Cristofer Martel Miranda Perifricos e Interfaces 11 de
Noviembre de 2008
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Contenido Fabricacin de procesadores Sockets y slots
Refrigeracin Co-procesadores matemticos Bugs Resolucin de
problemas
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Fabricacin de procesadores Cuando los transistores comenzaron a
desbancar a los tubos de vaco en la mayora de los circuitos
electrnicos, el material que se empleaba para construirlos era el
germanio. No mucho despus comenz a utilizarse el silicio, cuyo
costo, caractersticas y abundancia lo hacan mucho ms interesante.
El silicio es el elemento mas abundante en la corteza terrestre
despus del oxigeno. Los procesadores son fabricados principalmente
con este material pero el proceso de fabricacin es muy complejo y
costoso. Los fabricantes invierten miles de millones de dlares en
la construccin de sus plantas de fabricacin de procesadores.
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Fabricacin de procesadores Para convertir el silicio en chips
tenemos que obtener cristales de silicio puro y lo haremos mediante
el mtodo de Czochralski. Lo primero que tenemos que hacer es
purificar el silicio, para ello, seguimos los siguientes pasos:
Primero metemos la materia prima(rocas de cuarzo) en un horno de
arco elctrico y obtenemos Silicio de grado metalrgico que tiene un
99% de pureza pero esto no es suficiente para procesos
electrnicos.
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Fabricacin de procesadores Entonces, volvemos a purificar el
silicio pero ahora por unos procesos qumicos hasta que la
concentracin de impurezas es inferior al 0.2 partes por milln y
obtenemos el Silicio grado semiconductor. Despus, se deposita en un
recipiente que tiene forma barra, sta se divide en trozos y cada
uno se mete en un crisol de cuarzo y son metidos )) en un horno a
ms de 2500 Fahrenheit para eliminar las impurezas que les puedan
quedar.
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Fabricacin de procesadores Cuando los trozos ya estn fundidos,
controlando que la temperatura este por encima del punto de fusin,
se introduce una varilla que tiene en un extremo un cristal que
acta como semilla para que el silicio tenga la misma estructura
cristalina que la semilla Dependiendo de la temperatura y la
velocidad de rotacin podemos obtener lingotes de mayor o menor
dimetro.
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Fabricacin de procesadores Los lingotes que se obtienes son de
200mm o 300mm de dimetro
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Fabricacin de procesadores Cada lingote es cortado con una
sierra de diamante de alta precisin en ms de mil obleas, cada una
de menos de un milmetro de ancho. Cada una de ellas son pulidas
hasta que su superficie sea como la de un espejo.
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Fabricacin de procesadores Los chips son construidos en las
obleas mediante el proceso de fotolitografa. A travs de este
proceso creamos transistores, circuitos y seales del camino de
datos depositando diferentes capas de varios materiales encima del
chip una detrs de otra.
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Fabricacin de procesadores Primero se pone a la oblea una capa
de aislante de dixido de silicio que aumenta la oblea ?? Despus se
le aplica una capa de material foto-resistente y se le proyecta el
diseo del chip a travs de una mscara sobre una superficie sensible
a la luz.
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Fabricacin de procesadores Cuando hayamos impreso toda la oblea
aplicamos una solucin castica en las reas donde la luz ha golpeado
el foto-resistente imprimiendo los circuitos de los componentes. El
proceso sigue con el dopaje, depositamos una capa de material
semiconductor en la oblea y encima el foto- resistente y repetimos
el proceso anterior hasta que el chip haya sido completado.
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Fabricacin de procesadores En las zonas de interconexin se
efectan mediante capas de metalizacin. En el 2002 se utilizaba
principalmente aluminio, pero empieza a utilizarse cobre que es
mejor conductor y permite interconexiones ms pequeas. Este no se
haba utilizado antes debido a que tenia problemas de corrosin que
fueron solucionados ms adelante.
