Placa base

La placa base, placa madre, tarjeta madre o board (en inglés motherboard, mainboard) es una tarjeta de circuito impreso a la que se conectan las demás partes de la computadora. Tiene instalados una serie de integrados, entre los que se encuentra el Chipset que sirve como centro de conexión entre el procesador, la memoria RAM, los buses de expansión y otros dispositivos.

Va instalada dentro de un gabinete que por lo general esta hecho de lamina y tiene un panel para conectar dispositivos externos y muchos conectores internos y zócalos para instalar componentes dentro del gabinete.

La placa base además incluye un software llamado BIOS, que le permite realizar las funcionalidades básicas como: pruebas de los dispositivos, vídeo y manejo del teclado, reconocimiento de dispositivos y carga del sistema operativo

Componentes de la placa base [editar]

Diagrama de una placa base típica

Una placa base típica admite los siguientes componentes:

• Uno o varios conectores de alimentación: Por estos conectores una alimentación eléctrica proporciona a la placa base los diferentes voltajes necesarios para su funcionamiento;
• El zócalo de CPU (a menudo llamado socket): es un receptáculo que recibe el micro-procesador y le conecta con el resto de la microcomputadora;
• Los conectores de RAM (ranura de memoria, en inglés memory slot) en número de 2, 3 o 4 en las placas base comunes;
• El chipset: Uno o más circuitos electrónicos, que gestiona las transferencias de datos entre los diferentes componentes de la computadora (microprocesador, memoria, disco duro, etc.) ;
• Un reloj: regula la velocidad de ejecución de las instrucciones del microprocesador y de los periféricos internos;
• La CMOS: una pequeña memoria que preserva cierta información importante (como la configuración del equipo, fecha y hora), mientras que el equipo no está alimentado por electricidad ;
• La pila de la CMOS: proporciona la electricidad necesaria para operar el circuito;
• La BIOS: un programa registrado en una memoria de solo lectura (ROM). Este programa es específico de la tarjeta y se encarga de la interfaz de bajo nivel entre el microprocesador y algunos periféricos. Recupera, y después ejecuta, las instrucciones del (en inglés master boot record), registrados en un (HDD), cuando arranca el equipo;
• El bus (también llamado bus interno o en inglés (Front Side Bus (FSB)): Conecta el microprocesador al chipset;
• El bus de memoria conecta el chipset a la memoria temporal;
• El bus de expansión (también llamado bus I/O): Une el microprocesador a los conectores entrada/salida y a las ranuras de expansión;
• Los conectores de entrada/salida que cumplen normalmente con la norma PC 99: Estos conectores incluyen:
  • Los puertos serie, por ejemplo para conectar dispositivos antiguos,
  • Los puertos paralelos, por ejemplo para la conexión de antiguas impresoras;
  • Los puertos USB (en inglés Universal Serial Bus); por ejemplo para conectar periféricos recientes
  • Los conectores RJ45 para conectarse a una red informática.
  • Los conectores VGA, para la conexión del monitor de la computadora
  • Los conectores IDE o Serial ATA I o II, para conectar dispositivos de almacenamiento tales como discos duros y discos ópticos;
  • Los conectores de audio, para conectar dispositivos de audio tales como altavoces o micrófono;
• Los conectores (slots) de expansión: se trata de receptáculos que pueden acoger tarjetas de expansión (estas tarjetas se utilizan para agregar características o aumentar el rendimiento de un micro-ordenador, por ejemplo, un tarjeta gráfica se puede añadir a un ordenador para mejorar el rendimiento de la pantalla 3D en el monitor). Estos puertos pueden ser puertos ISA (interfaz antigua), PCI (en inglés Peripheral Component Interconnect) y los más recientes PCI Express.

Con la evolución de las computadoras, más y más características se han integrado en la placa base, tales como circuitos electrónicos para la gestión del video IGP (en inglés Integrated Graphic Processor), de sonido o de redes (10/100 Mbps/1 Gbps), evitando así la adición de tarjetas de expansión.

Los buses [editar]

Los buses son espacios físicos que permiten el transporte de información y energía, entre dos puntos de la computadora. Los Buses Generales son los siguientes:

• Bus de datos: Son las líneas de comunicación por donde circulan los datos externos e internos del microprocesador
• Bus de dirección: Línea de comunicación por donde viaja la información especifica sobre la localización de la dirección de memoria del dato o dispositivo al que se hace referencia.
• Bus de control: Línea de comunicación por donde se controla el intercambio de información con un módulo de la unidad central y los periféricos.
• Bus de expansión: Conjunto de líneas de comunicación encargada de llevar el bus de datos, el bus de dirección y el de control a la tarjeta de interfaz (entrada, salida) que se agrega a la tarjeta principal.
• Bus del sistema: Todos los componentes de la CPU se vinculan a través del bus de sistema, mediante distintos tipos de datos el microprocesador y la memoria principal que también involucra a la memoria cache de nivel 2. La velocidad de tranferencia del bus de sistema esta determinada por la frecuencia del bus y el ancho del mínimo.

Placa multi-procesadores [editar]

Una placa con dos procesadores

Este tipo de placa base puede acoger a varios procesadores (generalmente de 2, 4, 8 o más). Estas placas base multiprocesadores tienen varios zócalos de micro-procesador (socket), lo que les permite conectar varios micro-procesadores físicamente distintos (a diferencia de los de procesador de doble núcleo).

Cuando hay dos procesadores en una placa base, hay dos formas de manejarlos:

• El modo asimétrico, donde a cada procesador se le asigna una tarea diferente. Este método no acelera el tratamiento, pero puede asignar una tarea a una CPU, mientras que el otro lleva a cabo a una tarea diferente.
• El modo simétrico, llamado PSM (en inglés Symmetric MultiProcessing), donde cada tarea se distribuye de forma simétrica entre los dos procesadores.

Linux fue el primer sistema operativo en gestionar la arquitectura de doble procesador en x86.^{[cita requerida]} Sin embargo, la gestión de varios procesadores existía ya antes en otras plataformas y otros sistemas operativos. Linux 2.6.x maneja multiprocesadores simétricos, y las arquitecturas de memoria no uniformemente distribuida (NUMA).

Algunos fabricantes de placas base fabrican placas base que puede acoger hasta 8 procesadores (en el caso de Socket 939 para procesadores AMD Opteron y sobre socket 604 para procesadores Intel Xeon).

