¿Qué es un circuito integrado?

Circuitos integrados
Fuente: http://www.mundodigital.net/wp-content/uploads/integrados.jpg

Un circuito integrado es un trozo de material semiconductor cubierto con una cerámica protectora, que alberga compuertas lógicas (transistores), resistencias, condensadores y diodos. Todos estos elementos trabajan en conjunto para procesar datos lógicos a una velocidad y eficiencia energética muy alta, debido a que dentro de un circuito integrado se encuentran millones de los compuestos anteriormente mencionados. 

Diseñado en 1958 por el ingeniero Jack St. Clair Kilby, supuso el inicio de una evolución exponencial en la sociedad, ya que facilitó muchas labores cotidianas, científicas, bélicas, médicas, e incluso espaciales.

El desarrollo del circuito integrado ha sido de gran influencia en la ingeniería y ha generado un gran impacto socio-económico debido a que ha facilitado muchas tareas cotidianas y profesionales. Este tema es relativamente nuevo, por ello se encuentra en constante desarrollo.

Además es considerado como uno de los pilares del desarrollo de la electrónica y la informática, ya que abarca el uso de un componente interno que es básico, y a la vez complejo, capaz de ejecutar procesos lógicos bajo la integración de transistores, resistencias y condensadores en un pequeño trozo de material semiconductor denominado el circuito integrado.

A lo largo de la historia, han surgido significativos cambios en la computación, desde la computación mecánica, pasando por la computación eléctrica, hasta la computación con microprocesadores actual. Esto significa que este campo evoluciona a un ritmo muy veloz, tanto, que a veces a muchas personas se les dificulta estar a la vanguardia tecnológica. Con base a esto, lo importante es conocer y usar estas herramientas de una manera sabia.

Fuente - IngeniaTIC

Computación mecánica

(1642 - 1938)

Esta era es considerada como el pilar fundamental de la computación actual. Básicamente, sus grandes desarrolladores idearon máquinas rudimentarias y robustas, cuyo funcionamiento se basaba en el uso de engranajes, piñones y múltiples partes mecánicas. 

                                 

La Pascalina (1642)

Pascalina
Fuente: http://delta.cs.cinvestav.mx/~ccoello/librohistoria/pics/pascalina2.jpg

El filósofo y matemático francés Blaise Pascal construyó la primera máquina de engranajes que hacía sumas y restas. Consistía en una pequeña caja de madera que tiene una hilera de discos enumerados con unos agujeros para introducir los dedos para hacerlos girar, y tiene unas ventanilla en donde de derecha a izquierda se elige la unidades, decenas y centenas.

al principio se llamo Pascalina donde esta funcionó a base de ruedas dentadas. Después se llamó Máquina Aritmética de Pascal. En 1672, Gottfried Leibinitz mejoró esta maquina construyendo su máquina, en donde esta además de sumar y restar, esta podía multiplicar, dividir y sacar raíces cuadradas.

Máquina diferencial y máquina analítica (1833 - 1842)

Máquna dierencial
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/050114_2529_difference.jpg

Charles Babbage diseñó la Máquina de diferencias, en donde se ejecutan operaciones matemáticas previamente programadas mediante tarjetas perforadoras de cartón, haciendo la maquina mas poderosa de calculo en esa época. Sin embargo, esta máquina no se construyó, debido a que los engranajes que trataba de utilizar Babbage eran imprecisos.

Máquna analítica
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ac/AnalyticalMachine_Babbage_London.jpg

Unos años después, Babage empezó a diseñar otra máquina de cálculo, a la que él llamo la Máquina analítica, cuya característica destacada era que fuese programable, y además capaz de almacenar 1000 números de 50 dígitos cada uno. Por problemas similares presentados con la Máquina de diferencias, la Máquina analítica nunca pudo ser construida por Babbage.

 Máquina tabuladora de Hollerit (1889- 1890) :

Máquna tabuladora
Fuente: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhJbGDc5RKwCBhldSmAYVkZO6wGPBdJjnD-4CCP0w593ZyXKn4TSTVFh2IOoXsOtQlcYM9b7nbHRohGL2BcmZx-yDRpweaVYAq33PiQloRvcbtSMXFSIOsLUqq-SdWKmnp57q-_PTQ2VCQx/s320/maquina+tabuladora.png

El Gobierno de los Estados Unidos le encargó a Herman Hollerit un proyecto que les ayudara a organizar el censo estadounidense en menos tiempo. Desarrolló una máquina que mediante el uso de tarjetas perforadas fue capaz de contabilizar datos, notando que la mayoría de preguntas en el censo se podían contestar con un Si o un No. Su máquina propició un gran avance en la computación, ya que agilizó de una manera muy significativa el censo de la población estadounidense; en 3 años se perforaron más de 56 millones de tarjetas, donde cada una correspondía a una persona. 

