Qué son los diferentes tipos de procesadores : Aplicaciones y características

Los procesadores fueron 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 dentro de los dispositivos para realizar la tarea u operación en cuestión de segundos y su velocidad se mide en términos de megahercios. Las cuatro funciones principales del procesador son buscar, descodificar, ejecutar y escribir las instrucciones. En los teléfonos móviles, ordenadores portátiles, ordenadores, lavadoras, etc. se utilizan procesadores. En este artículo se habla de los diferentes tipos de procesadores.

¿Qué es un procesador?

Definición: El procesador es un chip o un circuito lógico que responde y procesa las instrucciones básicas para manejar un determinado ordenador. Las principales funciones del procesador son buscar, descodificar, ejecutar y reescribir las operaciones de una instrucción. Al procesador también se le llama el cerebro de cualquier sistema que incorpore ordenadores, portátiles, smartphones, sistemas integrados, etc. La ALU (Unidad Lógica Aritmética) y la CU (Unidad de Control) son las dos partes de los procesadores. La Unidad Lógica Aritmética realiza todas las operaciones matemáticas como sumas, multiplicaciones, restas, divisiones, etc. y la unidad de control funciona como la policía de tráfico, gestiona la orden o el funcionamiento de las instrucciones. El procesador se comunica con los otros componentes también son dispositivos de entrada/salida y dispositivos de memoria/almacenamiento.

Tipos de procesadores

Hay diferentes tipos de procesadores en el sistema embebido que incluyen los siguientes.

Procesador de propósito general

Hay cinco tipos de procesadores de propósito general: microcontrolador, microprocesador, procesador integrado, DSP y procesador multimedia.

Microprocesador

Los procesadores de propósito general están representados por el microprocesador en los sistemas integrados. Hay diferentes variedades de microprocesadores disponibles en el mercado de diferentes empresas. El microprocesador es también un procesador de propósito general que consta de una unidad de control, una ALU, un conjunto de registros también llamados registros de memoria de arranque, 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 suelen llamarse puertos programables, es decir, podemos programar estos puertos para que actúen como entrada o como salida. Los procesadores de propósito general se muestran en la siguiente tabla.

Microcontrolador

El microcontrolador es, básicamente, un ordenador que se presenta en varios paquetes y tamaños. La función básica del microcontrolador es leer la entrada y responder a la salida. Generalmente, se conoce como entrada-salida de propósito general (GPIO). Algunos de los microcontroladores son Microchip Atmega328-AU, Microchip P1C16F877A-I/P, Microchip P1C16F1503-I/P, Microchip P1C16F671-I/SN, Microchip P1C18F45K22-I/P, etc.

Procesador integrado

Un procesador integrado es un tipo de procesador diseñado para controlar funciones mecánicas y eléctricas. Consta de varios bloques, que son el procesador, el temporizador, un controlador de interrupciones, la memoria de programa y la memoria de datos, la fuente de alimentación, los circuitos de reinicio y oscilador de reloj, los circuitos específicos de la aplicación del sistema, los puertos y los circuitos de interconexión.

Procesador digital de señales

El procesador digital de señales es un tipo de procesador utilizado para medir, filtrar y/o comprimir señales digitales o analógicas. El procesamiento de la señal significa el análisis y la manipulación de la señal. Este procesamiento puede realizarse mediante un ordenador o Circuitos Integrados de Aplicación Específica (ASIC), Matriz de Puertas Programables en Campo (FPGA) o Procesador Digital de Señales (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. El sistema DSP típico se muestra en la siguiente figura.

Los procesadores de señales digitales se muestran en la siguiente tabla

Aplicaciones del DSP

Las aplicaciones del procesador digital de señales son

• Procesamiento del habla
• Procesamiento de imágenes
• Procesamiento médico
• Procesamiento biométrico
• Sismología
• Radar

Procesador de medios

El procesador de imagen/vídeo 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 multimedia son TN2302AP IP, IN2602 AP IP, DM3730, DM3725, DM37385, DM388, TMS320DM6467, TMS320DM6431, etc

Procesadores de sistema específicos para aplicaciones (ASSP)

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

Procesadores de conjuntos de instrucciones específicos de la aplicación (ASIP)

Los procesadores de conjuntos de instrucciones específicos para aplicaciones están diseñados para aplicaciones concretas. Estos procesadores tienen un bajo consumo de energía, una alta velocidad de cálculo y una 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 concretas. Estos chips son de pequeño tamaño y consumen poca energía. El coste de diseño de los ASIC es elevado y éste es su principal inconveniente. Los chips de circuitos integrados para aplicaciones específicas se utilizan en satélites, módems, ordenadores, etc. Algunas de las principales empresas fabricantes de ASICs son Ams AG. Empresa cotizada, Bitfury. Empresa privada, XMOS Semiconductor Empresa privada, Analogix Semiconductor Empresa privada, EDAptive Computing Empresa privada, Lumen Radio Empresa privada, Integrated Device Technology, Hookit. Empresa privada, etc.

Multiprocesador

El multiprocesador es un ordenador con más de una CPU, cada una de las cuales comparte la memoria principal, un bus informático y periféricos para procesar simultáneamente los programas, y estos sistemas también se conocen como sistemas estrechamente acoplados. Las ventajas de los multiprocesadores son el aumento del rendimiento, la mayor fiabilidad y la 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 están formados por más de dos procesadores o por dos procesadores similares
• La memoria y las instalaciones de entrada/salida son 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
• Todos los procesadores realizan la misma función

Preguntas frecuentes

1). ¿Qué es un microcontrolador?

El microcontrolador es un CI (Circuito Integrado) que está diseñado para realizar funciones específicas en un sistema embebido.

2). ¿Cuáles son los tipos de microprocesadores?

Hay cinco tipos de microprocesadores: DSP (Procesador de Señales Digitales), ASIC (Circuito Integrado de Aplicación Específica), RISC (Computación de Conjunto de Instrucciones Reducidas), CISC (Computación de Conjunto de Instrucciones Complejas) y Superescalares Procesador.

3). ¿Cuál es la necesidad del procesador DSP?

Los procesadores de señales digitales necesitan filtrar y comprimir las señales que son analógicas y se utilizan para detectar los errores.

4). ¿Qué es el núcleo?

El núcleo es el cerebro de la Unidad Central de Procesamiento. Hay diferentes tipos de núcleos: octa-core, dual-core, quad-core, etc.

5). ¿Cuál es la memoria principal del ordenador?

La Memoria de Acceso Aleatorio es la memoria principal de un ordenador, que se utiliza para almacenar el software del SO (Sistema Operativo) y los demás archivos o datos de la unidad.

En este artículo se habla de los tipos de procesadores. Aquí hay una pregunta para ti, ¿qué tipos de procesadores se utilizan en los smartphones?