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Microprocesador - ciencia y tecnologia.

Publié le 27/05/2013

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Microprocesador - ciencia y tecnologia. 1 INTRODUCCIÓN Microprocesador, circuito electrónico que actúa como unidad central de proceso de un ordenador, proporcionando el control de las operaciones de cálculo. Los microprocesadores también se utilizan en otros sistemas informáticos avanzados, como impresoras, automóviles o aviones. El microprocesador es un tipo de circuito sumamente integrado. Los circuitos integrados, también conocidos como microchips o chips, son circuitos electrónicos complejos formados por componentes extremadamente pequeños formados en una única pieza plana de poco espesor de un material conocido como semiconductor. Hay microprocesadores que incorporan hasta 10 millones de transistores (que actúan como amplificadores electrónicos, osciladores o, más a menudo, como conmutadores), además de otros componentes como resistencias, diodos, condensadores y conexiones, todo ello en una superficie comparable a la de un sello postal. Un microprocesador consta de varias secciones diferentes. La unidad aritmético-lógica (ALU, siglas en inglés) efectúa cálculos con números y toma decisiones lógicas; los registros son zonas de memoria especiales para almacenar información temporalmente; la unidad de control descodifica los programas; los buses transportan información digital a través del chip y de la computadora; la memoria local se emplea para los cómputos realizados en el mismo chip. Los microprocesadores más complejos contienen a menudo otras secciones; por ejemplo, secciones de memoria especializada denominadas memoria cache, que sirven para acelerar el acceso a los dispositivos externos de almacenamiento de datos. Los microprocesadores modernos funcionan con una anchura de bus de 64 bits (un bit es un dígito binario, una unidad de información que puede ser un uno o un cero): esto significa que pueden transmitirse simultáneamente 64 bits de datos. Un cristal oscilante situado en el ordenador proporciona una señal de sincronización, o señal de reloj, para coordinar todas las actividades del microprocesador. La velocidad de reloj de los microprocesadores más avanzados es de unos 800 megahercios (MHz) --unos 800 millones de ciclos por segundo--, lo que permite ejecutar más de 1.000 millones de instrucciones cada segundo. 2 MEMORIA DE COMPUTADORA Como el microprocesador no es capaz por sí solo de albergar la gran cantidad de memoria necesaria para almacenar instrucciones y datos de programa (por ejemplo, el texto de un programa de tratamiento de texto), pueden emplearse transistores como elementos de memoria en combinación con el microprocesador. Para proporcionar la memoria necesaria se emplean otros circuitos integrados llamados chips de memoria de acceso aleatorio (RAM, siglas en inglés), que contienen grandes cantidades de

« En la etapa de oxidación se coloca una capa eléctricamente no conductora, llamada dieléctrico.

El tipo de dieléctrico más importante es el dióxido de silicio, que se “cultiva”exponiendo la oblea de silicio a una atmósfera de oxígeno en un horno a unos 1.000 ºC.

El oxígeno se combina con el silicio para formar una delgada capa de óxido de unos75 angstroms de espesor (un ángstrom es una diezmilmillonésima de metro). Casi todas las capas que se depositan sobre la oblea deben corresponder con la forma y disposición de los transistores y otros elementos electrónicos.

Generalmente esto selogra mediante un proceso llamado fotolitografía, que equivale a convertir la oblea en un trozo de película fotográfica y proyectar sobre la misma una imagen del circuitodeseado.

Para ello se deposita sobre la superficie de la oblea una capa fotosensible cuyas propiedades cambian al ser expuesta a la luz.

Los detalles del circuito puedenllegar a tener un tamaño de sólo 0,25 micras.

Como la longitud de onda más corta de la luz visible es de unas 0,5 micras, es necesario emplear luz ultravioleta de bajalongitud de onda para resolver los detalles más pequeños.

Después de proyectar el circuito sobre la capa fotorresistente y revelar la misma, la oblea se graba: esto es, seelimina la parte de la oblea no protegida por la imagen grabada del circuito mediante productos químicos (un proceso conocido como grabado húmedo) o exponiéndola a ungas corrosivo llamado plasma en una cámara de vacío especial. En el siguiente paso del proceso, la implantación iónica, se introducen en el silicio impurezas como boro o fósforo para alterar su conductividad.