Computación eléctrica

(1938 - 1952)

La computación eléctrica, más conocida como primera generación de computadores, abarca la implementación de la electricidad en las máquinas de cómputo, mediante el uso de tubos de vacío para la ejecución de cálculos matemáticos a una velocidad mucho mayor que la otorgada por una computadora mecánica.

Atanasoff Berry Computer (1937-1942)

Atanasoff Berry Computer
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/90/Atanasoff-Berry_Computer.jpg

Construida por el Dr. John Vincent Atanasoff y Clifford Edward Berry en la Univesidad Estatal de Iowa, la Atanasoff Berry Computer es la primera computadora digital de la historia que funcionaba con tubos de vacío. 

Su peso era de 320 kg; además de contener 20 tubos de vacío, los que eran usados para reolver ecuaciones lineales de 29 incógnitas. La computadora presentaba una tasa de errores de 1 cada 100.000 cálculos, lo que la hacía poco fiable en la práctica. Este problema pudo haber sido solucionado mediante la adición de un bit de paridad a cada número digitado; sin embargo, Atanasoff abandonó la universidad debido a que se unió al Ejército durante la Segunda Guerra Mundial.

ENIAC (1946)

ENIAC
Fuente: http://complubot.educa.madrid.org/blog/wp-content/uploads/2012/11/1f5ec63f-48ef-47ce-a6b8-eaa65c295919_ENIAC.jpg

Construida por John Mauchly y J. Presper Eckert en la Universidad de Pennsylvania, la ENIAC fue una computadora digital esencialmente diseñada para propósitos militares, desde el cálculo de trayectorias balísticas, hasta la simulación de bombas de hidrógeno. 

Era una computadora colosal, debido a que su peso era de 27 toneladas, ocupaba 167 m² y su consumo eléctrico era de 160 kW. Todo esto debido a que contenía más de 17.468 tubos de vacío, 7200 diodos de cristal, 1500 relés,  70.000 resistores, 10.000 condensadores interconectadas por más de 5 millones de uniones de soldadura hechas a mano. Tenía el gran inconveniente de que sus tubos de vacío se dañaban en muy poco tiempo (alrededor de 10 min.), lo que significaba una labor tediosa en la búsqueda y reemplazo del tubo. Este inconveniente se solucionó manteniendo la ENIAC encendida las 24 horas del día, además que después se fabricaron tubos de vacío resistentes a la fatiga térmica.

UNIVAC I (1951)

UNIVAC I
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/4/47/Univac1-LO.jpg

Construida por John Mauchly y J. Presper Eckert (quienes también diseñaron la ENIAC), la UNIVAC I fue una computadora comercial multipropósito, cuyo uso más destacado fue para la predicción de las elecciones presidenciales de 1952 en Estados Unidos, favoreciendo a Dwight Eisenhower sobre Adlai Stevenson.

A diferencia de la ENIAC, la UNIVAC I fue una computadora de tamaño reducido, pesando 13 toneladas y ocupando un área de 35,5 m² y contaba  con una potencia de reloj de 2,25 MHz, otorgada por 5.200 tubos de vacío. Se alcanzaron a construir 46 computadoras, y su costo alcanzaba los US$150.000, lo que en la actualidad vendría siendo más de US$1.500.000

Computación electrónica

 (1947 - Actualidad)

Considerada como la era actual, es dónde se nota un desarrollo de manera exponencial en este campo gracias al desarrollo del transistor, y posteriormente del circuito integrado. Generó un gran impacto positivo en la sociedad, debido a que se generaron hitos en avances sociales, científicos y tecnológicos.

Invención del transistor (1947 - 1958)

Primer transistor
 Fuente: http://www.forosdeelectronica.com/upload/fogonazo/primer_transistor/primertransistor01.jpg

En 1947, John Bardeen, quien trabajaba para los laboratorios Bell, inventó el transistor, que mediante el uso de una placa de germanio conectada a dos electrodos de oro. Gracias a este invento, se reemplazó el uso de los tubos de vacío enormes y poco eficientes por placas semiconductoras que cumplían las mismas labores en un tamaño más reducido. 

Invención del circuito integrado de silicio (1958)

Primer circuito integrado
Fuente: http://www.wired.com/images_blogs/thisdayintech/2010/05/first-ic-660x442.jpg

En 1958, el Ing. Jack St. Clair Kilby diseñó el primer circuito integrado para la compañía Texas Instruments. Esta idea surge de la necesidad de resolver un problema relacionado con la "tiranía de los números". Logró determinar que la solución era unificar los componentes electrónicos en una única pieza de material semiconductor; logró insertar un transistor, tres resistencias y un condensador. 

