Neumann y Harvard.

1. Arquitecturas
Modernas
Christopher Pereira
Diseño de micro
procesadores
Universidad Fermin
Toro

2. CONTENIDO
:1. Introducción
2. Características y Funciones de un
Microprocesador
3. Partes de un Microprocesador
4. Diferencia entre arquitectura y
organización de microprocesadores
5. Estructura de los microprocesadores
1. Unidad de control
2. Unidad aritmética - lógica (ALU)
3. Registro
1.Tipos de Registros
2.RISC
3.CISC
4.Interconexión Interna de la CPU
6.Modelo de arquitectura de
Microprocesadores
1. Arquitectura de los
microprocesadores clásicos
2. Arquitectura Von-Newman
3. Arquitectura Harvard
4. Arquitectura Von –Harvard
7. Que es el multiprocesamiento ?
8. Memoria Cache
9.Hiperthreading
10.Definición de Pipeline.
11.Microprocesadores en Portátiles.
12.Las Marcas más importantes en
Microprocesadores.
13. El Futuro de los Microprocesadores
.

4. INTRODUCCIO
NEl microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito
integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo
de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un
computador.
Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema
operativo hasta las
aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en
,lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y
lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir,
las lógicas binarias y accesos a. memoria.

5. FUNCIONES Y
CARACTERISTICASRealizar las operaciones de cálculos, dar ordenes a los componentes
para que funcionen.
La principal característica de los microprocesadores es la VELOCIDAD y
LA POTENCIA. Los microprocesadores actuales tienen velocidades
aprox. de 3 GHz/s. (3.000 millones de operaciones por segundo).
Millones de instrucciones por segundo o MIPS (del inglés millions of
instructions per second) es una forma de medir la Potencia de
los microprocesadores.

6. Funcione
sRealizar las
operaciones de
cálculo.
Dar órdenes a los
componentes
para que
funcionen.

7. DIFERENCIA ENTRE ARQUITECTURA
Y ORGANIZACIÓN DE
MICROPROCESADORESLa arquitectura se refiere a los atributos de un sistema que son visibles
a un programador, es decir aquellos que tienen un impacto directo en la
ejecución lógica de un programa.
La organización se refiere a las unidades funcionales y
sus interconexiones.

8. Estructura de los microprocesadores
Encapsulado : es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle
consistencia, impedir su deterioro y permitir el enlace con los
conectores externos.
Memoria caché : son dos memoria ultra rápidas que almacenan
ciertos bloques de datos que posiblemente serán utilizados en las
siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM. Las
caches del micro se encuentran en dos niveles: L1 y L2
Unidad aritmética -lógica(ALU): es la parte inteligente del chip, y
realiza todas las funciones de suma, resta, multiplicación o división.
También sabe leer comandos lógicos, como OR. AND o NOT. Los
mensajes de la unidad de control le dicen a la ALU que debe hacer.

9. Interconexión interna de la CPU: Son mecanismos que proporcionan
comunicación entre la unidad de control, ALU y registros.
Coprocesador matemático : Es el FPU (Floating Point Unit - Unidad de como
flotante) la parte del micro especializada en esa clase de cálculos
matemático
Unidad de control : Regula el proceso enteros de cada operación, crea
señales que controlan a la ALU y los Registros. La unidad de control dice qué
hacer con los datos y en qué lugar guardarlos.
Registros : Son pequeñas memorias en donde se almacenan los resultados
de las operaciones realizadas por la ALU por un corto periodo de tiempo.

10. Tipos de
Registros: 1.RISC
RISC (Reduced Instruction Set Computer) Computadoras con un conjunto
de Instrucciones Reducidas.
La arquitectura RISC a diferencia de los CISC tiene un set de instrucciones
simples requiriendo unos pocos ciclos de ejecución.
2.CISC
CISC (Complex Instruction Set Computer) Computadoras con un conjunto de
instrucciones complejas.
La arquitectura CISC se refiere a los microprocesadores Tradicionales que
operan con grupos grandes de Instrucciones.

11. Una característica importante de este modelo es que tanto los
datos como los programas, se almacenan en la memoria
antes de ser utilizados.
Arquitectura de los
microprocesadores
clásicosArquitectura Von-
Newmann

12. Virtualmente la mayoría de las computadoras
se han diseñado basándose en este concepto.
Tal diseño se conoce como Arquitectura de Von Newmann
• Los datos y las instrucciones se almacenan en una sola
memoria de lectura - escritura.

13. Desventaja de la Arquitectura Von-Newmann
La desventaja es que el bus de datos y direcciones único se
convierte en un cuello de botella por el cual debe pasar toda la
información a la memoria, obligando a que todos los accesos a
esta, sean secuenciales.
Limitando el grado de paralelismo (acciones que se pueden
realizar al mismo tiempo) y por lo tanto, el desempeño de la
computadora. Este efecto se conoce como el cuello de botella de
Von Newman.

14. Arquitectura Harvard
Surgió en la universidad del mismo nombre, poco después de que la
Von Newman apareciera en Princeton. Igualmente el programa se
almacena como código numérico en la memoria, pero no en el
mismo espacio de memoria ni en el mismo formato que los datos.

15. Por ejemplo, se pueden almacenar las instrucciones en doce bits en la
memoria de programa, mientras los datos de almacenan en 8 bits en
una memoria aparte.
El hecho de tener un bus separado para el programa y otro para los
datos permite que se lea el código de operación de una instrucción, al
mismo tiempo que se lee de la memoria de datos los operados de la
instrucción previa.
Arquitectura Von –Harvard

16. Asíseevita el problema del cuellode botella de VonNewman yseobtiene
unmejor desempeño.
Actualmente la mayoría de los procesadores funcionan de manera similar a la
arquitectura Von Newman, con un banco de memoria masivo único, pero internamente
incluyen varios niveles de memoria cache con bancos separados en cache de programa
ycache de datos, buscandounmejor desempeño sinperder la versatilidad.

