Los MicroprocesadoresLa historia de la electrónica digital arranca a principio del siglo XIX cuando George Boole desarrolla un sistema lógico basado en variables binarias (podían tomar solamente dos valores). Posteriormente hubo varios inventos de desarrollar dispositivos capaces de efectuar las operaciones desarrolladas por Boole a fines de realizar mecánicamente operaciones matemáticas.
Con el desarrollo de la electricidad fue posible implementar las operaciones de la algebra de Boole en circuitos eléctricos utilizando interruptores que justamente, puede estar únicamente en dos estados (abierto y cerrado)
Con el desarrollo tecnológico estos interruptores fueron implementados con relés, válvulas de vacío y posteriormente por transistores.
Gracias al pequeño consumo y disipación del calor en estos últimos fue posible colocarlos sobre una única base (sustrato) creándose entonces los primeros circuitos integrados en plena década de 1960. Estos circuitos integrados digitales incluían compuertas lógicas, inversores, codificadores, decodificadores, multiplexores, flip flop y contadores.
Fue posible entonces el desarrollo de circuitos digitales complejos que permitieron el control de variadas maquinas como controles de temperatura, ascensores, tornos, electrodomésticos, etc. En este momento cada circuito se desarrollaba servia solamente para el fin al que había sido diseñado. Se utilizaban en ese momento los llamados componente discretos que incluían diodos, transistores y circuitos integrados básicos, el desarrollo de circuitos inte3grados para funciones especificas (por ejemplo: el control de un horno de microondas resultaba particularmente caro dado que su diseño de producción exigían importantes inversiones que debían ser recuperadas en base a grandes producciones.
La solución a este problema llego a principios de la década del 1970 cuando se crearon circuitos electrónicos digitales programables, es decir que en ese entonces se empezaron a fabricar circuitos capaces de cumplir las más variadas funciones de acuerdo a distintos programas.
Esto constituyó la verdadera revolución en el campo de la electrónica digital ya que los denominados microprocesadores podían usarse cumpliendo diferentes funciones. Es decir el mismo microprocesador se puede usar para controlar un sistema de alarmas, un monitor de parámetro fisiológico y un horno de microondas
El primer microprocesador comercial conocido fue fabricado por la firma Intel, era el 4004.
Los microprocesadores se clasifican y se denominan en función de la longitud de su bus de datos que se corresponden con la cantidad de información con el que el microprocesador puede trabajar en paralelo
En la práctica solo se fabrica microprocesadores cuyo bus de datos tenga una longitud igual a los valores de las sucesivas potencias de dos.
Existen entonces los siguientes tipos:
Microprocesadores de 4 BIT
Son los primeros que parecieron como el Intel 4004, poseen baja capacidad de operación aritmética y lógica y un reducido conjunto de instrucciones. Prácticamente en desuso hoy en día se los utilizó en pequeños automatismos y en juguetería
INTEL 4004
Microprocesadores de 8 BIT
Aparecieron en el año 1972 y significaron la incorporación de la informática al mundo de la electrónica de consumo. Son los mas utilizados y sus representantes mas famosos fueron 8085 INTEL, 6800 MOTOROLA, Z80 ZILOG.
Algunas empresas fabricantes de computadoras eligen en este momento una marca de microprocesadores y luego seguirán usando por largo tiempo. Nacen las computadores personales (PC de IBM que adopta INTEL; Apple adopta los microprocesadores Motorola para su línea Mac Intos H y los Sinclair adopta los Zilog para sus computadoras hogareñas)
INTEL 8085
Microprocesadores de 16 BIT
Comienzan a producirse en 1978. Además de duplicar el tamaño del bus pasando de 8 a 16 BIT también llegan a cuadriplicar la velocidad de trabajo llegando a 16 megahertz. Son utilizados en las primeras computadoras XT Y AT. Los tipos mas importantes son el 8086 y 80286 (INTEL) en maquinas IBM 68000 Motorola, en Apple.
