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Capítulo 4. Computadoras: Microprocesadores y Microcontroladores

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Capítulo 4. Computadoras: Microprocesadores y Microcontroladores

    1. ¿Qué es ena Computadora?

L
a figura X.1 muestra un diagrama a bloques de una computadora simple. Las partes más importantes son la unidad central de procesamiento (en inglés: Central Processing Unit o CPU), memoria, y la circuiteria de entrada y salida (E/S o en inglés I/O Input/Output). Conectando estas partes juntas se forman tres conjuntos de líneas paralelas llamadas buses. Los tres buses son el bus de direcciones, el bus de datos y el bus de control.

      1. Memoria

La sección de memoria usualmente consiste en una mezcla de RAM (Ramdom Acces Memory o en español Memoria de Acceso Aleatorio) y ROM (Read Only Memory o Memoria de Sólo Lectura). También suele tener discos magnéticos flexibles, discos magnéticos duros, o discos ópticos. La memoria tiene dos propósitos. El primero es que almacene códigos binarios para la secuencia de instrucciones que tu quieras que la computadora lleve a cabo. Cuando se escribe un programa de computadora, lo que estas haciendo realmente es escribir una lista secuencial de instrucciones para la computadora. El segundo propósito de la memoria es almacenar datos codificados binariamente con los que la computadora va a trabajar. Estos datos pueden ser registros de inventarios de una tienda, registros contables de una empresa o dibujos de planos.

      1. Entrada/Salida

La sección de Entrada/Salida (I/O Input/Output) permite a la computadora recibir información del mundo exterior o envíar datos al mundo exterior. Periféricos como el teclado, la pantalla de desplegado de vídeo (monitor), impresoras, módems,escáner, tarjeta de sonido, ratón están todos conectados a la sección de entrada/salida. Esto permite a los usuarios y a la computadora comunicarse uno con otro. Los dispositivos físicos usados como interface entre los buses de la computadora y los sistemas externos se llaman puertos. Los puertos de una computadora funcionan como puertos como los puertos de envío en un país. Un puerto de entrada permite a la computadora leer datos desde un teclado, un convertidor de señales analógica a digital (A/D Converter), o alguna otra fuente bajo control de la UCP. Un puerto de salida se usa para enviar datos desde la computadora hacía un periférico tal como el monitor, impresora, o convertidor de señales digitales a analógicas.

      1. Unidad Central de Procesamiento

La unidad central de procesamiento (o CPU) controla la operación de la computadora. Esta trae instrucciones codificadas binariamente desde la memoria, decodifica las instrucciones en una serie de acciones simples, y lleva a cabo estas acciones. El CPU contiene una unidad aritmética-lógica (ALU Aritmetic Logic Unit) la cual puede realizar operaciones de suma, resta, unión de conjuntos, intersección de conjuntos, inversión, o unión exclusiva entre palabras binarias cuando se le instruye para hacerlo. El CPU también contiene un contador de direcciones (address counter) que se usa para guardar la dirección de la siguiente instrucción o dato que va a traerse de la memoria, registros de propósito general los cuales son usados para almacenamiento temporal de datos binarios, y circuiteria la cual genera las señales de control de bus.

      1. Bus de Direcciones

El bus de direcciones (address bus) consiste de 16, 20, 24 o más líneas paralelas de señales. En estas líneas, el CPU envía la dirección de la localidad de la memoria que se va a leer o en la que se va a escribir. El número de localidades de memoria que el CPU puede manejar (direccionar) es determinado por el número de líneas de direcciones. Si el CPU tiene N líneas de dirección entonces puede accesar directamente 2 a la potencia N localidades de memoria. Por ejemplo un CPU con 16 líneas de direccionamiento puede accesar (direccionar) 220 ó 1,048,576 localidades de memoria. Cuando el CPU lee de o escribe datos a un puerto, la dirección del puerto también es enviada en el bus de direcciones.