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Fabricacin de procesadores Silicon on insulator (SOI) es una
tecnologa de fabricacin microelectrnica en la que se sustituye el
sustrato tradicional compuesto de silicio mono cristalino por otro
compuesto por un sndwich de capas de silicio-aislante-silicio
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Fabricacin de procesadores Cuando cada oblea esta acabada se le
hace pasar unos test especiales a cada uno de los chips de la oblea
y se marcan los malos para ser separados ms tarde. Despus, se corta
cada chip de la oblea y cada uno de estos es testeado de nuevo,
empaquetado y testeado de nuevo. El proceso de empaquetado se
refiere a las uniones del chip con los pines encima del chip.
Aqui
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Fabricacin de procesadores Hay varios tipos de empaquetado: El
ms comn es el PGA (pin grid array), el zcalo clsico para la
insercin en una placa base de un microprocesador, fue usado para
procesadores como el 386 y el 486; consiste en un cuadrado de
conectores en forma de agujero donde se insertan las patitas del
chip por pura presin.
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Fabricacin de procesadores Despus sali una versin ZIP(zero
insertion force) que permite insertar y quitar componentes sin
hacer fuerza y de una forma fcil, ya que lleva una palanca que
impulsa todas las patillas con la misma presin, por lo que tambin
evita que se daen.
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Fabricacin de procesadores Haba varias variantes del PGA, por
ejemplo: PPGA (plastic pin grid array) FCPGA (flip-chip pin grid
array) Estas dos fueron creadas por Intel Corporation para sus
procesadores Pentium.
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Fabricacin de procesadores Otro tipo de empaquetado distinto al
PGA es el SECC (Single Edge Contact Cartridge), es un cartucho con
solo un borde que se conecta a la placa base. El SECC es usado para
el Pentium II y el III.
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Fabricacin de procesadores Hay muchos chips que siendo de la
misma oblea corren a velocidades diferentes, 75% correr a una alta
velocidad y el 25% no llega a esa velocidad. Entonces son vendidos
como procesadores de menor velocidad. Con el tiempo la gente
descubri que estos procesadores podan ir a ms velocidad de la que
pona en sus especificaciones y aqu surgi el Overlocking.
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Fabricacin de procesadores Debido a lo anterior, muchos
vendedores manipulaban procesadores de menor velocidad y los vendan
como si fueran de mayor velocidad. La diferencia entre uno de baja
velocidad y otro de alta velocidad poda estar entre los 130 de
diferencia siendo algo muy lucrativo para los vendedores pero no
tanto para los compradores ya que solo algunos procesadores
aguantaban el overcloking.
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Intel y AMD intentaron poner fin a todo aquello poniendo un
seguro en sus procesadores para que la velocidad del procesador no
fuera manipulada pero no sirvi de mucho. Al final los estafadores
eran capaz de desbloquear su dispositivo anti overcloking.Lo mejor
es tener cuidado donde comprar y verificar el nmero de la
especificacin y el de serie con Intel o AMD.
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Fabricacin de procesadores La tendencia de la industria es usar
obleas mas grandes y reducir cada vez ms el tamao de los circuitos
y los transistores en el chip. Se prev que para el 2010 tengamos un
aumento de un 1 billn por chip.
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Fabricacin de procesadores En la siguiente tabla se puede
apreciar como han evolucionado los procesos de fabricacin y como se
prev en el futuro.
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Sockets y Slots Qu es un Socket y un Slot? Son unas piezas de
plstico que funcionan como intermediarios entre la placa base y el
microprocesador. Por qu se creo el Slot? Los slots se crearon para
integrar cache y otros componentes de una manera barata para
producir.
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Sockets y Slots
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Los primeros sockets fueron los siguientes Socket 1
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Sockets y Slots Socket 2
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Sockets y Slots Socket 3
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Sockets y Slots Socket 6 Esto fueron construidos para el
486
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Sockets y Slots Socket 4
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Sockets y Slots Socket 5
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Sockets y Slots Socket 7
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Sockets y Slots Sockets 8 Todos estos fueron construidos para
los Pentium y Pentium Pro
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Sockets y Slots Ahora veremos los sockets actuales Socket T
Usado para el Pentium 4 Prescott y Pentium Extreme Edition
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Sockets y Slots Socket M2 Usado para Athlon64, Athlon64 FX,
Athlon64 X2.
