2.5 Microprocesadores

Los microprocesadores son circuitos integrados que desde el año 1969 con la compañía Intel, revolucionaron el diseño electrónico de dispositivos. El 4004 fue el primer microprocesador que tenía una unidad central de procesos (CPU) de 4 bits, una memoria ROM para almacenar instrucciones, una memoria RAM para almacenar programas y aplicaciones de los usuarios y algunos puertos de entrada y salida. Este microprocesador fue diseñado para calculadoras de bolsillo.

El cambio en el diseño electrónico radica principalmente en que los diseños anteriores a los microprocesadores eran específicos para las funciones que eran diseñados, mientras que los diseños con microprocesadores permiten utilizar el mismo hardware para diferentes funciones, funciones que quedan desarrolladas y controladas por la programación del microprocesador.

En la actualidad contamos con un sinnúmero de dispositivos electrónicos que simplifican tareas, ofrecen diferentes servicios y nos proporcionan diversión.

La computadora se puede representar en algunos bloques funcionales para entender su forma de operación. Por el momento, son tres los principales bloques:

Primero está el microprocesador que está formado por la Unidad Aritmética Lógica (ALU) y el módulo de control, representado por los buses de datos, direcciones y control y por la electrónica que ejerce control entre las diferentes unidades funcionales. El segundo bloque está representado por la memoria RAM, memoria en la que, según el modelo de computadora de John von Neumann, almacena los datos y los programas de aplicaciones del usuario. El tercer bloque está formado por los puertos de entrada y salida, puertos que permiten la comunicación del microprocesador con el resto de la electrónica, tanto de la computadora (teclado, mouse, pantalla, disco duro, etc.) como de los circuitos externos. Los datos necesarios para las instrucciones de procesamiento de la CPU se transportan a través de bus de datos, la dirección de una localidad de memoria específica para acezar a los datos almacenados.

A los microprocesadores que tienen memoria y diversas configuraciones de entrada/salida en un mismo chip se llama microcontroladores.

El bus de datos se utiliza para transportar palabras o desde la CPU, la memoria o las interfaces de entrada/salida. El bus de dirección transporta señales que indican donde se pueden encontrar los datos mediante la selección de alguna localidad de memoria o el puerto de entrada o salida. El bus de control es el medio a través del cual se envían las señales que sincronizan a cada uno de los elementos.

La CPU es la sección del procesador en la que se procesan los datos, se traen instrucciones de la memoria que se codifican y se ejecutan. La unidad de control define la duración y secuencia de las operaciones. La unidad aritmética y lógica se ocupa de las operaciones con los datos.

Existen diversos tipos de registros:

a) Acumulador

b) Registro de estado

c) Registro de contador de programa PC o indicador de instrucciones IP

d) Registro de direccionamiento de memoria(MAR)

e) Registro de instrucciones

f) Registros de propósito general

g) Registro de apuntador de pla.

Existen varios tipos de unidad de memoria:

a) ROM cuando se guardan datos permanentes se utiliza como memoria de solo lectura, no se puede modificar mientras este dentro d la computadora

b) PROM se refiere a las memorias ROM que puede programar el usuario

c) EPROM ROM programable y borrable

d) EEPROM PROM eléctricamente programable

e) RAM son los datos temporales

El microcontrolador consiste en la integración en un chip de un microprocesador con memoria, interfaces entrada/salida, alimentación eléctrica y señales de reloj y control.

Al elegir un microcontrolador se debe considerar:

1. Numero de puertos de entrada y salida

2. Interfaces necesarias

3. Necesidades de memoria

4. Cantidad de interrupciones necesarias

5. Velocidad del procesamiento requerido