Esto se logra ionizando losátomos de boro o de fósforo (quitándoles uno o dos electrones) y lanzándolos contra la oblea a elevadas energías mediante un implantador iónico.

Los iones quedanincrustados en la superficie de la oblea. En el último paso del proceso, las capas o películas de material empleadas para fabricar un microprocesador se depositan mediante el bombardeo atómico en un plasma, laevaporación (en la que el material se funde y posteriormente se evapora para cubrir la oblea) o la deposición de vapor químico, en la que el material se condensa a partir deun gas a baja presión o a presión atmosférica.

En todos los casos, la película debe ser de gran pureza, y su espesor debe controlarse con una precisión de una fracción demicra. Los detalles de un microprocesador son tan pequeños y precisos que una única mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos.

Las salas empleadas para lafabricación de microprocesadores se denominan salas limpias, porque el aire de las mismas se somete a un filtrado exhaustivo y está prácticamente libre de polvo.

Las salaslimpias más puras de la actualidad se denominan de clase 1.

La cifra indica el número máximo de partículas mayores de 0,12 micras que puede haber en un pie cúbico deaire (0,028 metros cúbicos).

Como comparación, un hogar normal sería de clase 1 millón. 7 HISTORIA DEL MICROPROCESADOR Microprocesador PentiumEl microprocesador Pentium (que aquí se muestra con una ampliación de 2,5 veces) es fabricado por Intel Corporation.

Contiene másde tres millones de transistores, y puede hacer que algunas partes de sus circuitos vayan más lentas o se detengan cuando no sonnecesarias, con lo que ahorra energía.Michael W.

Davidson/Photo Researchers, Inc. El primer microprocesador fue el Intel 4004, producido en 1971.

Se desarrolló originalmente para una calculadora, y resultaba revolucionario para su época.

Contenía 2.300transistores en un microprocesador de 4 bits que sólo podía realizar 60.000 operaciones por segundo.

El primer microprocesador de 8 bits fue el Intel 8008, desarrollado en1979 para su empleo en terminales informáticos.

El Intel 8008 contenía 3.300 transistores.

El primer microprocesador realmente diseñado para uso general, desarrollado en1974, fue el Intel 8080 de 8 bits, que contenía 4.500 transistores y podía ejecutar 200.000 instrucciones por segundo.

Los microprocesadores modernos tienen unacapacidad y velocidad mucho mayores.

Entre ellos figuran el Intel Pentium Pro, con 5,5 millones de transistores; el UltraSparc-II, de Sun Microsystems, que contiene 5,4millones de transistores; el PowerPC G4, desarrollado conjuntamente por Apple, IBM y Motorola, con 7 millones de transistores, y el Alpha 21164A, de Digital EquipmentCorporation, con 9,3 millones de transistores. 8 TECNOLOGÍAS FUTURAS La tecnología de los microprocesadores y de la fabricación de circuitos integrados está cambiando rápidamente.

Se prevé que en 2010 los microprocesadores avanzadoscontengan unos 800 millones de transistores. Se cree que el factor limitante en la potencia de los microprocesadores acabará siendo el comportamiento de los propios electrones al circular por los transistores.

Cuandolas dimensiones se hacen muy pequeñas, los efectos cuánticos debidos a la naturaleza ondulatoria de los electrones podrían dominar el comportamiento de los transistoresy circuitos.

Puede que sean necesarios nuevos dispositivos y diseños de circuitos a medida que los microprocesadores se aproximan a dimensiones atómicas.

Para producirlas generaciones futuras de microchips se necesitarán técnicas como la epitaxia por haz molecular, en la que los semiconductores se depositan átomo a átomo en unacámara de vacío ultraelevado, o la microscopía de barrido de efecto túnel, que permite ver e incluso desplazar átomos individuales con precisión. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993--2008 Microsoft Corporation.

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