SOCKET(ZOCALO) Y MICROPROCESADOR

SOCKET O ZOCALO

El zócalo o socket "en inglés" es un sistema electromecánico de soporte y conexión eléctrica, instalado en la placa base, que se usa para fijar y conectar un microprocesador.

Existen variantes desde 40 conexiones para integrados pequeños, hasta mas de 1300 para microprocesadores, los mecanismos de retención del integrado y de conexión dependen de cada tipo de zócalo, aunque en la actualidad predomina el uso de zócalo ZIF (pines) o LGA (contactos).

PRIMEROS PROCESADORES

Los primeros procesadores desde el Intel 4004, hasta los de principios de los años 80, se caracterizaron por usar empaque DIP que era un estándar para los circuitos integrados sin importar si eran analógicos o digitales. Para estos empaques de pocos pines (hasta 44) y de configuración sencilla, se usaron bases de plástico con receptores eléctricos, que se usan todavía para otros integrados.

Antiguo Socket PGA para un procesador Intel 80386
Debido al aumento en el numero de pines, se empezó a utilizar empaques PLCC como en el caso del intel 80186. Este empaque puede ser instalado directamente sobre la placa base (soldándolo) o con un socket PLCC permitiendo el cambio del microprocesador. Actualmente es usado por algunas placas base para los integrados de memoria ROM. En ese zócalo, el integrado se extrae haciendo palanca con un destornillador pequeño.
En algunos Intel 80386 se usó el empaque PGA en el cual una superficie del procesador tiene un arreglo de pines, y que requiere un zócalo con agujeros sobre su superficie, que retiene el integrado por presión. En la versión para el procesador intel 80486 SX se implemento el llamado Socket 1 que tenia 169 pines. Según estudios de Intel, la presión requerida para instalar o extraer el integrado es de 100 libras, lo que condujo a la invención de zócalos de baja presión LIF y por ultimo al zócalo de presión nula ZIF.

SU FUNCIONAMIENTO




El zócalo va soldado sobre la placa base de manera que tiene conexión eléctrica con los circuitos del circuito impreso. El procesador se monta de acuerdo a unos puntos de guia (borde de plástico, indicadores gráficos, pines o agujeros faltantes) de manera que cada pin o contacto quede alineado con el respectivo punto del zócalo. Alrededor del área del zócalo, se definen espacios libres, se instalan elementos de sujeción y agujeros, que permiten la instalación de dispositivos de disipación de calor, de manera que el procesador quede entre el zócalo y esos disipadores.



VOLTAJE



En los últimos años el numero de pines a aumentado de manera substancial debido al aumento en el consumo de energía y a la reducción de voltaje de operación. En los últimos 15 años, los procesadores han pasado de voltajes de 5 V a algo mas de 1 V y de potencias de 20 vatios, a un promedio de 80 vatios.
Para trasmitir la misma potencia a un voltaje menor, deben llegar mas amperios al procesador lo que requiere conductores mas anchos o su equivalente: mas pines dedicados a la alimentación. No es extraño encontrar procesadores que requieren de 80 a 120 amperios de corriente para funcionar cuando están a plena carga, lo que resulta en cientos de pines dedicados a la alimentación. En un procesador Socket 775, aproximadamente la mitad de contactos son para la corriente de alimentación.


La distribución de funciones de los pines, hace parte de las especificaciones de un zócalo y por lo general cuando hay un cambio substancial en las funciones de los puertos de entrada de un procesador (cambio en los buses o alimentación entre otros), se prefiere la formulación de un nuevo estándar de zócalo, de manera que se evita la instalación de procesadores con tarjetas incompatibles.
En algunos casos a pesar de las diferencias entre unos zócalos y otros, por lo general existe retrocompatibilidad (las placas bases aceptan procesadores más antiguos). En algunos casos, si bien no existe compatibilidad mecánica y puede que tampoco de voltajes de alimentación, sí en las demás señales. En el mercado se encuentran adaptadores que permiten montar procesadores en placas con zócalos diferentes, de manera que se monta el procesador sobre el adaptador y éste a su vez sobre el zócalo.



EJEMPLOS

AMD

Socket 462
Socket F
Socket 939
Socket 940
Socket AM2
Socket AM2+
Socket AM3
Intel

Socket 423
Socket 478
Socket 775
Socket 1156
Socket 1366

MICROPPROCESADOR

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



Está compuesto básicamente por: varios registros, una Unidad de control, una Unida 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 Ghz, 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.