En 1964, Fairchild Semiconductors inicia la producción del circuito integrado bajo fotolitografía. Esto supuso la masificación de los procesos de producción del circuito integrado, haciendo que los costes de fabricación se redujeran considerablemente. Paralelamente, Gordon Moore (quien trabajaba para Fairchild Semiconductors en esa época), definió un patrón de desarrollo de los circuitos integrados mediante la cual define que cada 18 meses, el tamaño de los transistores se reducirá a la mitad, lo que incrementaría de manera exponencial su eficiencia.

Perfeccionamiento del circuito integrado (Microprocesador) (1971 - Actualidad)

Intel 4004
 Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/Intel_4004.jpg

En 1971, Intel (compañía fundada por ex-empleados de Fairchild Semiconductors), inició la producción del primer microprocesador comercial llamado Intel 4004. Este procesador fue principalmente desarrollado para su uso en las calculadoras Busicom, que constaba de 10 microprocesadores 4004 para su correcto funcionamiento. En 1972, se diseñó el Intel 8008, que era más potente que el anterior microprocesador.

Con el paso del tiempo, Intel incrementaba exponencialmente la potencia de sus microprocesadores, lo que a la misma vez su producción era más económica. Esto permitía la manufacturación de computadoras más económicas, como el Altair 8800, y el desarrollo del Sistema Operativo.

Motorola fue otra empresa que impulsó el desarrollo de los microprocesadores, cuyo gran impacto fue el uso de sus creaciones en las primeras PC’s que salieron al mercado, fabricadas por IBM. De manera simultánea, no solamente los microprocesadores se desarrollan a una manera veloz, sino también las memorias de los dispositivos.

Microprocesador
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/89/LGA_775.jpg

Por último, los microprocesadores, con el paso del tiempo hasta la actualidad, cumplen funciones muy complejas y son capaces de ejecutar procesos en paralelo, gracias al desarrollo de múltiples microprocesadores contenidos un una sola unidad de silicio, como también la reducción significativa de tamaño y consumo, lo que ha hecho posible su implementación en dispositivos móviles.

A continuación, se muestra este vídeo proporcionado con el canal History Channel sobre la historia de la computación:

Ley de Moore

La Ley de Moore, que fue promulgada en 1965 por Gordon Moore (exdirector de Fairchild Semiconductors, y posteriormente fundador de Intel) establecía que cada año en un trozo de silicio, la cantidad de transistores se duplicaría, como también su coste se reduciría a la mitad. Después, afirmó que el ritmo de desarrollo de los circuitos integrados bajaría; por lo tanto, incrementó el tiempo a 18 meses. 

Ley de Moore
Fuente: http://www.eyeintheskygroup.com/Azar-Ciencia/Tragamonedas-Maquinas-de-Casino/Ingenieria-Inversa-Capacidad-de-Computo-Descifrar-Randomizer-RNG-2_archivos/Ley-de-Moore-Transistores.gif

El Intel 4004 fue desarrollado en 1971, y es considerado el primer microprocesador comercial de la historia. Este contaba con 2.300 transistores de 10 ųm de tamaño y operaba a una velocidad de 740 kHz

Intel 4004
Fuente: http://regmedia.co.uk/2011/11/14/4004_die_large.jpg

El Intel 8080 fue desarrollado en 1974. Contaba con aproximadamente 6000 transistores de 6 ųm de tamaño y operaba a una velocidad de 2 MHz.

Intel 8080
Fuente: http://www.cpu-world.com/CPUs/8080/die/L_TI-TMS8080A.jpg

El Motorola 6800 fue desarrollado en 1974. Contaba con aproximadamente 4000 transistores de 6 ųm de tamaño y operaba a una velocidad de 1 MHz.

Motorola 6800
Fuente: http://www.cpu-world.com/CPUs/6800/die/L_AMI-S6800.jpg

El Intel 80286 fue desarrollado en 1982. Contaba con más de 134.000 transistores de 1.5 ųm de tamaño, operando a velocidades entre 6 a 25 MHz.

Intel 80286
Fuente: http://www.cpu-world.com/CPUs/80286/die/L_Fujitsu-MBL80286.jpg

El Intel 80386 fue desarrollado en 1985. Contaba con 275.000 transistores de 1.5 ųm de tamaño, operando a velocidades entre 12 a 40 MHz.