Tipos [editar]

La mayoría de las placas de PC vendidas después de 2001, se pueden clasificar en 2 grupos:

• Las placas base para procesadores AMD
  • Slot A Duron, Athlon
  • Socket A Duron, Athlon, Athlon XP, Sempron
  • Socket 754 Athlon 64, Mobile Athlon 64, Sempron, Turion
  • Socket 939 Athlon 64, Athlon FX , Athlon X2, Sempron, Opteron
  • Socket 940 Opteron y Athlon 64 FX
  • Socket AM2 Athlon 64, Athlon FX, Athlon X2, Sempron, Phenom
  • Socket F Opteron
  • Socket AM2 + Athlon 64, Athlon FX, Athlon X2, Sempron, Phenom
  • Socket AM3.

• Las placas base para procesadores Intel
  • Slot 1: Pentium 3, Celeron
  • Socket 370: Pentium 3, Celeron
  • Socket 423: Pentium 4, Celeron
  • Socket 478: Pentium 4, Celeron
  • Socket 775: Pentium 4, Celeron, Pentium D (doble núcleo), Core 2 Duo, Core 2 Quad
  • Socket 603 Xeon
  • Socket 604 Xeon
  • Socket 771 Xeon
  • LGA1366 Intel Core i7

Disco duro

Un disco duro o disco rígido (en inglés hard disk drive) es un dispositivo de almacenamiento no volátil, que conserva la información aun con la pérdida de energía, que emplea un sistema de grabación magnética digital; es donde en la mayoría de los casos se encuentra almacenado el sistema operativo de la computadora. Dentro de la carcasa hay una serie de platos metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre los platos se sitúan los cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. Hay distintos estándares para comunicar un disco duro con la computadora; las interfaces más comunes son Integrated Drive Electronics (IDE, también llamado ATA) , SCSI generalmente usado en servidores, SATA, este último estandarizado en el año 2004 y FC exclusivo para servidores.

Tal y como sale de fábrica, el disco duro no puede ser utilizado por un sistema operativo. Antes se deben definir en él un formato de bajo nivel, una o más particiones y luego hemos de darles un formato que pueda ser entendido por nuestro sistema.

También existe otro tipo de discos denominados de estado sólido que utilizan cierto tipo de memorias construidas con semiconductores para almacenar la información. El uso de esta clase de discos generalmente se limitaba a las supercomputadoras, por su elevado precio, aunque hoy en día ya se puede encontrar en el mercado unidades mucho más económicas de baja capacidad (hasta 512^[1] GB) para el uso en computadoras personales (sobre todo portátiles). Así, el caché de pista es una memoria de estado sólido, tipo memoria RAM, dentro de un disco duro de estado sólido.

Estructura física

Cabezal de lectura

Dentro de un disco duro hay uno o varios platos (entre 2 y 4 normalmente, aunque hay hasta de 6 ó 7 platos), que son discos (de aluminio o cristal) concéntricos y que giran todos a la vez. El cabezal (dispositivo de lectura y escritura) es un conjunto de brazos alineados verticalmente que se mueven hacia dentro o fuera según convenga, todos a la vez. En la punta de dichos brazos están las cabezas de lectura/escritura, que gracias al movimiento del cabezal pueden leer tanto zonas interiores como exteriores del disco.

Cada plato tiene dos caras, y es necesaria una cabeza de lectura/escritura para cada cara (no es una cabeza por plato, sino una por cara). Si se mira el esquema Cilindro-Cabeza-Sector (más abajo), a primera vista se ven 4 brazos, uno para cada plato. En realidad, cada uno de los brazos es doble, y contiene 2 cabezas: una para leer la cara superior del plato, y otra para leer la cara inferior. Por tanto, hay 8 cabezas para leer 4 platos. Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros) ó 3 millonésimas de milímetro. Si alguna llega a tocarlo, causaría muchos daños en el disco, rayándolo gravemente, debido a lo rápido que giran los platos (uno de 7.200 revoluciones por minuto se mueve a 129 km/h en el borde de un disco de 3,5 in.

Direccionamiento

Cilindro, Cabeza y Sector

Pista (A), Sector (B), Sector de una pista (C), Cluster (D)

Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco:

• Plato: cada uno de los discos que hay dentro del disco duro.
• Cara: cada uno de los dos lados de un plato
• Cabeza: número de cabezales;
• Pista: una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior.
• Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).

• Sector : cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes. Antiguamente el número de sectores por pista era fijo, lo cual desaprovechaba el espacio significativamente, ya que en las pistas exteriores pueden almacenarse más sectores que en las interiores. Así, apareció la tecnología ZBR (grabación de bits por zonas) que aumenta el número de sectores en las pistas exteriores, y usa más eficientemente el disco duro.

El primer sistema de direccionamiento que se usó fue el CHS (cilindro-cabeza-sector), ya que con estos tres valores se puede situar un dato cualquiera del disco. Más adelante se creó otro sistema más sencillo: LBA (direccionamiento lógico de bloques), que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número. Este es el que actualmente se usa.

Tipos de conexión

Si hablamos de disco rígido podemos citar a los distintos tipos de conexión que poseen los mismos con la placa madre, es decir pueden ser SATA, IDE o SCSI.

IDE: Integrated Device Electronics ("Dispositivo con electrónica integrada") o ATA (Advanced Technology Attachment), controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) Hasta hace poco, el estándar principal por su versatilidad y relación calidad/precio.

SCSI: Son discos duros de gran capacidad de almacenamiento . Se presentan bajo tres especificaciones: SCSI Estándar (Standard SCSI), SCSI Rápido (Fast SCSI) y SCSI Ancho-Rápido (Fast-Wide SCSI). Su tiempo medio de acceso puede llegar a 7 mseg y su velocidad de transmisión secuencial de información puede alcanzar teóricamente los 5 Mbps en los discos SCSI Estándares, los 10 Mbps en los discos SCSI Rápidos y los 20 Mbps en los discos SCSI Anchos-Rápidos (SCSI-2).

Un controlador SCSI puede manejar hasta 7 discos duros SCSI (o 7 periféricos SCSI) con conexión tipo margarita (daisy-chain). A diferencia de los discos IDE, pueden trabajar asincrónicamente con relación al microprocesador, lo que los vuelve más rápidos.

SATA (Serial ATA): Nuevo estándar de conexión que utiliza un bus serie para la transmisión de datos. Notablemente más rápido y eficiente que IDE. En la actualidad hay dos versiones, SATA 1 de hasta 1,5 Gigabits por segundo (150 MB/s) y SATA 2 de hasta 3,0 Gb/s (300 MB/s) de velocidad de transferencia.

Factor de forma

El más temprano "factor de forma" de los discos duros, heredó sus dimensiones de las disqueteras. Pueden ser montados en los mismos chasis y así los discos duros con factor de forma, pasaron a llamarse coloquialmente tipos FDD "floppy-disk drives" (en inglés).

