Los chips de microprocesador (MPU) son dispositivos de silicio que sirven como unidad central de procesamiento (CPU) en los ordenadores. Contienen miles de componentes electrónicos y utilizan una colección de instrucciones de máquina para realizar operaciones matemáticas y mover datos de una ubicación de memoria a otra. Los microprocesadores contienen un bus de direcciones que envía las direcciones a la memoria, líneas de lectura y escritura, y un bus de datos que puede enviar datos a la memoria o recibirlos de ella. También incluyen una línea de reloj que permite un pulso de reloj para secuenciar el procesador y una línea de reinicio que restablece el contador de programa y reinicia la ejecución.
Arquitecturas del sistema
Los componentes básicos del chip del microprocesador incluyen una o más unidades aritméticas lógicas (ALU) y registros de desplazamiento. Existen dos arquitecturas de sistema para los chips de microprocesador.
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Los dispositivos que utilizan un diseño de ordenador de conjunto de instrucciones reducido (RISC) procesan unas pocas instrucciones simples en lugar de muchas complejas para acelerar las operaciones.
Por el contrario, los dispositivos que utilizan un diseño de ordenador de conjunto de instrucciones complejas (CISC) proporcionan instrucciones de longitud variable, múltiples formas de direccionamiento y contienen sólo un pequeño número de registros de propósito general.
Los puertos e interfaces de entrada/salida (E/S) son conexiones que proporcionan una ruta de datos entre los chips del microprocesador (MPU) y los dispositivos externos, como teclados, pantallas y lectores. El número de puertos de E/S es igual al número de puertos (líneas) de entrada, salida y de propósito general combinados. Los controladores de comunicación gestionan las entradas y salidas de datos. También convierten las salidas de datos para su transmisión a través de las líneas de comunicación y realizan todas las funciones de control, comprobación de errores y sincronización necesarias.
Interfaces
Las interfaces para los chips de microprocesador incluyen:
- Protocolo de control de transporte/protocolo de Internet (TCP/IP)
- Interfaz periférica serial (SPI)
- Bus Inter-IC (I2C), asociación de datos por infrarrojos (IrDA)
- Control de enlace de datos síncrono (SDLC)
- Control de enlace de datos de alto nivel (HDLC)
- Modulación de ancho de pulso (PWM).
- Chips de microprocesador (MPU) que utilizan el bus de gestión del sistema (SMBus)
- Bus de red de área de control (CANbus)
- Puertos de bus serie universal (USB)
Especificaciones
Las especificaciones importantes que deben tenerse en cuenta al seleccionar los chips de microprocesador (MPU) incluyen:
Bus de datos – La mayoría de los chips de microprocesador están disponibles con un bus de datos de 8 bits, 16 bits, 24 bits, 32 bits, 64 bits, 128 bits o 256 bits.
Familia de microprocesadores – Normalmente se dispone de productos de muchas familias de microprocesadores propietarios.
Tensión de alimentación – Las tensiones de alimentación van de – 5 V a 5 V e incluyen tensiones intermedias como – 4,5 V, – 3,3 V, – 3 V, 1,2 V, 1,5 V, 1,8 V, 2,5 V, 3 V, 3,3 V y 3,6 V.
Velocidad de reloj – La velocidad de reloj, la frecuencia que determina la rapidez con la que funcionan los dispositivos conectados al bus del sistema, se expresa generalmente en megahercios (MHz).
Memoria de acceso aleatorio (RAM) – La RAM se expresa generalmente en kilobytes (kB) o megabytes (MB).
Disipación de energía – La disipación de energía, el consumo total de energía del dispositivo, se expresa generalmente en vatios (W) o milivatios (mW).
Temperatura de funcionamiento – La temperatura de funcionamiento es un rango completo.
Tipos de paquetes
Los tipos básicos de paquetes de CI incluyen:
- Ball grid array (BGA)
- Paquete plano cuádruple (QFP)
- Paquete en línea simple (SIP)
- Paquete en línea doble (DIP)
Crédito de la imagen: micro.magnet.fsu.edu
Existen muchas variantes de empaquetado.
- Las variantes de BGA incluyen la matriz de rejilla de bolas de plástico (PBGA) y la matriz de rejilla de bolas de cinta (TBGA).
- También son comunes los paquetes de matriz de rejilla terrestre de paso fino (FLGA).
- Las variantes de QFP incluyen el paquete plano cuádruple de bajo perfil (LQFP) y el paquete plano cuádruple delgado (TQFP).
- Los DIP están disponibles en cerámica (CDIP) o en plástico (PDIP).
Otros tipos de encapsulado de CI para chips de microprocesadores son:
- Paquetes de contorno pequeño (SOP)
- Paquetes de contorno pequeño delgado (TSOP)
- Paquetes de contorno pequeño retráctil (SSOP)
- Paquetes en línea en zigzag retráctil (SZIP)
- Paquetes de contorno muy pequeño (TVSOP)
- Paquetes de contorno pequeño en J-lead (SOJ)
- Soporte de chip con plomo plástico (PLCC)
- Soporte de chip cerámico sin plomo (LCCC)
Normas
BS 7238 – Glosario para la terminología relacionada con los microprocesadores
BS IEC 796-3 – La especificación se utiliza como interfaz para conectar los componentes del sistema de microprocesadores mediante la placa base de tipo conector de clavija y enchufe (indirecto).
BS EN 60821 – Un bus de placa base de alto rendimiento para su uso en sistemas de microordenadores que emplean uno o varios microprocesadores.
Crédito de la imagen:
Texas Instruments