      1. Bus de Datos

El bus de datos consiste en 8, 16, 32 o más líneas paralelas de señales. Como se indica por las flechas doblemente terminadas, la línea de bus de datos es bidireccional. Esto significa que el CPU puede leer datos de entrada de memoria o de puertos, tan bien como enviar datos a memoria o a puertos a través de ellas. Muchos dispositivos en un sistema van a tener sus salidas conectadas al bus de datos, pero sólo se habilitará la salida de un dispositivo a la vez

      1. Bus de Control

El bus de control consiste de 4-10 líneas paralelas de señales. El CPU envía señales en el bus de control para habilitar las salidas de dispositivos de memoria o puertos direccionados. Señales típicas del bus de control son lectura de memoria, escritura de memoria, lectura de I/O, escritura de I/O. Para leer un byte de datos de una localidad de memoria, por ejemplo, el CPU envía la dirección de memoria vía el bus de direcciones y después envía una señal de lectura de memoria por el bus de control. La señal de lectura de memoria habilita al dispositivo de memoria direccionado para sacar el byte de datos en el bus de datos en donde es leído por el CPU.

      1. Hardware, Sofware y Firmware

Cuando se tiene contacto con computadoras, usualmente se escuchan los términos hardware, sofware y firmware. Hardaware es el nombre dado a los dispositivos físicos y circuiteria de la computadora. Software se refiere a los programas escritos para la computadora. Firmaware es el témino dado a programas almacenados en ROMs (Read Only Memory ó Memoria de Sólo Lectura) o en otros dispositivos que mantienen almacenada información aún cuando se apagan.

      1. Tipos de Computadora

        1. Mainframes

Hay computadoras en una amplia variedad de tamaños y capacidas. Las mas grandes y poderosas generalmente son llamadas Mainframes. Las computadoras Mainframe llenan cuartos enteros. Están diseñadas para trabajar a velocidades muy altas y con tamaños de palabra de datos grandes, típicamente de 64 bits o más grandes, y tienen cantidades grandes de memoria. Computadoras de este tipo se usan para control de defensa militar, procesamiento de datos de negocios (por ejemplo una aseguradora o banco), y para crear graficos y animación para películas y videos de ciencia ficción.

        1. Minicomputadoras

Las computadoras de la escala baja de los Mainframes son las Minicomputadoras. La unidad principal de una computadora de este tipo cabe en un rack o en una caja. Una minicomputadora corre más lentamente, trabaja directamente con palabras de datos más pequeñas (algunas de 32 bits), y no tienen tanta memoria como un mainframe. Las computadoras de este tipo se usan para prcesamiento de datos de negocios, control industrial (una refineria, por ejemplo), investigación científica.

        1. Microcomputadoras

Como el nombre lo implica, las microcomputadoras son computadoras pequeñas. Su rango abarca desde controladores que trabajan con palabras de datos de 4 bits de datos y pueden direccionar unos pocos miles de bytes de memoria hasta unidades más grandes que trabajan directamente con palabras de 32 bits y pueden direccionar millones o billones de bytes de memoria. Algunas de las más poderosas microcomputadoras tienen todas o la mayoría de las características de las antiguas minicomputadoras, por lo que es difícil dibujar una línea que divida estos dos tipos de computadoras.



    1. Microprocesadores

Es el cerebro del ordenador. Se encarga de realizar todas las operaciones de cálculo y de controlar lo que pasa en el ordenador recibiendo información y dando órdenes para que los demás elementos trabajen. Es el jefe del equipo y, a diferencia de otros jefes, es el que más trabaja.

Para su operación requiere de elementos externos como: memoria RAM y ROM, Puertos de Entrada y Salida (I/O Ports) donde se conectan los dispositivos de que comunican al exterior, y que pueden ser de entrada (como son teclado, ratón, escáner) o Salida (como monitor, impresora), bien de entrada y salida a la vez, como son los dispositivos de almacenamiento como discos electromagnéticos, opticos, tarjetas de memoria y otros más.