La compatibilidad del "factor de forma" continua siendo de 3½ pulgadas (8,89 cm) incluso después de haber sacado otros tipos de disquetes con unas dimensiones más pequeñas.

• 8 pulgadas: 241,3×117,5×362 mm (9,5×4,624×14,25 pulgadas).
  En 1979, Shugart Associates sacó el primer factor de forma compatible con los disco duros, SA1000, teniendo las mismas dimensiones y siendo compatible con el interfaz de 8 pulgadas de las disqueteras. Había dos versiones disponibles, la de la misma altura y la de la mitad (58,7mm).
• 5,25 pulgadas: 146,1×41,4×203 mm (5,75×1,63×8 pulgadas). Este factor de forma es el primero usado por los discos duros de Seagate en 1980 con el mismo tamaño y altura máxima de los FDD de 5¼ pulgadas, por ejemplo: 82,5 mm máximo.
  Éste es dos veces tan alto como el factor de 8 pulgadas, que comúnmente se usa hoy; por ejemplo: 41,4 mm (1,64 pulgadas). La mayoría de los modelos de unidades ópticas (DVD/CD) de 120 mm usan el tamaño del factor de forma de media altura de 5¼, pero también para discos duros. El modelo Quantum Bigfoot es el último que se usó a finales de los 90'.

• 3,5 pulgadas: 101,6×25,4×146 mm (4×1×5.75 pulgadas).
  Este factor de forma es el primero usado por los discos duros de Rodine que tienen el mismo tamaño que las disqueteras de 3½, 41,4 mm de altura. Hoy ha sido en gran parte remplazado por la línea "slim" de 25,4mm (1 pulgada), o "low-profile" que es usado en la mayoría de los discos duros.

• 2,5 pulgadas: 69,85×9,5-15×100 mm (2,75×0,374-0,59×3,945 pulgadas).
  Este factor de forma se introdujo por PrairieTek en 1988 y no se corresponde con el tamaño de las lectoras de disquete. Este es frecuentemente usado por los discos duros de los equipos móviles (portátiles, reproductores de música, etc...) y en 2008 fue reemplazado por unidades de 3,5 pulgadas de la clase multiplataforma. Hoy en día la dominante de este factor de forma son las unidades para portátiles de 9,5 mm, pero las unidades de mayor capacidad tienen una altura de 12,5 mm.

• 1,8 pulgadas: 54×8×71 mm.
  Este factor de forma se introdujo por Integral Peripherals en 1993 y se involucró con ATA-7 LIF con las dimensiones indicadas y su uso se incrementa en reproductores de audio digital y su subnotebook. La variante original posee de 2GB a 5GB y cabe en una ranura de expansión de tarjeta de ordenador personal. Son usados normalmente en iPods y discos duros basados en MP3.

• 1 pulgadas: 42,8×5×36,4 mm.
  Este factor de forma se introdujo en 1999 por IBM y Microdrive, apto para los slots tipo 2 de compact flash, Samsung llama al mismo factor como 1,3 pulgadas.

• 0,85 pulgadas: 24×5×32 mm.
  Toshiba anunció este factor de forma el 8 de enero de 2004 para usarse en móviles y aplicaciones similares, incluyendo SD/MMC slot compatible con disco duro optimizado para vídeo y almacenamiento para micromóviles de 4G. Toshiba actualmente vende versiones de 4GB (MK4001MTD) y 8GB (MK8003MTD) 5 y tienen el Record Guinness del disco duro más pequeño.

Los principales fabricantes suspendienron la investigación de nuevos productos para 1 pulgada (1,3 pulgadas) y 0,85 pulgadas en 2007, debido a la caída de precios de las memorias flash, aunque Samsung introdujo en el 2008 con el SpidPoint A1 otra unidad de 1,3 pulgadas.

En el 2008, dominaban los discos duros de 3,5" y 2,5".

El nombre de "pulgada" para los factores de forma normalmente no identifica ningún producto actual (son especificadas en milímetros para los factores de forma más recientes), pero estos indican el tamaño relativo del disco, para interés de la continuidad histórica.

Estructura lógica

Dentro del disco se encuentran:

• El Master Boot Record (en el sector de arranque), que contiene la tabla de particiones.
• Las particiones, necesarias para poder colocar los sistemas de archivos.

Integridad

Debido al extremadamente cerrado espacio entre los cabezales y la superficie del disco, alguna contaminación de los cabezales de lectura/escritura o las fuentes puede dar lugar a un accidente en los cabezales, un fallo del disco en el que el cabezal raya la superficie de la fuente, a menudo moliendo la fina película magnética y causando la perdida de datos. Estos accidentes pueden ser causados por un fallo electrónico, un repentino corte en el suministro eléctrico, golpes físicos, el desgaste, la corrosión o debido a que los cabezales o las fuentes sean de pobre fabricación.

Cabezal del disco duro

El eje del sistema del disco duro depende de la presión del aire dentro del recinto para sostener los cabezales y su correcta altura mientras el disco gira. Un disco duro requiere una cierta línea de presiones de aire para funcionar correctamente. La conexión al entorno exterior y la presión se produce a través de un pequeño agujero en el recinto (cerca de 0,5mm de diámetro) normalmente con un filtro en su interior (filtro de respiración, ver abajo). Si la presión del aire es demasiado baja, entonces no hay suficiente impulso para el cabezal, que se acerca demasiado al disco, y se da el riesgo de fallos y perdidas de datos. Los discos fabricados especialmente son necesarios para operaciones de gran altitud, sobre 3000 m (10000 pies). A tener en cuenta que los aviones modernos tienen una cabina presurizada cuya altitud de presión no excede normalmente los 2600 m (8500 pies). Por lo tanto los discos duros ordinarios pueden ser usados de manera segura en los vuelos. Los discos modernos incluyen sensores de temperatura y se ajustan a las condiciones del entorno. Los agujeros de ventilación se pueden ver en todos los discos (normalmente tienen una pegatina a su lado que advierte al usuario de no cubrir el agujero. El aire dentro del disco operativo esta en constante movimiento siendo barrido por la fricción del plato. Este aire pasa a través de un filtro de recirculación interna para quitar algún contaminante que se hubiera quedado de su fabricación, alguna partícula o componente químico que de alguna forma hubiera entrado en el recinto, y cualquier partícula generada en una operación normal. Una humedad muy alta durante un periodo largo puede corroer los cabezales y los platos.

