¿Qué es un microprocesador?
Un microprocesador es un microchip que ejecuta las tareas en un sistema informático. Es la única unidad que realiza cada instrucción que pasa a través de él. Un microprocesador se conoce comúnmente como la unidad central de procesamiento (CPU), un chip lógico, o simplemente un "procesador". Pueden ser diseñados usando una computadora con software de diseño de placas de circuito impreso (PCB).
Los microprocesadores son componentes críticos de la computadora diseñados para ejecutar tareas simples y complejas. Están compuestos por circuitos integrados que contienen múltiples transistores.
El poder de un microprocesador depende del número de instrucciones que puede leer y ejecutar dentro de un período específico. Los avances en la tecnología permitieron a los ingenieros informáticos desarrollar microcomputadoras, computadoras pequeñas pero potentes que realizan trabajos empresariales, industriales y científicos.
Hoy en día, los microprocesadores se utilizan en laptops, computadoras domésticas, automatización industrial, e incluso en teléfonos móviles. Dos ejemplos de microprocesadores son el chip Intel 4004, uno de los primeros procesadores, y el AMD Ryzen 5, un microprocesador moderno de 64 bits.
Tipos de microprocesadores
Basados en su capacidad para ejecutar conjuntos de instrucciones, los tres tipos más comunes de microprocesadores son CISC, RISC y EPIC.
CISC
CISC, o computadora de conjunto de instrucciones complejas, puede realizar múltiples conjuntos de instrucciones al mismo tiempo. Hace que una sola instrucción realice las operaciones de carga, evaluación y almacenamiento. Este enfoque reduce el número de instrucciones ejecutadas por programa, pero una sola instrucción realiza muchas funciones. Algunos ejemplos del chip microprocesador CISC son el Intel 486, Intel Pentium 2 y el Intel Pentium Pro.
RISC
RISC significa computadora de conjunto de instrucciones reducidas. Su propósito es ejecutar instrucciones muy rápidamente. La idea central de RISC es simplificar el hardware utilizando un conjunto de instrucciones con solo unos pocos pasos para las operaciones de carga, evaluación y almacenamiento. Ejemplos de RISC incluyen DEC Alpha e IBM.
EPIC
EPIC, o computación de instrucciones explícitamente paralelas, utiliza compiladores y permite que las instrucciones se ejecuten en paralelo. Codifica instrucciones en cargas de 128 bits. EPIC utiliza técnicas de paralelismo a nivel de instrucción (ILP) como especulación y predicación. IA-64 es un ejemplo de un microprocesador EPIC.
¿Cómo funciona un microprocesador?
Los microprocesadores se fabrican utilizando tecnología de semiconductores de óxido metálico; consumen poca energía. Independientemente de su potencia, tamaño o complejidad, cada microprocesador sigue esta secuencia básica de acciones: buscar, decodificar y ejecutar.
Más simplemente, las instrucciones que deben pasar por el microprocesador se almacenan en secuencia. Luego "busca" estas instrucciones de la memoria, las "decodifica" y "ejecuta" las instrucciones.
Estas instrucciones se procesan primero a través de la unidad lógica aritmética (ALU) de un microprocesador, que realiza operaciones aritméticas y lógicas. Luego, las instrucciones pasan por la unidad de control del procesador y un conjunto de registros. Este último filtra los datos a través de múltiples registros que actúan como memoria de acceso rápido. La unidad de control gestiona el flujo de estos datos.
Términos básicos relacionados con un microprocesador
Los términos comunes relacionados con un microprocesador se discuten con frecuencia, tales como:
- Bus se refiere a un conjunto de conductores que pasan datos o se encargan de la información de control. Los microprocesadores contienen tres buses: el bus de direcciones, el bus de control y el bus de datos.
- El conjunto de instrucciones es el número de comandos que un microprocesador puede entender simultáneamente. Puentea la brecha entre el hardware y el software.