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Sockets y Slots Solo hay 2 tipos de Slots Slot 1 Se usaba en el
Pentium II y III, tena 242 pines Slot 2 Se usaba en el Pentium II
Xeon y III Xeon, tena 330 pines
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Voltajes de operacin
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Refrigeracin Debido a la alta velocidad del procesador, est
consume mucha energa y genera bastante calor. El procesador tiene
que estar a una temperatura adecuada para funcionar correctamente
Con el disipador y el ventilador conseguimos mantener una buena
temperatura para el procesador Ahora veremos el correcto montaje
del procesador y el conjunto del disipador con el ventilador
refrigeracin
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Co-procesadores Matemticos Un coprocesador es un
microprocesador de un ordenador utilizado como suplemento de las
funciones del procesador principal y su funcin es evitar que el
procesador principal tenga que realizar estas tareas de cmputo
intensivo, estos coprocesadores pueden acelerar el rendimiento del
sistema por el hecho de esta descarga de trabajo en el procesador
principal y porque suelen ser procesadores especializados que
realizan las tareas para las que estn diseado ms
eficientemente.
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Co-procesadores Matemticos La mayora de las aplicaciones que
usan el punto flotante ahora usan SSE, SSE2, SSE3, estas
instrucciones son ms rpidas y ms precisas que otro X87
Coprocesador.
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Bugs El procesador es el cerebro de un sistema, la mayora de
los sistemas no funcionan con un procesador defectuoso. Algunos
problemas del sistema se construyen adentro en la fbrica, aunque
estos defectos del diseo son raros. Muchos fallos en el diseo de un
procesador pueden ser fijados alterando el micro-cdigo en el
procesador. Es importante instalar la BIOS ms reciente de la placa
base siempre que se instale un procesador nuevo para as tener los
fallos corregidos.
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Resolucin de problemas La mayora de los problemas en el
ordenador son causados por otros dispositivos pero si sospecha del
procesador puede mirar la siguiente tabla para identificar el
problema
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Resolucin de problemas ProblemasPosible causaSolucin El sistema
esta muerto No hay nada Cable de alimentacinReemplazar Fuente de
alimentacinReemplazar La placa madreReemplazar MemoriaReemplazar El
sistema esta muerto No hay pitidos, se bloquea Todos los
componentes estn instalados Revisar todos los componentes y
resetearlos Hay pitidos en el arranque y no hay cursor en la
pantalla Falla la tarjeta grfica oResetear o reemplazar la tarjeta
grafica El sistema arranca y el ventilador funciona pero no hay
pitidos El procesador no esta apropiadamente instalado Resetear o
reinstalar el procesador
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ProblemaPosible CausaSolucin Se bloquea o un poco despus POST?
Pobre disipacinRevisar la CPU/ Reemplazar si es necesario Voltaje
inapropiadoColocar el voltaje apropiado Velocidad del Front-side
bus equivocada Colocar la velocidad apropiada Identificacin
incorrecta durante el POST BIOS viejaActualizarla Placa no
configurada apropiadamente Revisar el manual El sistema no arranca
despus de haber instalado un procesador nuevo La CPU no esta bien
instalada La BIOS no soporta a la CPU Instalar de nuevo la CPU
Actualizarla La placa no puede usar la CPU Verificar el soporte de
la placa
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ProblemasPosible CausaSolucin El S.O no se carga disipacin
pobreRevisar el ventilador de la CPU Voltajes inapropiadosCorregir
los voltajes Reloj de la CPU incorrecto Corregir el reloj El
sistema trabaja pero no se ve El monitor esta apagado O falla
Revisar el monitor y el cable de alimentacin / Reemplazar