Cabezal de disco duro IBM sobre el plato del disco

Para los cabezales resistentes al magnetismo grandes (GMR) en particular, un incidente minoritario debido a la contaminación (que no se disipa la superficie magnética del disco) llega a dar lugar a un sobrecalentamiento temporal en el cabezal, debido a la fricción con la superficie del disco, y puede hacer que los datos no se puedan leer durante un periodo corto de tiempo hasta que la temperatura del cabezal se estabilice (también conocido como “aspereza térmica”, un problema que en parte puede ser tratado con el filtro electrónico apropiado de la señal de lectura).

Los componentes electrónicos del disco duro controlan el movimiento del accionador y la rotación del disco, y realiza lecturas y escrituras necesitadas por el controlador de disco. El firmware de los discos modernos es capaz de programar lecturas y escrituras de forma eficiente en la superficie de los discos y de reasignar sectores que hayan fallado.

Funcionamiento mecánico

Piezas de un disco duro

Un disco duro suele tener:

• Platos en donde se graban los datos,
• Cabezal de lectura/escritura,
• Motor que hace girar los platos,
• Electroimán que mueve el cabezal,
• circuito electrónico de control, que incluye: interfaz con la computadora, memoria caché,
• Bolsita desecante (gel de sílice) para evitar la humedad,
• Caja, que ha de proteger de la suciedad, motivo por el cual suele traer algún filtro de aire. Los discos duros no están sellados al vacío en sus cajas como a menudo se piensa; de hecho, muchos discos tienen un sistema mecánico que no deja salir a los cabezales a la superficie de los platos si éstos no tienen una velocidad de giro adecuada , y este sistema consiste en una pestaña que es empujada por el aire del interior de la caja del disco cuando éste se mueve a suficiente velocidad. Al ser empujada la pestañita, se desbloquean los cabezales.
• Tornillos, a menudo tipo Torx.

Características de un disco duro

Las características que se deben tener en cuenta en un disco duro son:

• Tiempo medio de acceso: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista y el sector deseado; es la suma del Tiempo medio de búsqueda (situarse en la pista), tiempo de lectura/escritura y la Latencia media (situarse en el sector).
• Tiempo medio de búsqueda: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista deseada; es la mitad del tiempo empleado por la aguja en ir desde la pista más periférica hasta la más central del disco.
• Tiempo de lectura/escritura: Tiempo medio que tarda el disco en leer o escribir nueva información, el tiempo depende de la cantidad de información que se quiere leer o escribir, el tamaño de bloque, el numero de cabezales, el tiempo por vuelta y la cantidad de sectores por pista.
• Latencia media: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en el sector deseado; es la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del disco.
• Velocidad de rotación: Revoluciones por minuto de los platos. A mayor velocidad de rotación, menor latencia media.
• Tasa de transferencia: Velocidad a la que puede transferir la información a la computadora una vez la aguja esta situada en la pista y sector correctos. Puede ser velocidad sostenida o de pico.

Otras características son:

• Caché de pista: Es una memoria tipo RAM dentro del disco duro. Los discos duros de estado sólido utilizan cierto tipo de memorias construidas con semiconductores para almacenar la información. El uso de esta clase de discos generalmente se limita a las supercomputadoras, por su elevado precio.
• Interfaz: Medio de comunicación entre el disco duro y la computadora. Puede ser IDE/ATA, SCSI, SATA, USB, Firewire, SAS
• Landz: Zona sobre las que aterrizan las cabezas una vez apagada la computadora.

Presente y futuro

Actualmente la nueva generación de discos duros utilizan la tecnología de grabación perpendicular (PMR), la cual permite mayor densidad de almacenamiento. También existen discos llamados "Ecológicos" (GP - Green Power), los cuales hacen un uso más eficiente de la energía. Se está empezando a observar que la Unidad de estado sólido es posible que termine sustituyendo al disco duro a largo plazo. También hay que añadir los nuevos discos duros basados en el tipo de memorias Flash, que algunas empresas, como ASUS, incorporó recientemente en sus modelos. Los mismos arrancan en 4 GB a 512 GB.^[1]

Son muy rápidos ya que no tienen partes móviles y consumen menos energía. Todos esto les hace muy fiables y casi indestructibles. Un nuevo formato de discos duros basados en tarjetas de memorias. Sin embargo su costo por GB es aún muy elevado ya que el coste de un HD de 160 GB es equivalente a un SSD de 8 GB.

Memoria de acceso aleatorio

Módulos de memoria RAM

Formato SO-DIMM.

Los módulos de memoria RAM son tarjetas de circuito impreso que tienen soldados integrados de memoria DRAM por una o ambas caras. La implementación DRAM se basa en una topología de Circuito eléctrico que permite alcanzar densidades altas de memoria por cantidad de transistores, logrando integrados de cientos o miles de Kilobits. Además de DRAM, los módulos poseen un integrado que permiten la identificación del mismos ante el computador por medio del protocolo de comunicación SPD. La conexión con los demás componentes se realiza por medio de un área de pines en uno de los filos del circuito impreso, que permiten que el modulo al ser instalado en un zócalo apropiado de la placa base, tenga buena conexión eléctrica con los controladores de memoria y las fuentes de alimentación. Los primeros módulos comerciales de memoria eran SIPP de formato propietario, es decir no había un estándar entre distintas marcas. La necesidad de hacer intercambiable los módulos y de utilizar integrados de distintos fabricantes condujo al establecimiento de estándares de la industria como los JEDEC.

• Módulos SIMM Un formato usado en computadores antiguos. tenían un bus de datos de 16 o 32 bits
• Módulos DIMM Usado en computadores de escritorio. Se caracterizan por tener un bus de datos de 64 bits.
• Módulos SO-DIMM Usado en computadores portátiles. Formato miniaturizado de DIMM.

Relación con el resto del sistema

Diagrama de la arquitectura de un ordenador.

Dentro de la jerarquía de memoria la RAM se encuentra en un nivel después de los registros del procesador y de las caches. Es una memoria relativamente rápida y de una capacidad media: en la actualidad (año 2009), es fácil encontrar memorias con velocidades de mas de 1 Ghz y capacidades de hasta 8 GB. La memoria RAM contenida en los módulos, se conecta a un controlador de memoria que se encarga de gestionar las señales entrantes y salientes de los integrados DRAM. Algunas señales son las mismas que se utilizan para utilizar cualquier memoria: Direcciones de las posiciones, datos almacenados y señales de control.

El controlador de memoria debe ser diseñado basándose en una tecnología de memoria, por lo general soporta solo una, pero existen excepciones de sistemas cuyos controladores soportan dos tecnologías (por ejemplo SDR y DDR o DDR1 y DDR2), esto sucede en las épocas de entrada de un nuevo tipo de RAM. Los controladores de memoria en sistemas como PC y servidores se encuentran embebidos en el llamado "North Bridge" o dentro del mismo procesador (en el caso de los procesadores AMD Athlon e Intel Core i7) y son los encargados de manejar la mayoría de información que entra y sale del procesador.