- Caché es el componente que almacena las instrucciones procesadas con frecuencia para mayor rapidez. Aumenta la velocidad de un procesador ya que le permite acceder a los datos rápidamente.
- Longitud de palabra es el número de bits dentro del bus de datos del microprocesador. Por ejemplo, si la longitud de palabra de un procesador es de 16 bits, puede procesar 16 bits a la vez, con registros de 16 bits y un bus de datos de 16 bits.
- Tipos de datos componen los microprocesadores. Diferentes tipos de datos incluyen el Código Estándar Americano para el Intercambio de Información (ASCII), decimal codificado en binario (BCD), y números con y sin signo.
- Velocidad de reloj es la tasa a la que un microprocesador ejecuta instrucciones. La tasa de medición para todos los microprocesadores es Hertz, y, dependiendo de la velocidad, puede expresarse en corto como "Hz". Por ejemplo, si un microprocesador funciona a ocho gigahercios, puede expresarse como 8 GHz. Por otro lado, megahercios se expresa como "MHz".
Beneficios de un microprocesador
Desde pequeñas hasta grandes supercomputadoras, los microprocesadores son altamente beneficiosos de muchas maneras para su uso en varios sistemas.
- Tamaño: Los microprocesadores eran inicialmente grandes y muy poco prácticos de usar. El tamaño se ha reducido considerablemente debido a los avances en tecnologías de integración a gran escala y ultra gran escala. Cuanto más pequeño es el procesador, más pequeño es el sistema informático. Esto facilita a los fabricantes de equipos originales (OEM) encajar más componentes útiles en un sistema informático mientras también lo hacen más pequeño.
- Velocidad: Los microprocesadores son conocidos por su alta velocidad. La alta velocidad solo era posible para computadoras personales o supercomputadoras, pero debido a los avances tecnológicos, los dispositivos portátiles como los teléfonos inteligentes hoy en día albergan procesadores ultrarrápidos. Estos procesadores pueden ejecutar incluso un billón de instrucciones por segundo.
- Costo: La presencia de circuitos integrados y mejoras en la fabricación de semiconductores hace que los microprocesadores estén disponibles a precios bajos. Esto significa que el costo total de un sistema informático o un teléfono inteligente se reduce considerablemente.
- Precisión: Los microprocesadores ejecutan instrucciones con altos niveles de precisión y eficiencia.
- Consumo de energía: Los buenos microprocesadores consumen poca energía mientras ejecutan instrucciones de manera efectiva. Esto también significa que generan menos calor.
- Interfaz gráfica de usuario incorporada: Los microprocesadores modernos vienen con interfaces gráficas de usuario (GUI) integradas en el sistema. Esto significa que no hay necesidad de una GUI separada, y a su vez, esto reduce el tamaño total del dispositivo.
- Naturaleza universal: Las muchas aplicaciones de los microprocesadores los hacen versátiles, permitiendo que diferentes sistemas como computadoras y teléfonos inteligentes los utilicen.
Microcontrolador vs. microprocesador
En la superficie, parece que los microprocesadores y los microcontroladores tienen mucho en común. Ambos circuitos integrados de un solo chip han impulsado la tecnología informática y se encuentran en muchos dispositivos electrónicos en todo el mundo.
En el núcleo, sin embargo, difieren.
Los microcontroladores son menos costosos que los microprocesadores. Estos últimos se utilizan típicamente con dispositivos más costosos que utilizan periféricos externos.
Los microprocesadores están destinados a realizar funciones más complejas, mientras que un microcontrolador generalmente realiza solo una función dedicada. Esta es una de las razones por las que los procesadores requieren una fuente de memoria externa confiable para soportar tareas complejas. Los microcontroladores requieren menos memoria, menos poder de cómputo y son menos complejos que los microprocesadores.
Adithya Siva
Adithya Siva is a Content Marketing Specialist at G2.com. Although an engineer by education, he always wanted to explore writing as a career option and has over three years of experience writing content for SaaS companies.
