Cómo funciona un microchip
(exclusivearchitecture.com)Cómo funciona un microchip
- Incluye una explicación detallada de cómo funciona un microchip.
- Algunas ilustraciones de esta sección ya fueron publicadas en la revista 'Popular Mechanics' y en el blog de IA de Google.
Estructura interna de un microchip
- Interior de la CPU: un microchip tiene una estructura compleja en varios niveles.
- Nivel de dispositivo: los componentes electrónicos individuales conforman el microchip.
- Nivel de circuito: varios componentes electrónicos se conectan para formar circuitos complejos.
- Nivel de compuertas lógicas: las compuertas lógicas realizan operaciones computacionales básicas.
- Lógica transistor-resistencia (RTL): un método temprano de diseño de circuitos lógicos.
- Lógica CMOS: el método de diseño de circuitos lógicos de bajo consumo más usado en la actualidad.
- Nivel de transferencia de registros: componentes usados para procesar y transferir datos.
- Multiplexores y demultiplexores: se usan para seleccionar rutas de datos.
- Codificadores y decodificadores: se usan para convertir datos.
- Unidad aritmético-lógica (ALU): realiza operaciones aritméticas y lógicas.
- Latches: se usan para almacenar datos temporalmente.
- Flip-flops: se usan para almacenar datos y mantener el estado.
- Registros: memoria rápida usada para almacenar datos.
- Sistema de buses: sistema de comunicación que transfiere datos e instrucciones.
- Nivel de microarquitectura: define la estructura interna de la CPU y el flujo de datos.
- Nivel de sistema: explica cómo funciona todo el sistema informático.
Empaquetado
- El microchip se empaqueta de una manera especial para su protección y conexión.
Glosario
- Incluye explicaciones de términos relacionados con los microchips.
Introducción al sitio
- Exclusive Architecture es un sitio web personal y blog de fotografía operado por Markus Kohlpaintner.
- Trata temas de creatividad y tecnología moderna.
- El sitio ofrece información útil para ingenieros de software principiantes al explicar de forma sencilla temas técnicos complejos como los microchips.
Opinión de GN⁺
- Este artículo explica de forma fácil de entender la compleja estructura interna de los microchips, lo que ayuda a despertar interés por la tecnología y ampliar conocimientos.
- Entender cada nivel de un microchip es importante para construir conocimientos básicos en ingeniería informática y electrónica.
- Tecnologías como la lógica CMOS desempeñan un papel importante en el diseño de bajo consumo, por lo que comprenderlas es esencial para diseñar sistemas energéticamente eficientes.
- Actualmente existen diversos microprocesadores y microcontroladores en el mercado, y empresas como ARM, Intel y AMD desarrollan productos de forma competitiva.
- Al adoptar tecnología de microchips, se deben considerar el rendimiento, el consumo de energía y el costo, y es importante elegir una arquitectura adecuada para una aplicación específica.
1 comentarios
Comentarios de Hacker News
El silicio es un material casi perfecto para los semiconductores.
Como la energía de banda prohibida entre la banda de valencia y la banda de conducción es baja, basta aplicar una pequeña cantidad de energía eléctrica para que los electrones de valencia más externos se desprendan y aparezca conductividad.
Al retirar la energía, los electrones vuelven a su lugar y el material deja de conducir; además, por suerte, el silicio es abundante y barato.
El óxido de silicio tiene una coincidencia de red casi perfecta con el silicio y, al mismo tiempo, es un aislante completo.
Por eso es muy fácil hacer crecer estructuras sobre una oblea de silicio pulida, ya que el óxido del material es justamente la estructura aislante necesaria para crear uniones MOSFET, capacitores y rutas de conducción.
Siempre me resulta interesante que el silicio haya estado presente desde los inicios de la ciencia de materiales y que siga aquí hasta hoy. Lo mismo pasa con el cobre.
No creo que haya una intención en el universo, pero cuando veo el cobre, el silicio y los perros, a veces me hacen dudar. Es un poco sospechoso que nuestra especie tenga amigos tan fieles.
Cuanto mayor sea el margen de banda prohibida, a temperaturas más altas se pueden operar.
Al inicio de la ley de Moore, la pureza del silicio se explica así:
“Silicio de grado electrónico (EG-Si): pureza de 99.9999999, es decir, pureza de ‘nueve nueves’. Un átomo de impureza por cada 10,000,000 de átomos de silicio”.
Pero si es pureza de nueve nueves, parecería correcto que fuera 1 impureza por cada 10^9, es decir, por cada 1,000,000,000 de átomos.
Es el mismo cálculo por el cual 1 impureza por cada 100 átomos sería 99%, es decir, pureza de “dos nueves”.
Soy la persona que creó exclusivearchitecture.com.
Es gratificante ver tantas reacciones positivas, y ya corregí el error en la cifra de pureza de nueve nueves para dejarlo como 1 impureza por cada 1,000,000,000 de átomos de silicio.
Vi que el sitio ahora está caído por timeout; espero que se resuelva lo antes posible.
Parece un buen recurso para entender los chips sin entrar demasiado en profundidad, incluso si no eres experto.
Aunque es menos directo, me recuerda al curso clásico Nand 2 Tetris: https://www.nand2tetris.org/
También me da curiosidad saber qué opinan los profesionales de la industria.
Las explicaciones sobre ENIAC, el transistor y el circuito integrado en la página de “descripción general” son bastante graciosas.
Uno de los avances fundamentales que hizo que la revolución tecnológica acelerara y pasara de “máquinas sofisticadas” a algo que parecía “magia” fue, en cierto sentido, una buena gestión de cables.
Es esencialmente la misma razón por la que las placas de circuito impreso son superiores al wire wrapping: se reemplazó un proceso manual por un proceso de fotolitografía.
No es muy distinto de sustituir manuscritos copiados a mano por salidas de una imprenta.
En sistemas electrónicos y electromecánicos más grandes, los cables y conectores, es decir, los arneses, siguen siendo un punto débil importante.
La mayor parte del contenido se puede ver en https://archive.is/hYvUp.
Me pregunto dónde estaríamos ahora si una copia impresa de ese artículo hubiera llegado hace 50 años a un laboratorio de investigación y desarrollo como los de TI o Intel.
Curiosamente, Turing Complete también va desde NAND hasta una microcomputadora.
https://store.steampowered.com/app/1444480/Turing_Complete/