Microprocesadores
http://es.wikipedia.org/wiki/George_Boole
Las operaciones básicas del algebra de boole son:
•Operación AND (Y)
[ƒ= A•B]
F, A y B variables binarias 0 y 1
La tabla de verdad explica el funcionamiento de la funcion
A
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B
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F
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0
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0
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0
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0
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1
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0
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1
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0
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0
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1
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1
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1
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•Operacion OR (O)
[ƒ= A+B]
Tabla de verdad
A
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B
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F
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0
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0
| 0 |
0
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1
| 1 |
1
|
0
| 1 |
1
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1
| 1 |
•Operacion NOT (No)
[ƒ=A]
A | A
0 | 1
1 | 0
•Operacion XOR (ó exclusiva)
[ƒ= A + B]
Tabla de verdad
A
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B
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F
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0
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0
| 0 |
0
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1
| 1 |
1
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0
| 1 |
1
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1
| 0 |
Estas operaciones y sus correspondientes tablas de verdad fueron planteadas por George Boole y como coronario establecia que mediante operaciones logicas se podia realizar operaciones matematicas si se asociaba convenientemente con el desarrollo de la electricidad fue posible realizar la operacion estas operaciones mediante circuitos electricos con interruptores.
AND
Con el desarrollo de la tecnología fue posible construir estos circuitos mediantes otros dispositivos que funcionan como interruptores: Relés, válvulas electrónicas de vacio y finalmente transistores. Estos últimos dado su pequeño tamaño pueden agruparse sobre una única base llamada sustrato constituyendo así los llamados circuitos integrados. Hoy en día en un circuito integrado complejo como un microprocesador puede a ver mas de 70 millones de transistores siempre funcionando como interruptores. Los símbolos que se utilizan en las funciones lógicas del álgebra de Boole son llamadas compuertas logicas.
Basándonos en las tablas de verdad de las operaciones vistas desarrollaremos un circuito sumador
| A | B | S |
CY
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0
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0
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0
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0
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0
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1
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1
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0
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1
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A
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CY
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A
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B
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CY
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1
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A
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B
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S
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CY
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A
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B
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S
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CY
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0
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1
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Como vemos es posible construir digitales que mediante compuertas logicas pueden realizar distintas funciones hasta 1970 se desarrollaron circuitos digitales que podian se utilizados para una aplicacion determinada.
A partir de 1970 se comenzo a fabricar programables lo que permitio que un mismo circuito integrado se pudiera usar oara distintas aplicacions, utilizando distintos programas. esta solucion abarato los costos dado que un circuito integrado tiene multiples aplicaciones: computadoras para automoviles, monitores de terapia intensiva, sistemas de alarma, todos utilizan el mismo circuito pero cada usuario debe desarrollar su propio programa. La historia de la informatica esta signada por el desarrrollo de los microprocesadores.
Los microprocesadores se clasifican y se denominan en funcion del ancho del sub bus de datos, medido en bit, lo que corresponde con la cantidad de informacion que el micropocesador puede trabajar en paralelo. Tambien se especifica la cantidad de operaciones basicas que pueden realizar en medida en ciclos por segundos o en Hz en las fabricas solo se fabrican microprocesadores cuyo bus de datos tenga un ancho igual.
http://www.timetoast.com/timelines/105597
El intel 4.004 tenia 2.300 transistores,podía realizar 60.000 operaciones por segundo trabajando a una frecuencia de clock de 700 KHz un año después intel produce un micropprocesador de 8 bit, el 8.008 que tenia tres mil trescientos (3.300) transistores
y podia procesar a frecuencia máxima de 800 MHz.le sigue el 8080 en 1974 de 8 bit que llegaba a los 2 MHz .Para
esa misma epoca motorola lanzaba el 6.800 y la empresa zilog Z80
MOTOROLA 6800
Z80
.IMB ELIGIO LA LINEA INTEL para sus computardoras personales (personal computer) hoy conocida como PC.Apple uso los microprocesadores de motorola inicialmente para la linea macintosh y el Z80 de zilog para computadoras hogareñas como las commodore 64 y la sinclare
commodore
sinclare spectrum
Los primeros microprocesadores de 16 bit el 8086 y el 8088 . Sobre esa base se inicio lo que actualmente se conoce como arquitectura X86 .Estos microprocesadores llegaban a operar a frecuencia de 4 megahetrz .Motorola saco para esa época el 6800.
A principios de la decada del 80 se lanza al mercado el microprocesador el 80286 que equipaba a las primeras IBM AT, es un microprocesador de 16 bits que contaba con 134.000 transistores y llegaba a velocidades de hasta 25 MGHz.
Unos de los primeros microprocesadores de arquitectura de 32bit fue el 80386 que fue fabricado a fines de la decada del 80' y en sus diferentes versiones llego a trabajar en el orden de los 40 MGHz. este microprocesador permitio que microsoft lanzara a primcipios de los 90' su primer sistema operativo con interface grafica llamado windows.
Los microprocesadores mas modernos tienen una capacidad mucho mayor al rededor de 700 millones de transistores con un bus de datos de 64 bit y una velocidad de procesamiento de 64GHz
Proceso de fabricacion de los microprocesadores es muy complejo. Comienza con una buena cantidad de arena (compuesta principalmente por silicio) que se funde a altas temperaturas (1300 ºC) con la que se fabrica un monocristal de forma cilíndrica de aproximadamente 30 cm. de diametro y 1,5 m de largo. Este proceso es muy lento con aproximadamente 10 a 40 ml\h.
De cada cilindro se obtienen miles de obleas y de cada oblea cientos de microprocesadores. Las obleas son luego unidas hasta obtener una superficie perfectamente plana y luego pasa por un proceso llamado "annealing". Que consiste en someterlas a un calentamiento extremo a fin de eliminar las tenciones internas debidas al proceso de fabricacion. Despues de la supervicion mediante rayos laser para detectar otras imperfecciones menores a 1 milesima de micron, se recubren con una capa aislante formada por oxido de silicio transferido mediante una deposición de vapor.
Terminado este proceso de preparacion se comienzan a construir los transistores diodo y resistores mediante un proceso muy complejo que consiste basicamente en la imprecion de sucesivas mascaras sobre la oblea endurecidas mediante luz ultra violeta. Luego seran atacadas por acidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la imprecion. Este proceso se repite cientos de veces hasta llegar al chip que contiene todos los cicuitos interconectados del microprocesador
Los transistores construidos de esta forma tienen aproximadamente 45 nanometros (45*10m^-9), solo para comparar el tamaño de los transistores que es equivalente al diametro de 200 electrones.
Las salas empleadas para la fabricacion de circuitos integrados se denominan salas limpias y poseen los llamados filtros absolutos que filtran el aire e impiden que pasen particulas mayores a 0,1 micrones. Los trabajadores emplean trajes especiales que impiden que se liberen en el ambiente restos de piel, polvo y pelo.
Finalizado el proceso de fabricacion se verifica el correcto funcionamiento de cada microprocesador en forma automatica y se marcan aquellos con defectos. Luego los chips son cortados. Ahora cada microprocesador es una placa de unos pocos milímetros cuadrados sin pines ni capsula protector.
Cada una de estas plaquitas sera dotada de una capsula protectora plástica (en algunos casos seramica) y conectada a los pines metálicos que permitirán su coneccion al exterior. Estas conecciones se realzan utilizando delgadisimos alambre generalmente de oro. De ser necesario la capsula es provista de un disipador térmico de metal que servira para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el disipador principal. El resultado es un microprocesador con el que se equiparan los mas variados dispositivos digitales.
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