En los equipos personales actuales más difundidos se habla fundamentalmente de los procesadores Pentium4 de Intel y Athlon XP de AMD. Además, están muy extendidos procesadores no tan novedosos, como los Pentium MMX y Pentium II/III de Intel y los chips de AMD (familias K6 y los primeros K7/Athlon).

      1. Breve Historia

Desde que Intel lanzará, ya en 1972, el primer microprocesador 4004 con arquitectura de 4 bits, se han sucedido avances por entonces inimaginables. Nacieron y perecieron empresas y hubieron célebres microprocesadores como el 8080 (Intel), Z80 (Zilog), 6502 (MOSTEK) ó 6800 (Motorola) que dieron vida a los no menos célebres ordenadores como los Dragon 32, Sinclair ZX, Amstrad CPC, C64, Apple Lisa, Apple II y otros hablándo de 8 bits, o los microprocesadores de 16 bits como el 8086 (Intel), 8088 (un 8086 con bus de datos de 8 bits) ó 68000 (Motorola, realmente 32 bits) que también latieron en los famosos IBM PC, Amstrad PC1512, Commodore AMIGA, Atari ST o Apple MacIntosh.

Aunque los microprocesadores de 8 bits no tuvieron continuidad en ninguna arquitectura, las familias de 16 bits se fueron desarrollando paralelamente a las arquitecturas que los utilizaba llegando a los 32 bits. Puesto que las dos arquitecturas dominantes en el mundo del ordenador personal se basan en microprocesadores de Intel y Motorola de aquella época, son los desarrollos de estas empresa, después matizaremos, las que imponen la pauta.

        1. Intel

En el año 1978, Intel presentó su primer desarrollo de 16 bits, que estaba basado en el 8085, variante avanzada del 8080. Contenía un juego de instrucciones (microcódigo) muy avanzado y muy completo, una arquitectura de 16 bits con bus de datos completo (16 bits) y bus de direcciones de 20 bits, que permitía direccionar hasta 1 MB de RAM. Sin embargo, tenía dos graves inconvenientes. El primero, y al parecer no tan grave, era la segmentación. Todos los registros del 8086 eran de 16 bits, por lo que se podían direccionar únicamente 64 KB de RAM secuencialmente. Para componer los 20 bit hacía falta un segundo registro (registro de segmento) que indicaran dónde comenzaba el bloque de 64 KB que se quería direccionar. Puesto que para entonces 64 KB eran mucha RAM, este problema no se presentó como grave hasta mucho después.

El segundo problema era lo novedoso del bus de 16 bits. No había casi periféricos de 16 bits, por lo que había que duplicar todo para poder utilizarlo. Para resolverlo, Intel lanzó un año después el 8088, un micro idéntico pero con bus de 8 bits, abaratando mucho el desarrollo de sistemas. Fue este micro el elegido por IBM para impulsar a su ordenador de bajo coste llamado IBM PC, el cual vería la luz en 1981.

Estos dos micros funcionaban a 4.77 MHz e 8 MHz aunque salieron PCs clónicos con una función llamada "Turbo" los hacía funcionar a 10 MHz.

Intel desarrollo una versión "microcontrolador" (le falta la ROM y poco más) llamada 80186 y 80188 que se utilizó en algún PC clónico de bajo coste pero que pasó inadvertido por el mundo PC. En 1982, Intel lanzó su 80286 que ya direccionaba 16 MB gracias al bus de direcciones de 24 bits (se seguía usando la segmentación) y que incluía varias mejoras, como modo protegido para multitarea (era tan complejo e inestable que no se usó prácticamente) por lo que el 80286 sería utilizado mayoritariamente como un 8086 rápido (el sistema operativo MS-DOS/PC-DOS no avanzó con los micros). En el mundo PC ya habían aceptado al 8086 como PC XT (extented technology) y enseguida IBM lanzó su IBM PC AT (advanced technology) a 12 MHz. El 80286 de Intel (hubieron versiones de AMD bajo licencia) llegó a tener variantes de 16 MHz muy populares entre los clónicos. AMD llegó a ofrecer versiones a 20 MHz e incluso a 24 MHz.