Las señales básicas en el módulo están divididas en dos buses y un conjunto misceláneo de líneas de control y alimentación. Entre todas forman el bus de memoria:

• Bus de datos: Son las líneas que llevan información entre los integrados y el controlador. Por lo general están agrupados en octetos siendo de 8,16,32 y 64 bits, cantidad que debe igualar el ancho del bus de datos del procesador. En el pasado, algunos formatos de modulo, no tenían un ancho de bus igual al del procesador.En ese caso había que montar módulos en pares o en situaciones extremas, de a 4 módulos, para completar lo que se denominaba banco de memoria, de otro modo el sistema no funciona. Esa es la principal razón de haber aumentar el número de pines en los módulos, igualando el ancho de bus de procesadores como el Pentium de 64 bits a principios de los 90.

• Bus de direcciones: Es un bus en el cual se colocan las direcciones de memoria a las que se requiere acceder. No es igual al bus de direcciones del resto del sistema, ya que está multiplexado de manera que la dirección se envía en dos etapas.Para ello el controlador realiza temporizaciones y usa las líneas de control. En cada estándar de módulo se establece un tamaño máximo en bits de este bus, estableciendo un límite teórico de la capacidad máxima por módulo.

• Señales misceláneas: Entre las que están las de la alimentación (Vdd, Vss) que se encargan de entregar potencia a los integrados. Están las líneas de comunicación para el integrado de presencia que da información clave acerca del módulo. También están las líneas de control entre las que se encuentran las llamadas RAS y CAS que controlan el bus de direcciones y las señales de reloj en las memorias sincrónicas SDRAM.

Entre las características sobresalientes del controlador de memoria, está la capacidad de manejar la tecnología de canal doble (Dual Channel)o tres canales, donde el controlador maneja bancos de memoria de 128 bits. Aunque el ancho del bus de datos del procesador sigue siendo de 64 bits, el controlador de memoria puede entregar los datos de manera intercalada, optando por uno u otro canal, reduciendo las latencias vistas por el procesador. La mejora en el desempeño es variable y depende de la configuración y uso del equipo. Esta característica ha promovido la modificación de los controladores de memoria, resultando en la aparición de nuevos chipsets (la serie 865 y 875 de Intel) o de nuevos zócalos de procesador en los AMD (el 939 con canal doble , reemplazo el 754 de canal sencillo). Los equipos de gama media y alta por lo general se fabrican basados en chipsets o zócalos que soportan doble canal.

Tecnologías de memoria

La tecnología de memoria actual usa una señal de sincronización para realizar las funciones de lecto-escritura de manera que siempre esta sincronizada con un reloj del bus de memoria, a diferencia de las antiguas memorias FPM y EDO que eran asincrónicas. Hace más de una década toda la industria se decidió por las tecnologías síncronas, ya que permiten construir integrados que funcionen a una frecuencia mayor a 66 Mhz (en la actualidad (2009) alcanzaron los 1333 Mhz).

Memorias RAM con tecnologías usadas en al actualidad.

SDR SDRAM

Artículo principal: SDRAM

Memoria síncrona, con tiempos de acceso de entre 25 y 10 ns y que se presentan en módulos DIMM de 168 contactos. Fue utilizada en los Pentium II y en los Pentium III , así como en los AMD K6, AMD Athlon K7 y Duron. Está muy extendida la creencia de que se llama SDRAM a secas, y que la denominación SDR SDRAM es para diferenciarla de la memoria DDR, pero no es así, simplemente se extendió muy rápido la denominación incorrecta. El nombre correcto es SDR SDRAM ya que ambas (tanto la SDR como la DDR) son memorias síncronas dinámicas.

DDR SDRAM

DDR (Double Data Rate) significa doble tasa de transferencia de datos en español. Son módulos de memoria RAM compuestos por memorias síncronas (SDRAM), disponibles en encapsulado DIMM, que permite la transferencia de datos por dos canales distintos simultáneamente en un mismo ciclo de reloj. Los módulos DDR soportan una capacidad máxima de 1 GiB.

Fueron primero adoptadas en sistemas equipados con procesadores AMD Athlon. Intel con su Pentium 4 en un principio utilizó únicamente memorias RAMBUS, más costosas. Ante el avance en ventas y buen rendimiento de los sistemas AMD basados en DDR SDRAM, Intel se vio obligado a cambiar su estrategia y utilizar memoria DDR, lo que le permitió competir en precio. Son compatibles con los procesadores de Intel Pentium 4 que disponen de un Front Side Bus (FSB) de 64 bits de datos y frecuencias de reloj desde 200 a 400 MHz.

También se utiliza la nomenclatura PC1600 a PC4800, ya que pueden transferir un volumen de información de 8 bytes en cada ciclo de reloj a las frecuencias descritas.

Un ejemplo de calculo para PC-1600: 100 MHz x 2 Datos por Ciclo x 8 B = 1600 MiB/s

Muchas placas base permiten utilizar estas memorias en dos modos de trabajo distintos:

• Single Memory Channel: Todos los módulos de memoria intercambian información con el bus a través de un sólo canal, para ello sólo es necesario introducir todos los módulos DIMM en el mismo banco de slots.
• Dual Memory Channel: Se reparten los módulos de memoria entre los dos bancos de slots diferenciados en la placa base, y pueden intercambiar datos con el bus a través de dos canales simultáneos, uno para cada banc

DDR2 SDRAM

SDRAM DDR2.

DDR2 es un tipo de memoria RAM. Forma parte de la familia SDRAM de tecnologías de memoria de acceso aleatorio, que es una de las muchas implementaciones de la DRAM.

Un módulo DDR2 de 1 GB con disipador

Los módulos DDR2 son capaces de trabajar con 4 bits por ciclo, es decir 2 de ida y 2 de vuelta en un mismo ciclo mejorando sustancialmente el ancho de banda potencial bajo la misma frecuencia de una DDR SDRAM tradicional (si una DDR a 200 MHz reales entregaba 400 MHz nominales, la DDR2 por esos mismos 200 MHz reales entrega 800 MHz nominales). Este sistema funciona debido a que dentro de las memorias hay un pequeño buffer que es el que guarda la información para luego transmitirla fuera del modulo de memoria, este buffer en el caso de la DDR convencional trabajaba tomando los 2 bits para transmitirlos en 1 sólo ciclo, lo que aumenta la frecuencia final. En las DDR2, el buffer almacena 4 bits para luego enviarlos, lo que a su vez redobla la frecuencia nominal sin necesidad de aumentar la frecuencia real de los módulos de memoria.