Microprocesadores de 32 BIT
Este tipo de microprocesadores marca un cambio radical en la idea básica de un microprocesador ya que sus funciones dejan de ser las de control total y absoluto del sistema para realizar tareas específicas dentro del mismo como control de interrupciones, control de memoria, unidades de coma flotante, etc. Es decir, que el trabajo del microprocesador es apoyado por otros microprocesadores (Aquí nace el Chipset). Son representativos el 80386 y el 80486 de Intel y el 68020 de Motorola
Microprocesadores de 64 BIT
Son los microprocesadores que se usan actualmente. El primero fue el Pentium lanzado en 1993 por INTEL
- AÑOS:
- 1971 - Intel 40041972 - Intel 80081974 - SC / MP National
- 1974 – INTEL 8080
- 1975 – Motorola 6800
- 1976 – Zilog 80
- 1978 – INTEL 8086 y 8088
- 1982 – INTEL 80286
- 1985 – INTEL 80386; VAX 78032 Digital
- 1989 – INTEL 80486
- 1991 – AMD 286, 386, 486 Y 586
- 1993 – Power PC 601(AIM : IBM, APPLE, MOTOROLA) Pentium 1 con un bus de datos de 64 BIT
- 1994 – Power PC 620
- 1995 – INTEL Pentium PRO
- 1996 – AMD K5 ; K6 Y K62
- 1997 – INTEL Pentium PRO II
- 1998 – INTEL Pentium II XEON
- 1999 – INTEL CELERON ; AMD ATHLON K7 ( Classic, Taunderbird); Pentium III ; Pentium III XEON
- 2000 – Pentium IV
- 2001 – AMD Athlon XP
- 2004 – Pentium IV Prescott ; AMD Athlon 64
- 2006 – INTEL Core Duo
- 2007 – AMD Phenom
- 2008 – INTEL Core NEHALEM ; AMD Phenom 2 y Athlon 2
- 2011 – INTEL Sandy Bridge ; AMD Fusion
Proceso de fabricación de los Microprocesadores
El proceso de fabricación es muy complejo. Comienza con una buena cantidad de arena (compuesta por silicio) y se funde a altas temperaturas (1300 grados centigrados) con la que se fabrica un mono-cristal de forma cilíndrica de 30 cm de diámetro y 1,5 m de largo. Este proceso es muy lento y se obtiene de 10 a 40 mm por hora.
De ese cristal se cortan los extremos y se obtiene un cilindro perfecto, luego se corta en rodajas llamadas obleas (waffer), que tiene 10 micrones de espesor. Para este trabajo se utiliza una sierra de diamantes.
De cada cilindro se obtienen miles de obleas y de cada cientos de microprocesadores. Las obleas son luego pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana y luego son sometidas a un proceso térmico de altas temperaturas a fin de eliminar las tensiones internas producidas durante la fabricación este proceso se llama anealling. Después de la supervición mediante rayos láser para detectar otras imperfecciones menores a una milésima de micron se recubren con una capa aislante formada por oxido de silicio. Terminado este proceso de preparación se comienzan a construir las transistores, diodos y resistores mediante un proceso que consiste básicamente en la impresión de sucesivas mascaras sobre la oblea, reducidas mediante una lente y endurecidas por luz ultravioleta. Luego serán atacados por nacidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la impresión. Este proceso se repite cientos de veces hasta llegar al chip que contiene todos los circuitos interconectados del microprocesador. Los transistores construidos de esta forma tienen aproximadamente un tamaño de 45 Nanometros (solo para comparar el tamaño de los transistores podemos decir que es equivalente al tamaño de 200 electrones).
Las salas empleadas para la fabricación de circuitos integrados se denominan salas limpias y poseen filtros absolutos y se utilizan para filtrar el aire que impiden que pasen particulas mayores a 0,1 micron. Los trabajadores emplean trajes especiales que evitan que se liberen en el ambiente restos de piel, cabello y polvo.
Finalizado el proceso se verifica automáticamente el funcionamiento de cada microprocesador, marandose, aquellos defectuosos, luego se corta la oblea, separándose así los microprocesadores sin pines de conexión ni protección alguna, a simple vista parecen una pequeña placa de vidrio de unos pocos milímetros por lado.
Cada una de estas plaquitas se colocara en una capsula protectora plástica (en algunos casos cerámica) y conectada a los pines metálicos que permiten su conexión al exterior Estas conexiones se realizan utilizando delgadisimos alambres generalmente de oro. Luego la capsula es provista de un disipador térmico de metal que serviría para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el disipador principal.