En 1985, ocurrió lo que algunos denominaron como milagro. Intel lanzó el Intel 80386 que era ya un microprocesador de 32 bits, con bus de datos y direcciones de 32 bits y un modo protegido bastante bueno. Además tenía un modo virtual que simulaba varios 8086 funcionando en multitarea. Volvió a existir el problema de los chips periféricos, hasta ahora de 16 bits, por lo que Intel lanzó el 80386SX (bus de datos de 16 bits) denominando a la versión completa 80386DX. Este micro sentó las bases para la multitarea y el sistema operativo Windows (inicialmente un simple entorno gráfico funcionando sobre DOS) que a partir de la versión 3.1 fue ampliamente aceptado y haciendo necesario para aprovecharlo, uno de éstos maravillosos micros de 32 bits. Hay que decir, que el modo protegido utilizado en los Pentium IV actuales es prácticamente el mismo que el del 80386 y que con él desaparece la necesidad de la segmentación (sin ella de pueden direccionar 4 GB y con ella hasta 64 Terabytes de forma virtual, que son 65536 GB). La memoria virtual, la que se carga y se descarga del disco duro, también tiene su origen en este microprocesador, aunque todas estas características no se usaron masivamente hasta la llegada del Intel i486 (a partir de aquí desaparece el 80 inicial: i286, i386SX/DX, i486SX/DX). El 386 funcionaba a 16 MHz, a 20 MHz e incluso a 33 MHz (AMD y Cyrix fabricaron versiones a 40 MHz).

Defraudando un poco a los usuarios, Intel lanzó en 1989 el 486 que como gran novedad (y casi única) incluía el coprocesador matemático (hasta entonces externo: 8087, 80287 y 80387). Debido que algunos errores de fabricación hacían inservibles los coprocesadores internos, Intel lanzó al mercado el 486SX que tenía el coprocesador desactivado, denominando a la versión con él como 486DX. Es probable que el 486 haya sido uno de los procesadores comercialmente más rentables que hayan existido, y de él se han fabricado las variantes más variadas (valga la redundancia) por bastantes fabricantes. Intel lanzó ni más ni menos que cinco variantes que son:

Versión

Co-procesador: Frecuencia micro / Frecuencia bus

486SX

25, 33 / 25,33

486DX

25,33,50 / 25,33,50

486SX2

50,66 / 25,33

486DX2

50,66,100 / 25,33,50

486DX4

75,100 / 25,33

Las variantes se diferenciaban en si contenían o no coprocesador y la velocidad de trabajo que se lograba duplicar (DX2) y triplicar (DX4). Mención especial tienen los modelos 486DX-50 y 486DX2-100 (casi inexistente) cuyo bus de sistema funcionaba a 50 MHz dando resultados extraordinarios a los dispositivos VESA Local Bus (VLB) tan de moda a principios y mediados de los 90. Seguramente los sistemas más exitosos fueron los 486DX2-50 y 486DX2-66 que surgieron durante el apogeo del 486 (los DX4 tenían a Pentium muy encima).