Las memorias DDR2 tienen mayores latencias que las conseguidas con las DDR convencionales, cosa que perjudicaba su rendimiento. Reducir la latencia en las DDR2 no es fácil. El mismo hecho de que el buffer de la memoria DDR2 pueda almacenar 4 bits para luego enviarlos es el causante de la mayor latencia, debido a que se necesita mayor tiempo de "escucha" por parte del buffer y mayor tiempo de trabajo por parte de los módulos de memoria, para recopilar esos 4 bits antes de poder enviar la información.

Características

• Las memorias DDR2 son una mejora de las memorias DDR (Double Data Rate), que permiten que los búferes de entrada/salida trabajen al doble de la frecuencia del núcleo, permitiendo que durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias.
• Operan tanto en el flanco alto del reloj como en el bajo, en los puntos de 0 voltios y 1.8 voltios, lo que reduce el consumo de energía en aproximadamente el 50 por ciento del consumo de las DDR, que trabajaban a 0 voltios y a 2.5.
• Terminación de señal de memoria dentro del chip de la memoria ("Terminación integrada" u ODT) para evitar errores de transmisión de señal reflejada.

DDR3 SDRAM

DDR3 es un tipo de memoria RAM. Forma parte de la familia SDRAM de tecnologías de memoria de acceso aleatorio, que es una de las muchas implementaciones de la SDRAM.

El principal beneficio de instalar DDR3 es la habilidad de hacer transferencias de datos ocho veces mas rápido, esto nos permite obtener velocidades pico de transferencia y velocidades de bus más altas que las versiones DDR anteriores. Sin embargo, no hay una reducción en la latencia, la cual es proporcionalmente más alta. Además la DDR3 permite usar integrados de 512 megabits a 8 gigabytes, siendo posible fabricar módulos de hasta 16 Gb.

En febrero, Samsung Electronics anunció un chip prototipo de 512 MB a 1.066 MHz (La misma velocidad de bus frontal del Pentium 4 Extreme Edition más rápido) con una reducción de consumo de energía de un 40% comparado con los actuales módulos comerciales DDR2, debido a la tecnología de 80 nanómetros usada en el diseño del DDR3 que permite más bajas corrientes de operación y voltajes (1,5 V, comparado con los 1,8 del DDR2 ó los 2,5 del DDR). Dispositivos pequeños, ahorradores de energía, como computadoras portátiles quizás se puedan beneficiar de la tecnología DDR3.

Teóricamente, estos módulos pueden transferir datos a una tasa de reloj efectiva de 800-2600 MHz, comparado con el rango actual del DDR2 de 533-1200 MHz ó 200-400 MHz del DDR. Existen módulos de memoria DDR y DDR2 de mayor frecuencia pero no estandarizados por JEDEC.

Si bien las latencias típicas DDR2 fueron 5-5-5-15 para el estándar JEDEC para dispositivos DDR3 son 7-7-7-20 para DDR3-1066 y 7-7-7-24 para DDR3-1333.

Los DIMMS DDR3 tienen 240 contactos o pins, el mismo número que DDR2; sin embargo, los DIMMs son físicamente incompatibles, debido a una ubicación diferente de la muesca.

La memoria GDDR3, con un nombre similar pero con una tecnología completamente distinta, ha sido usada durante varios años en tarjetas gráficas de gama alta como las series GeForce 6x00 ó ATI Radeon X800 Pro, y es la utilizada como memoria principal de la Xbox 360. A veces es incorrectamente citada como "DDR3".

Los módulos más rápidos de tecnología DDR3 ya están listos al mismo tiempo que la industria se preparara para adoptar la nueva plataforma de tecnología.

Considerado el sucesor de la actual memoria estándar DDR2, DDR3 promete proporcionar significativas mejoras en el rendimiento en niveles de bajo voltaje, lo que lleva consigo una disminución del gasto global de consumo.

Muchas de las placas base que se mostraron en Computex 2007, basadas en los nuevos chipsets P35, ahora utilizan la tecnología DDR3

Se prevé que la tecnología DDR3 sea dos veces más rápida que la DDR2 y el alto ancho de banda que promete ofrecer DDR3 es la mejor opcion para la combinación de un sistema con procesadores dual y quad core (2 y 4 nucleos por microprocesador). El voltaje más bajo del DDR3 (HyperX 1,7 V contra 1,8 V con DDR2 y ValueRAM 1,5 V contra 1,8v con DDR2) ofrece una solución térmica más eficaz para los ordenadores actuales y para las futuras plataformas móviles y de servidor.

Nombre estándar	Velocidad del reloj	Tiempo entre señales	Velocidad del reloj de E/S	Datos transferidos por segundo	Nombre del módulo	Máxima capacidad de transferencia
DDR-200	100 MHz	10 ns	100 MHz	200 millones	PC1600	1.600 Millones de Byte/s
DDR-266	133 MHz	7,5 ns	133 MHz	266 millones	PC2100	2.133 MiB/s
DDR-300	150 MHz	- ns	150 MHz	300 millones	PC2400	2.400 MiB/s
DDR-333	166 MHz	6 ns	166 MHz	333 millones	PC2700	2.667 MiB/s
DDR-366	183 MHz	- ns	183 MHz	366 millones	PC3000	2.933 MiB/s
DDR-400	200 MHz	5 ns	200 MHz	400 millones	PC3200	3.200 MiB/s
DDR-433	216 MHz	- ns	210 MHz	433 Millones	PC3500	3.500 MiB/s
DDR-466	233 MHz	4,2 ns	233 MHz	466 millones	PC3700	3.700 MiB/s
DDR-500	250 MHz	4 ns	250 MHz	500 millones	PC4000	4.000 MiB/s
DDR-533	266 MHz	3,7 ns	266 MHz	533 millones	PC4300	4.264 MiB/s
DDR2-400	100 MHz	10 ns	200 MHz	400 millones	PC2-3200	3.200 MiB/s
DDR2-533	133 MHz	7,5 ns	266 MHz	533 millones	PC2-4200	4.264 MiB/s
DDR2-600	150 MHz	ns	300 MHz	600 millones	PC2-4800	4.800 MiB/s
DDR2-667	166 MHz	6 ns	333 MHz	667 Millones	PC2-5300	5.336 MiB/s
DDR2-800	200 MHz	5 ns	400 MHz	800 Millones	PC2-6400	6.400 MiB/s
DDR2-1.000	250 MHz	3,75 ns	500 MHz	1.000 Millones	PC2-8000	8.000 MiB/s
DDR2-1.066	266 MHz	3,75 ns	533 MHz	1.066 Millones	PC2-8500	8.530 MiB/s
DDR2-1.150	286 MHz	- ns	575 MHz	1.150 Millones	PC2-9200	9.200 MiB/s
DDR2-1.200	300 MHz	- ns	600 MHz	1.200 Millones	PC2-9600	9.600 MiB/s
DDR3-1.066	133 MHz	7,5 ns	533 MHz	1.066 Millones	PC3-8500	8.530 MiB/s
DDR3-1.200	150 MHz	- ns	600 MHz	1.200 Millones	PC3-9600	9.600 MiB/s
DDR3-1.333	166 MHz	- ns	667 MHz	1.333 Millones	PC3-10667	10.664 MiB/s
DDR3-1.375	170 MHz	- ns	688 MHz	1.375 Millones	PC3-11000	11.000 MiB/s
DDR3-1.466	183 MHz	- ns	733 MHz	1.466 Millones	PC3-11700	11.700 MiB/s
DDR3-1.600	200 MHz	5 ns	800 MHz	1.600 Millones	PC3-12800	12.800 MiB/s
DDR3-1.866	233 MHz	- ns	933 MHz	1.866 Millones	PC3-14900	14.930 MiB/s
DDR3-2.000	250 MHz	- ns	1.000 MHz	2.000 Millones	PC3-16000	16.000 MiB/s

