Los procesadores son inventados por Marcian Hoff (28 de octubre de 1937 en Nueva York). Algunas de las empresas fabricantes de procesadores son Intel, AMD, Qualcomm, Motorola, Samsung, IBM, etc. Los procesadores son chips de pequeño tamaño hechos de silicio que se colocan en el interior de los dispositivos para realizar la tarea u operación en segundos y su velocidad se mide en términos de megahercios. Las funciones principales de un procesador son: buscar, decodificar, ejecutar y enviar instrucciones. Se utilizan procesadores en los teléfonos móviles, las computadoras portátiles, los ordenadores, las lavadoras, etc.. En este artículo se analizan los diferentes tipos de procesadores.

¿Qué es un procesador?

El procesador es un chip o circuito lógico que responde y procesa instrucciones básicas para manejar una computadora en particular. Las principales funciones del procesador son buscar, decodificar, ejecutar y escribir las operaciones de una instrucción. El procesador también se llama el cerebro de cualquier sistema que incorpore computadoras, portátiles, teléfonos inteligentes, sistemas integrados, etc. La ALU (Unidad Aritmética Lógica) y la CU (Unidad de Control) son las dos partes de los procesadores. La Unidad Aritmética Lógica realiza todas las operaciones matemáticas como sumas, multiplicaciones, restas, divisiones, etc. y la unidad de control funciona como la policía de tráfico, gestiona el mando o el funcionamiento de las instrucciones. El procesador se comunica con los demás componentes, que también son dispositivos de entrada/salida y dispositivos de memoria/almacenamiento.

Tipos de procesadores

Hay diferentes tipos de procesadores en el sistema incorporado, entre los que se incluyen los siguientes.

Procesador de propósito general

Hay cinco tipos de procesadores de uso general: microcontrolador, microprocesador, procesador incorporado, DSP y procesador de medios.

Microprocesador

Los procesadores de uso general están representados por el microprocesador en los sistemas incorporados. Hay diferentes variedades de microprocesadores disponibles en el mercado de diferentes empresas. El microprocesador es también un procesador de uso general que consiste en una unidad de control, ALU, un conjunto de registros también llamados registros de “scratchpad”, registros de control y registros de estado.

Puede haber una memoria en el chip y algunas interfaces para comunicarse con el mundo exterior como líneas de interrupción, otras líneas para la memoria y puertos para comunicarse con el mundo exterior. Los puertos a menudo llamados puertos programables, es decir, podemos programar estos puertos para que actúen como entrada o como salida.

Microcontrolador

El microcontrolador es básicamente un ordenador que viene en varios paquetes y tamaños. La entrada de lectura y la respuesta a la salida es la función básica del microcontrolador. Generalmente, se conoce como Entrada y Salida de Propósito General (GPIO). Algunos de los microcontroladores son el microchip Atmega328-AU, el microchip P1C16F877A-I/P, el microchip P1C16F1503-I/P, el microchip P1C16F671-I/SN, el microchip P1C18F45K22-I/P, etc.

Procesador incorporado

Un procesador incorporado es un tipo de procesador que está diseñado para controlar las funciones mecánicas y las funciones eléctricas. Consta de varios bloques: el procesador, el temporizador, un controlador de interrupción, la memoria de programa y la memoria de datos, la fuente de alimentación, los circuitos de restablecimiento y el oscilador del reloj, los circuitos específicos de la aplicación del sistema, los puertos y los circuitos de interfaz.

Procesador de señales digitales

El procesador de señales digitales es un tipo de procesador que se utiliza para medir, filtrar y/o comprimir señales digitales o analógicas. El procesamiento de señales significa el análisis y la manipulación de la señal. Este procesamiento se puede realizar a través de un ordenador o de los Circuitos Integrados de Aplicación Específica (ASIC), de un Conjunto de Puertas Programables en Campo (FPGA) o del Procesador de Señales Digitales (DSP) para obtener la señal clara. Los procesadores DSP se utilizan en un osciloscopio, escáneres de códigos de barras, teléfonos móviles, impresoras, etc. Estos procesadores son rápidos y se utilizan para aplicaciones en tiempo real.

Aplicaciones del DSP

Las aplicaciones del procesador de señal digital son:

  • Procesamiento del habla
  • Procesamiento de la imagen
  • Procesamiento médico
  • Procesamiento biométrico
  • Sismología
  • Radar

Procesador de medios

El procesador de imagen/video es el procesador de medios que está diseñado o creado para tratar los datos en tiempo real. La interfaz de usuario de voz y el audio profesional son las aplicaciones del procesador de audio. Algunos de los procesadores de medios son TN2302AP IP, IN2602 AP IP, DM3730, DM3725, DM37385, DM388, TMS320DM6467, TMS320DM6431, etc.

Producto estándar para una aplicación específica (ASSP)

El procesador del sistema de aplicación específica es un producto de circuito integrado de semiconductores que se utiliza para implementar una función específica. El rendimiento, las características y el tamaño de los troqueles del procesador del sistema específico de la aplicación es el mismo que el del ASIC. Los ASSP se utilizan en varios tipos de industrias para realizar la codificación o descodificación de vídeo y la codificación o descodificación de audio. En lugar de software incorporado, el procesador de sistema específico para la aplicación se utiliza para ejecutar la aplicación y proporciona la solución más rápidamente. Ejemplo: IIM7100, W3100A

Procesadores de conjuntos de instrucciones específicas para la aplicación (ASIP)

Los procesadores del conjunto de instrucciones para aplicaciones específicas están diseñados para aplicaciones concretas. Estos procesadores tienen un bajo consumo de energía, alta velocidad de cálculo y buena flexibilidad. Debido a la programabilidad, la utilización de la ruta de datos es alta en los ASIP, y el rendimiento de este procesador de conjunto de instrucciones es bueno.

Procesadores ASIC

Los circuitos integrados de aplicación específica se construyen para aplicaciones específicas. Estos chips son de tamaño pequeño y consumen poca energía. El coste de diseño del ASIC es alto y esta es la principal desventaja. Los chips de los circuitos integrados para aplicaciones específicas se utilizan en satélites, módems, ordenadores, etc. Algunas de las principales empresas fabricantes de ASIC son Ams AG. Empresa que cotiza en bolsa, Bitfury. Compañía privada, Compañía privada de semiconductores XMOS, Compañía privada de semiconductores Analogix, Compañía privada de computación EDAptive, Compañía privada de radio Lumen, Tecnología de Dispositivos Integrados, Hookit. Empresa privada, etc.

Multiprocesador

El multiprocesador es un ordenador con más de una CPU, cada uno de ellos comparte la memoria principal, un bus de ordenador y periféricos para procesar simultáneamente los programas y estos sistemas también se conocen como sistemas estrechamente acoplados. Las ventajas de los multiprocesadores son un mayor rendimiento, mayor fiabilidad y economía de escala. Estos procesadores se utilizan cuando se requiere una velocidad muy alta para procesar un gran volumen de datos. El multiprocesador simétrico se muestra en la siguiente figura.

Características de los multiprocesadores

Las características del multiprocesador son:

  • Los multiprocesadores consisten en más de dos procesadores o dos procesadores que son similares
  • La memoria y las instalaciones de entrada/salida compartidas por los procesadores
  • El tiempo de acceso a la memoria es el mismo para cada procesador porque los procesadores están conectados por bus
  • El acceso a los dispositivos de entrada/salida es compartido por los procesadores
  • La misma función realizada por todos los procesadores