      1. Tipos de Conexión

El rendimiento que dan los microprocesadores no sólo dependen de ellos mismos, sino de la placa donde se instalan. Los diferentes micros no se conectan de igual manera a las placas:

Socket, con mecanismo ZIF (Zero Insertion Force). En ellas el procesador se inserta y se retire sin necesidad de ejercer alguna presión sobre él. Al levantar la palanquita que hay al lado se libera el microprocesador, siendo extremadamente sencilla su extracción. Estos zócalos aseguran la actualización del microprocesador. Hay de diferentes tipos:

Socket 423 y 478. En ellos se insertan los nuevos Pentiums 4 de Intel. El primero hace referencia al modelo de 0,18 micras (Willamete) y el segundo al construido según la tecnología de 0,13 micras (Northwood). También hay algunos de 478 con nucleo Willamete. El tamaño de micras mencionado hace referencia al tamaño de cada transistor, cuanto menor sea tu tamaño más pequeño será el micro y más transistores será posible utilizar en el mismo espacio físico. Además, la reducción de tamaño suele estar relacionada con una reducción del calor generado y con un menor consumo de energía. En el zócalo 478 también se insertan micros Celeron de Intel de ultimísima generación similares a los p4 pero más económicos

Socket 462/Socket A. Ambos son el mismo tipo. Se trata donde se insertan los procesadores Athlon en sus versiones más nuevas: 1) Athlon Duron (versión reducida, con sólo 64 Kb de memoria caché, para configuraciones económicas). 2) Athlon Thunderbird (versión normal, con un tamaño variable de la memoria caché, normalmente 256 Kb). 3) Athlon XP (con el núcleo Palomino fabricado en 0,18 micras o Thoroughbred fabricado en 0,13 micras) es un Thunderbird con una arquitectura totalmente remodelada con un rendimiento ligeramente superior a la misma frecuencia (MHz), con un 20% menos de consumo y el nuevo juego de instrucciones SEC de Intel junto con el ya presente 3DNow! de todos los procesadores AMD desde el K6-2. o con el nucleo T). 4) Athlon MP (micro que utiliza el núcleo Palomino al igual que el XP, con la salvedad que éste accede gestiona de forma diferente el acceso a la memoria al hora de tener que compartirla con otros micros, lo cual le hace idóneo para configuraciones multiprocesador.

Socket 370 o PPGA. Es el zócalo que utilizan los últimos modelos del Pentium III y Celeron de Intel.

Socket 8. Utilizado por los procesadores Pentium Pro de Intel, un micro optimizado para código en 32 bits que sentaría las bases de lo que conocemos hoy día.

Socket 7. Lo usan los micros Pentium/Pentium MMX/K6/K6-2 o K6-3 y muchos otros.

Otros socket, como el zócalo ZIF Socket-3 permite la inserción de un 486 y de un Pentium Overdrive.

Slot A / Slot 1 /Slot 2. Es donde se conectan respectivamente los procesadores Athlon antiguos de AMD / los procesadores Pentium II y antiguos Pentium III / los procesadores Xeon de Intel dedicados a servidores de red. Todos ellos son cada vez más obsoletos. El modo de insertarlos es a similar a una tarjeta gráfica o de sonido, ayudándonos de dos guías de plástico insertadas en la placa base.

En las placas base más antiguas, el micro iba soldado, de forma que no podía actualizarse (486 a 50 MHz hacia atrás). Hoy día esto no se ve en lo referente a los microprocesadores de PC.

      1. Valoración del Rendimiento de un Microprocesador

El microprocesador es uno de los componentes que hay que prestar más atención a la hora de actualizarlo, ya que en su velocidad y prestaciones suele determinar la calidad del resto de elementos. Esta afirmación implica que es absurdo poner el último procesador hasta los topes de Mhz con solo 32 o 64 Mb de RAM, o con una tarjeta gráfica deficiente, o un sistema de almacenamiento (disco duro) lento y escaso. Hay que hacer una valoración de todos los elementos del ordenador, actualmente en las tiendas suelen venderse digamos "motores de un mercedes en la carrocería de un 600". Esto tenemos que evitarlo, dejándonos aconsejar por usuarios experimentados para obtener información de cómo hacer una correcta compra. Además del microprocesador, la velocidad general del sistema se verá muy influenciada debido a la placa base, la cantidad de memoria RAM, la tarjeta gráfica y el tipo de disco duro.