Microprocesador

El microprocesador es un circuito integrado que contiene algunos o todos los elementos hardware, y el de CPU, que es un concepto lógico. Una CPU puede estar soportada por uno o varios microprocesadores, y un microprocesador puede soportar una o varias CPU. Un núcleo suele referirse a una porción del procesador que realiza todas las actividades de una CPU real.

La tendencia de los últimos años ha sido la de integrar más núcleos dentro de un mismo empaque, además de componentes como memorias Cache y controladores de memoria, elementos que antes estaban montados sobre la placa base como dispositivos individuales.

Funcionamiento

Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una Unidad de control, una Unidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad en coma flotante.

El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:

• PreFetch, Pre lectura de la instrucción desde la memoria principal,
• Fetch, envío de la instrucción al decodificador,
• Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer,
• Lectura de operandos (si los hay),
• Ejecución,(Lanzamiento de las Máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento).
• Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.

Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de MHz.

Rendimiento El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace pocos años se creía que la Frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito ("mito de los megahertz") se ha visto desvirtuado por el hecho de que los procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su poder de cómputo.

Durante los últimos años esa frecuencia se ha mantenido en el rango de los 1.5 a 4 [[]], dando como resultado procesadores con capacidades de proceso mayores comparados con los primeros que alcanzaron esos valores. Además la tendencia es a incorporar más núcleos dentro de un mismo encapsulado para aumentar el rendimiento por medio de una computación paralela, de manera que la velocidad de reloj es un indicador menos fiable aún.

Medir el rendimiento con la frecuencia es válido únicamente entre procesadores con arquitecturas muy similares o iguales, de manera que su funcionamiento interno sea el mismo: en ese caso la frecuencia es un índice de comparación válido. Dentro de una familia de procesadores es común encontrar distintas opciones en cuanto a frecuencias de reloj, debido a que no todos los chip de silicio tienen los mismos límites de funcionamiento: son probados a distintas frecuencias, hasta que muestran signos de inestabilidad, entonces se clasifican de acuerdo al resultado de las pruebas.

La capacidad de un procesador depende fuertemente de los componentes restantes del sistema, sobre todo del chipset, de la memoria RAM y del software. Pero obviando esas características puede tenerse una medida aproximada del rendimiento de un procesador por medio de indicadores como la cantidad de operaciones de punto flotante por unidad de tiempo FLOPS, o la cantidad de instrucciones por unidad de tiempo MIPS. Una medida exacta del rendimiento de un procesador o de un sistema, es muy complicada debido a los múltiples factores involucrados en la computación de un problema, por lo general las pruebas no son concluyentes entre sistemas de la misma generación.

Proceso de Fabricación

El proceso de fabricación de un microprocesador es muy complejo. Todo comienza con un buen puñado de arena (compuesta básicamente de silicio), con la que se fabrica un monocristal de unos 20 x 150 centímetros. Para ello, se funde el material en cuestión a alta temperatura (1370°C) y muy lentamente (10 a 40 Mm por hora) se va formando el cristal.

De este cristal, de cientos de kilos de peso, se cortan los extremos y la superficie exterior, de forma de obtener un cilindro perfecto. Luego, el cilindro se corta en obleas de menos de un milímetro de espesor (una capa de unas 10 micras de espesor, la décima parte del espesor de un cabello humano), utilizando una sierra de diamante. De cada cilindro se obtienen miles de obleas, y de cada oblea se fabricarán varios cientos de microprocesadores.

Silicio.

Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasan por un proceso llamado “annealing”, que consiste en someterlas a un calentamiento extremo para remover cualquier defecto o impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Luego de una supervisión mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de micrón, se recubren con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido mediante deposición de vapor.

De aquí en adelante, comienza el proceso del “dibujado” de los transistores que conformarán a cada microprocesador. A pesar de ser muy complejo y preciso, básicamente consiste en la “impresión” de sucesivas máscaras sobre la oblea, sucediéndose la deposición y eliminación de capas finísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, endurecidas mediante luz ultravioleta y atacada por ácidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la impresión. Salvando las escalas, se trata de un proceso comparable al visto para la fabricación de circuitos impresos. Después de cientos de pasos, entre los que se hallan la creación de sustrato, la oxidación, la litografía, el grabado, la implantación iónica y la deposición de capas; se llega a un complejo "bocadillo" que contiene todos los circuitos interconectados del microprocesador.

Un transistor construido en tecnología de 45 nanómetros tiene un ancho equivalente a unos 200 electrones. Eso da una idea de la precisión absoluta que se necesita al momento de aplicar cada una de las mascaras utilizadas durante la fabricación.

Una oblea de silicio grabada

Los detalles de un microprocesador son tan pequeños y precisos que una única mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos. Las salas empleadas para la fabricación de microprocesadores se denominan salas limpias, porque el aire de las mismas se somete a un filtrado exhaustivo y está prácticamente libre de polvo. Las salas limpias más puras de la actualidad se denominan de clase 1. La cifra indica el número máximo de partículas mayores de 0,12 micras que puede haber en un pie cúbico de aire (0,028 metros cúbicos). Como comparación, un hogar normal sería de clase 1 millón. Los trabajadores de estas plantas emplean trajes estériles para evitar que restos de piel, polvo o pelo se desprendan de sus cuerpos.

