El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito
integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de
ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador. Es
un circuito integrado conformado por millones de componentes electrónicos.
Constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC catalogado como
microcomputador.
Es el encargado de ejecutar los programas; desde el sistema
operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones
programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas
simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y
accesos a memoria.
Esta unidad central de procesamiento está constituida,
esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético
lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante(conocida antiguamente
como «co-procesador matemático»).
El microprocesador está conectado generalmente mediante un
zócalo específico de la placa base de la computadora; normalmente para su
correcto y estable funcionamiento, se le incorpora un sistema de refrigeración
que consta de un disipador de calor fabricado en algún material de alta
conductividad térmica, como cobre o aluminio, y de uno o más ventiladores que
eliminan el exceso del calor absorbido por el disipador. Entre el ventilador y
la cápsula del microprocesador usualmente se coloca pasta térmica para mejorar
la conductividad del calor. Existen otros métodos más eficaces, como la
refrigeración líquida o el uso de células peltier para refrigeración extrema,
aunque estas técnicas se utilizan casi exclusivamente para aplicaciones
especiales, tales como en las prácticas de overclocking.
La medición del rendimiento de un microprocesador es una
tarea compleja, dado que existen diferentes tipos de "cargas" que
pueden ser procesadas con diferente efectividad por procesadores de la misma
gama. Una métrica del rendimiento es la frecuencia de reloj que permite
comparar procesadores con núcleos de la misma familia, siendo este un indicador
muy limitado dada la gran variedad de diseños con los cuales se comercializan
los procesadores de una misma marca y referencia. Un sistema informático de
alto rendimiento puede estar equipado con varios microprocesadores trabajando
en paralelo, y un microprocesador puede, a su vez, estar constituido por varios
núcleos físicos o lógicos. Un núcleo físico se refiere a una porción interna
del microprocesador cuasi-independiente que realiza todas las actividades de
una CPU solitaria, un núcleo lógico es la simulación de un núcleo físico a fin
de repartir de manera más eficiente el procesamiento. Existe una tendencia de
integrar el mayor número de elementos dentro del propio procesador, aumentando
así la eficiencia energética y la miniaturización. Entre los elementos
integrados están las unidades de punto flotante, controladores de la memoria
RAM, controladores de buses y procesadores dedicados de video.
El microprocesador es producto surgido de la evolución de
distintas tecnologías predecesoras, básicamente de la computación y de la
tecnología de semiconductores. El inicio de esta última data de mitad de la
década de 1950; estas tecnologías se fusionaron a principios de los años 70,
produciendo el primer microprocesador. Dichas tecnologías iniciaron su
desarrollo a partir de la segunda guerra mundial; en este tiempo los
científicos desarrollaron computadoras específicas para aplicaciones militares.
En la posguerra, a mediados de la década de 1940, la computación digital
emprendió un fuerte crecimiento también para propósitos científicos y civiles.
La tecnología electrónica avanzó y los científicos hicieron grandes progresos
en el diseño de componentes de estado sólido (semiconductores). En 1948 en los
laboratorios Bell crearon el transistor.
En los años 1950, aparecieron las primeras computadoras
digitales de propósito general. Se fabricaron utilizando tubos al vacío o
bulbos como componentes electrónicos activos. Módulos de tubos al vacío
componían circuitos lógicos básicos, tales como compuertas y flip-flops.
Ensamblándolos en módulos se construyó la computadora electrónica (la lógica de
control, circuitos de memoria, etc.). Los tubos de vacío también formaron parte
de la construcción de máquinas para la comunicación con las computadoras.
Para la construcción de un circuito sumador simple se
requiere de algunas compuertas lógicas. La construcción de una computadora
digital precisa numerosos circuitos o dispositivos electrónicos. Un paso
trascendental en el diseño de la computadora fue hacer que el dato fuera
almacenado en memoria. Y la idea de almacenar programas en memoria para luego
ejecutarlo fue también de fundamental importancia (Arquitectura de von
Neumann).
La tecnología de los circuitos de estado sólido evolucionó
en la década de 1950. El empleo del silicio, de bajo costo y con métodos de
producción masiva, hicieron del transistor el componente más usado para el
diseño de circuitos electrónicos. Por lo tanto el diseño de la computadora
digital tuvo un gran avance con el reemplazo del tubo al vacío por el
transistor, a finales de la década de 1950.
A principios de la década de 1960, el estado de arte en la
construcción de computadoras de estado sólido sufrió un notable avance;
surgieron las tecnologías en circuitos digitales como: RTL (Lógica Transistor
Resistor), DTL (Lógica Transistor Diodo), TTL (Lógica Transistor Transistor),
ECL (Lógica Complementada Emisor).
A mediados de los años 1960 se producen las familias de
circuitos de lógica digital, dispositivos integrados en escala SSI y MSI que
corresponden a baja y mediana escala de integración de componentes. A finales
de los años 1960 y principios de los 70 surgieron los sistemas a alta escala de
integración o LSI. La tecnología LSI fue haciendo posible incrementar la
cantidad de componentes en los circuitos integrados. Sin embargo, pocos
circuitos LSI fueron producidos, los dispositivos de memoria eran un buen
ejemplo.