Hoy día, hay que fijarse el propósito de la utilización del ordenador para elegir el correcto microprocesador. Por ejemplo, si se va a trabajar con los típicos programas de ofimática (Word, Excel...), un 486 con Windows 95 y 16 Mb. de RAM es más que suficiente, siempre y cuando utilicemos las versiones Windows 95, Word 95 y Excel 95 de cuando el 486 estaba vigente. Sin embargo, según sean más complejos y nuevos los programas, más complejos serán los equipos. Los programas multimedia y enciclopedias, requieren un procesador Pentium de gama media. A los programas de retoque fotográfico se les puede poner también un procesador Pentium de gama media, aunque influirá sobre todo la memoria RAM (harán falta un mínimo de 128 Mb. para un rendimiento medianamente óptimo). Y últimamente se está incitando a la adquisición de equipos mejores debido sobre todo a los últimos juegos 3D, descompresión MPEG-2 por software para visualizar DVDs (la tarea la realiza el micro conjuntamente con la tarjeta gráfica)... y a un nivel menos doméstico, la renderización de gráficos tridimensionales o la ejecución multitarea de servidores de red. Para esto, nada es suficiente, por ello los micros son cada vez más y más rápidos y complejos. Por ello es necesaria la compra de una tarjeta gráfica relativamente potente, dependiendo del presupuesto y las necesidades. Huye de tarjetas muy económicas que el rendimiento puede ser hasta 10 veces inferior el de una tarjeta que cueste el doble.

El uso de los últimos micros que sobrepasan la mítica barrera del GHz se justifica por los nuevos sistemas operativos (el nuevo WindowsXP por ejemplo utiliza muchos recursos de la máquina, mucho más que otros Windows anteriores), los nuevos formatos de audio o vídeo comprimido (DivX y MP3, a diferencia de videos y archivos de sonido normales, estos se descomprimen en tiempo real ,tarea llevada completamente a cabo por el micro), realizar más trabajo en menos tiempo, como compresiones de archivos, renderizado de dibujos en 3D.... o el simple hecho de cargar un programa como Word o el mismo Windows, y cómo no, los últimos juegos, quizá las aplicaciones de hoy día que mejor PC en términos generales requieren.

          1. Athlon vs Pentium

Athlon XP. El nuevo procesador de AMD es según nuestra opinión la mejor alternativa sin ninguna duda, sobre todo en relación calidad/precio. Además, con la mayoría del software actual son los micros más rápidos en comparación con los Intel Pentium4 de Intel. A la hora de comprar un micro de este tipo, conviene prestar muchísima atención a la placa base (recomendamos chipsets KT333 y KT400 de Via, nForce2 de nVidia o chipsets de SiS de última generación), a la memoria RAM (siempre con memoria "DDR", olvida placas que utilicen aún SDRAM) y a la tarjeta gráfica especialmente si vas a usar el PC para jugar o para disfrutar de altas resoluciones con altos refrescos en un monitor alto de gama y de gran tamaño.

Pentium 4. Micro sobre el papel más avanzado que el Athlon XP pero que a la hora de la verdad viene a tener un rendimiento similar. El Pentium4 se caracteriza por su alto número de Mhz, pero que ejecuta 6 instrucciones por cada ciclo de reloj mientras que el AthlonXP que funciona a menos Mhz ejecuta 9 instrucciones. Normalmente, el micro de Intel de por ejemplo 2200 Mhz va a costar más que el AthlonXP equivalente, en este caso el 2200+ (que en realidad funciona a 1800 Mhz), como puedes ver en la tabla de más abajo. El Pentium 4 tiene ventajas como una menor generación de calor, por lo que tendremos en ese aspecto muchos menos problemas que el Athlon. E inconvenientes, principalmente el coste.