Una vez que la oblea ha pasado por todo el proceso litográfico, tiene “grabados” en su superficie varios cientos de microprocesadores, cuya integridad es comprobada antes de cortarlos. Se trata de un proceso obviamente automatizado, y que termina con una oblea que tiene grabados algunas marcas en el lugar que se encuentra algún microprocesador defectuoso.

La mayoría de los errores se dan en los bordes de la oblea, dando como resultados chips capaces de funcionar a velocidades menores que los del centro de la oblea. Luego la oblea es cortada y cada chip individualizado. En esta etapa del proceso el microprocesador es una pequeña placa de unos pocos milímetros cuadrados, sin pines ni cápsula protectora.

Cada una de estas plaquitas será dotada de una cápsula protectora plástica (en algunos casos pueden ser cerámicas) y conectada a los cientos de pines metálicos que le permitirán interactuar con el mundo exterior. Cada una de estas conexiones se realiza utilizando delgadísimos alambres, generalmente de oro. De ser necesario, la cápsula es dotada de un pequeño disipador térmico de metal, que servirá para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el disipador principal. El resultado final es un microprocesador como el que equipa nuestro ordenador.

Empaquetado

Empaquetado de un procesador Intel 80486 en un empaque de cerámica

Los microprocesadores son circuitos integrados y como tal están formados por un chip de silicio y un empaque con conexiones eléctricas. En los primeros procesadores el empaque se fabricaba con plásticos epoxicos o con cerámicas en formatos como el DIP entre otros. El chip se pegaba con un material térmicamente conductor a una base y se conectaba por medio de pequeños alambres a unas pistas terminadas en pines. Posteriormente se sellaba todo con una placa metálica u otra pieza del mismo material de la base de manera que los alambres y el silicio quedaran encapsulados.

En procesadores como los Intel y AMD de las series Pentium I (mediados de los 90) y compatibles aún se usaba el empaque cerámico que tenia un arreglo de pines PGA y una cavidad en el espacio de ese arreglo, donde se introducía el chip del procesador y se soldaba con pequeños alambres a los pines. La cavidad se sellaba con una lamina de cobre.

Empaquetado de un procesador PowerPC con Flip-Chip, se ve el chip de silicio

En la actualidad los microprocesadores de diversos tipos (incluyendo procesadores gráficos) se ensamblan por medio de la tecnología Flip chip. El chip semiconductor es soldado directamente a un arreglo de pistas conductoras (en el substrato laminado) con la ayuda de unas microesferas que se depositan sobre las obleas de semiconductor en las etapas finales de su fabricación. El substrato laminado es una especie de circuito impreso que posee pistas conductoras hacia pines o contactos, que a su vez servirán de conexión entre el chip semiconductor y un socket de CPU o una placa base.

Antiguamente las conexión del chip con los pines se realizaba por medio de microalambres de manera que quedaba boca arriba, con el método Flip Chip queda boca abajo, de ahí se deriva su nombre. Entre las ventajas de este método esta la simplicidad del ensamble y en una mejor disipación de calor. Cuando la pastilla queda bocabajo presenta el substrato base de silicio de manera que puede ser enfriado directamente por medio de elementos conductores de calor. Esta superficie se aprovecha también para etiquetar el integrado. En los procesadores para computadores de escritorio, dada la vulnerabilidad de la pastilla de silicio, se opta por colocar una placa de metal, por ejemplo en los procesadores Athlon como el de la primera imagen. En los procesadores de Intel también se incluye desde el Pentium III de más de 1 Ghz.

Disipación de calor

Artículo principal: disipador

Con el aumento en el número de transistores incluidos en un procesador, el consumo de energía se ha elevado a niveles en los cuales la disipación natural del procesador no es suficiente para mantener temperaturas aceptables en el material semiconductor, de manera que se hace necesario el uso de mecanismos de enfriamiento forzado, como son los disipadores de calor.

Entre ellos se encuentran los sistemas sencillos como disipadores metálicos que aumentan el área de radiación, permitiendo que la energía salga rápidamente del sistema. También los hay con refrigeración líquida, por medio de circuitos cerrados. Conforme la ampliacion del sistema se este localizando esla calor.

Conexión con el exterior

Artículo principal: Socket de CPU

Superficies de contacto en un procesador Intel para Zocalo LGA775

El microprocesador posee un arreglo de elementos metálicos (pines, esferas, contactos) que permiten la conexión eléctrica entre el circuito integrado que conforma el microprocesador y los circuitos de la placa base. Dependiendo de la complejidad y de la potencia, un procesador puede tener desde 8 hasta más de 1000 elementos metálicos en la superficie de su empaque. El montaje del procesador puede ser con la ayuda de un Socket de CPU o soldado sobre la placa base.

Entre las conexiones eléctricas están las de alimentación eléctrica de los circuitos dentro del empaque, las señales de reloj, señales relacionadas con datos, direcciones y control; estas funciones están distribuidas en un esquema asociado al Socket, de manera que varias referencias de procesador y placas base son compatibles entre ellos, permitiendo distintas configuraciones.

Buses del procesador

Todos los procesadores poseen un bus principal o de sistema por el cual se envían y reciben todos los datos, instrucciones y direcciones desde los integrados del chipset o desde el resto de dispositivos. Como puente de conexión entre el procesador y el resto del sistema, define mucho del rendimiento del sistema, su velocidad se mide en bytes por segundo.

Ese bus puede ser implementado de distintas maneras, con el uso de buses seriales o paralelos y con distintos tipos de señales eléctricas. La forma más antigua es el bus paralelo en el cual se definen líneas especializadas en datos, direcciones y para control.

En la arquitectura tradicional de Intel (usada hasta modelos recientes), ese bus se llama el Front Side Bus y es de tipo paralelo con 64 líneas de datos, 32 de direcciones además de múltiples líneas de control que permiten la transmisión de datos entre el procesador y el resto del sistema. Este esquema se ha utilizado desde el primer procesador de la historia, con mejoras en la señalización que le permite funcionar con relojes de 333 Mhz haciendo 4 tranferencias por ciclo.

En algunos procesadores de AMD y en el Intel Core i7 se han usado otros tipos para el bus principal de tipo serial. Entre estos se encuentra el bus HyperTransport que maneja los datos en forma de paquetes usando una cantidad menor de líneas de comunicación, permitiendo frecuencias de funcionamiento más altas.

Los microprocesadores de última generación de Intel y muchos de AMD poseen además un controlador de memoria DDR en el interior del encapsulado lo que hace necesario la implementación de buses de memoria del procesador hacia los módulos. Ese bus esta de acuerdo a los estándares DDR de JEDEC y consisten en líneas de bus paralelo, para datos, direcciones y control. Dependiendo de la cantidad de canales pueden existir de 1 a 3 buses de memoria