17. Multiprocesamiento
Es el uso de dos o mas procesadores (CPU) en una
computadora para la ejecución de uno o varios procesos
(programas corriendo).
Clasificación:
Multiprocesamiento Simétrico
Multiprocesamiento Asimétrico

18. BENEFICIOS DE UNA
ARQUITECTURA
MULTIPROCESAMIENTO.• Alto desempeño
• Tareas (procesos) en paralelo.
• Un proceso puede dividirse en
tareas paralelas.
• Mejora la confiabilidad del
sistema
• Desempeño mejorado del
sistema
• Múltiples trabajos
independientes operan
paralelamente

19. PROCESADORES
MULTIPROCESAMIENTO

20. MEMORIA
CACHEEs un almacén temporal de alta velocidad, ubicada entre el CPU y la
RAM. Permite que el CPU puede trabajar a su velocidad más alta,
siempre y cuando la memoria esté fabricada dentro del mismo chip
del microprocesador.
El primer procesador en tener cache de nivel interno El Intel 80486.
Esta memoria almacena las instrucciones y datos de RAM susceptibles
de ser empleados con mas frecuencia por el microprocesador.

21. HYPER
THREADINGTecnología desarrollada por Intel. Ofrece al sistema operativo el doble
de núcleos de los que tiene físicamente. Para ello Intel duplica ciertos bloques, en
concreto algunos registros, pero sin llegar a crear un duplicado perfecto.
Los sistemas operativos y los programas verán dos núcleos donde sólo hay uno.
Esta tecnología ha tenido su apogeo con la aparición de los Intel Core. Sobretodo en
los Intel Core i5 y i7.
¿Tiene AMD algo parecido?
AMD implementa en sus procesadores basados en Bulldozer y Piledriver la
tecnología CMT.
La diferencia es que Intel sólo duplica algunos registros y AMD trata de acelerar
todas las aplicaciones multinúcleo.

24. APLICACIONES DE PIPELINES EN
INFORMÁTICA
1.Pipelines gráficos, se encuentran en la
mayoría de las tarjetas gráficas.
2.Pipelines de software o tuberías, consiste en
múltiples procesos ordenados de tal forma que
el flujo de salida de un proceso alimenta la
entrada del siguiente proceso. Por ejemplo, los
pipelines del sistema Unix.

25. Los procesadores de Portátiles
son los llamados mobile.
• Generan menos calor
• Consumen menos
• Son muy potentes.
• No usan Socket para fijarse.
Entre los procesadores de
Portátiles más conocidos
están las marcas Intel y AMD.

26. TIPOS DE PROCESADORES SEGÚN LA
MARCA
Las empresas INTEL y AMD fabrican
la mayoría de los microprocesadores
del mercado.

27. AUNQUE TAMBIÉN EXISTEN
OTRAS MARCAS

28. ¿INTEL O
AMD?• Ambos ofrecen una gran variedad
de procesadores
• Intel es mejor que AMD en ventas
• AMD es mejor que Intel en
compatibilidad, precio y mínimo
consumo de energía
• Intel es líder en tecnologías y
características adicionales, además
de crear chipsets y tarjetas madres
para sus procesadores.
• AMD supera a Intel en núcleos físicos
• Intel lleva un buen terreno en el
campo de las portátiles.
• AMD supera a Intel en gráficos

29. Ley de Moore:
“Lomejoraún está por llegar…”
En 1965, el cofundador de Intel, Gordon
Moore, tuvo una visión de futuro.
Su predicción, conocida como la Ley
de Moore, plantea
que el número de transistores de un
chip se duplica cada dos años. Esta
observación sobre la integración del
silicio, convertida en realidad por Intel,
ha avivado la revolución tecnológica
mundial.

30. ¿QUÉ NOS DEPARA EL FUTURO EN EL
CAMPO DE LOS MICROPROCESADORES?
La ley de Moore, expresa que aproximadamente cada dos años se duplica el
número de transistores en un circuito integrado.
Esto, al principio, puede parecer algo sencillo, pero cuando llegamos a los 1400
millones de transistores en un microprocesador, doblar esa cifra parece una tarea
imposible.
No obstante, el futuro para Intel está más o menos claro: seguir haciendo
microprocesadores más pequeños y que sigan manteniendo los altos estándares
que tiene Intel, como la gama Broadwell de 14 nanómetros y que veremos para
finales de 2015.

31. LA EVOLUCIÓN SIN LÍMITES: EL FUTURO DE
LAS PCIntel anuncia la creación de los primeros microprocesadores 3D
en el mundo, anuncio que reafirma la Ley de Moore.
El diseño del transistor 3-D, llamado Tri-Gate, se incluye por
primera vez en la línea de producción a gran escala .
Con 22 nanómetros (nm) en un chip de Intel (tomando en cuenta
que un nanómetro es una millonésima de milímetro). Su nombre
está aun en código y es llamado por el momento Ivy Bridge.

32. Mientras, AMD seguirá con las APU Fusion, con su
gama Carrizo para 2016, sustituyendo a la actual Kaveri.
En cuanto al resto de compañías y nichos de mercado, es
imposible predecir qué nos depara el futuro: quizás Intel
caiga y alguien tome la posta, o el mercado de
microprocesadores sea volcado hacia otro nicho, dejando
el de los ordenadores atrás.
Quizás incluso se llegue a incumplir la Ley de Moore. La
cuestión es que, si en todos estos años hemos llegado tan
lejos, debe ser espectacular lo que podremos ver en el
año 2050.