Multiprocesador AMD. 2 Athlones MP. Mejor esto que un multiprocesador de 2 Pentiums 4 Xeon, ya que el precio de esto último se va por las nubes. En caso de disponer de un presupuesto muy generoso puedes ir a este campo, siempre y cuando tengas un sistema operativo preparado para soportar 2 procesadores, tal como cualquier versión de Windows NT, Windows 2000, Windows XP sólo versión Profesional o por supuesto Linux / Unix y derivados. Con esto puedes distribuir las tareas, como liberar un procesador para que lo utilice sólo un determinado programa, o bien disfrutar del proceso en paralelo, ejecutar más trabajo en menos tiempo. Sólo hay algunos inconvenientes, como el hecho de tener que disponer de, lógicamente, una placa con dos zócalos preparada para dos micros, y de memoria RAM ECC/registrada, que viene a costar 5 veces la memoria que ponemos en nuestros PCs normalmente.

Soluciones más económicas, Duron de AMD, Celeron de Intel e incluso Pentium III de Intel. Recomendable si disponemos de muy poco presupuesto o queremos adquirir un segundo equipo para diversas funciones, como por ejemplo hacer un servidor para administrar impresoras, un FTP o páginas Web.





Extraído de Tomshardware.com.

El Pentium4 usando placa con chipset Intel 850E con memoria RAMBUS PC1066 y el Athlon XP usando placa con nForce2 y memoria DDR PC3200.

Lo que hay en los paréntesis viene a significar: (Velocidad real en MHz del micro / Velocidad en Mhz del FSB, es decir, de la memoria RAM y otros componentes de la placa mediante la aplicación de divisores / Velocidad externa del micro, con la que se comunica el chipset de la placa base)

    1. Microcontrolador

Circuito integrado o chip que incluye es su interior las tres unidades funcionales de un ordenador: CPU, memoria y unidades de E/S, es decir, se trata de un computador monopastilla, aunque de limitadas prestaciones y que normalmente se dedica a resolver una tarea específica. Es más pequeño que una caja de cerillas y, en ocasiones, cuesta menos, por lo que suele ir incrustado en el dispositivo que controla.

Un microcontrolador es un microprocesador optimizado para ser utilizado para controlar equipos electrónicos. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de ordenador vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y otro son DSPs más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa, usted tiene probablemente distribuido entre los eletrodomesticos de su casa entre una y dos docenas de microcontroladores. Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo eléctrico como lavadoras, horno microondas, teléfonos, etcéctera.

Un microcontrolador difiere de una CPU normal, debido a que es más fácil convertirla en un ordenador en funcionamiento, con un mínimo de chips externos de apoyo. La idea es que el chip se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips.

Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de memoria RAM y ROM/EPROM/EEPROM, significando que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización. Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de disponsitivos de entrada/salida, como convertidores de analógico a digital, temporizadores, UARTs y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por intrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el BASIC que se utiliza bastante con este propósito.

Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los dispositivo de E/S (entrada/salida) o la memoria que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.

Los microcontroladores más comunes en uso son:

Marca

Model

Atmel

AVR

Hitachi

H8

Holtek

HT8

Intel 8-bit

8XC42, MCS51, 8xC251

Intel 16-bit

MCS96, MXS296

National Semiconductor

COP8

Microchip 12-bit

PIC12FXX

Microchip 14-bit

PIC16F84

Microchip16-bit

PIC18FXX

Motorola 8-bit

68HC05, 68HC08, 68HC11

Motorola 16 bit

68HC12, 68HC16

Motorola 32-bit

683xx

NEC

78K, ST, ST 62, ST 7

Texas Instruments

TMS370

Zilog

Z8, Z86E02

Genérico

Algunas arquitecturas de microcontrolador están disponibles por tal cantidad de vendedores y en tantas variedades, que podrían tener, con total correcció, su propia categoría. Entre ellos encontramos, principalmente, las variantes de 8051 y Z80.






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