Intel 80386
Fuente: http://www.cpu-world.com/CPUs/80386/die/L_Intel-A80386DX-25.jpg

El Intel 80486 fue desarrolado en 1989. Contaba con más de 1.180.235 transistores de 1 ųm de tamaño, operando a velocidades entre 16 a 100 MHz.

Intel 80486
Fuente: http://www.cpu-world.com/CPUs/80486/die/L_Intel-A80486SX-33.jpg

El IBM PowerPC 601 fue desarrollado en 1993. Contaba con más de 2.800.000 transistores de 0.6 ųm de tamaño, operando a velocidades entre 50 a 80 MHz.

IBM PowerPC 601
Fuente: http://agaudi.files.wordpress.com/2009/01/0109-chip-j_x600.jpg

El Intel Pentium fue desarrollado en 1993. Contaba con más de 3.100.000 transistores de 0.8 ųm de tamaño, operando a velocidades entre 60 a 66 MHz. 

Intel Pentium
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5a/Intel_Pentium_P54C_die.jpg

El AMD K5 fue desarrollado en 1996. Contaba con más de 4.300.000 transistores de 350 nm de tamaño, operando a velocidades entre 75 a 133 MHz.

AMD K5
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0c/AMD_K5_die.JPG

El AMD K6 fue desarrollado en 1997. Contaba con más de 8.800.000 transistores de 350 nm de tamaño, operando a velocidades entre 166 a 300 MHz.

AMD K6
Fuente: http://koti.mbnet.fi/raukorpi/DieShots/AMD_K6_die.jpg

El Intel Pentium II fue desarrollado en 1997. Contaba con más de 7.500.000 transistores de 350 nm de tamaño, operando a velocidades entre 233 a 450 MHz.

Intel Pentium II
Fuente: http://regmedia.co.uk/2011/11/14/pentium_ii_die_large.jpg

El Intel Pentium III fue desarrollado en 1999. Contaba con más de 9.500.000 transistores de 250 nm de tamaño, operando a velocidades entre 400 MHz a 1.4 GHz.

Intel Pentium III
Fuente: http://www.cpu-zone.com/Pentium%20III/PENTIIIB.jpg

El Intel Pentium 4 fue desarrollado en el 2000. Contaba con más de 42.000.000 transistores de 180 nm de tamaño, operando a velocidades entre 1.3 a 2 GHz.

Intel Pentium 4
Fuente: http://techreport.com/r.x/p4-prescott/die-shot.jpg

El AMD Athlon XP fue desarrollado en el 2001. Contaba con más de 37.500.000 transistores de 180 nm de tamaño, operando a velocidades entre 1.3 a 2.3 GHz.

AMD Athlon XP
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/AMD_Athlon_XP_Barton_die.JPG

El AMD Athlon 64 fue desarrollado en el 2003. Destaca por ser el primer microprocesador de arquitectura x64 destinado al público en general. Contaba con más de 105.900.000 transistores de 130 nm de tamaño, operando a velocidades entre 2 a 2.6 GHz.

AMD Athlon 64
Fuente: http://i.neoseeker.com/neo_image/142883/article/a64-x2-4200/die.jpg

El Intel Core 2 Duo fue desarollado en el 2006. Tiene la caracteristica de ser uno de los primeros procesadores multinúcleo destinados al público en general. Contaba con más de 291 millones de transistores de 65 nm de tamaño, operando a velocidades entre 1.86 a 3.33 GHz.

Intel Core Duo
Fuente: http://infomars.fr/die/Yonah%20-%20Core%20Duo%20-%2065nm.jpg

El AMD Phenom fue desarrollado en el 2007. Contaba con versiones de 3 y 4 núcleos de procesamiento y 463 millones de transistores de 65 nm de tamaño, operando a velocidades entre 1.8 a 3.8 GHz. 

AMD Phenom
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/66/AMD_Phenom_die_equalized.png

El Intel Core Nehalem fue desarrollado en el 2008. Contaba con versiones de 2 y 4 núcleos de procesamiento y 731 millones de transistores de 45 nm de tamaño, operando a velocidades entre 1.86 a 3.2 GHz.

Intel Core Nehalem
Fuente: http://download.intel.com/pressroom/kits/corei7/images/Nehalem_Die_Shot_2.jpg

El AMD Phenom II fue desarrollado en el 2008. Contaba con versiones de 2, 3, 4 y 6 núcleos de procesamiento y 758 millones de transistores de 45 nm de tamaño, operando a velocidades entre 2.5 a 3.7 GHz.

AMD Phenom II
Fuente: http://techgage.com/reviews/amd/phenom_ii/am3/x6_1090t/amd_phenom_ii_x6_die_shot.jpg

El AMD Fusion APU fue desarrollado en el 2011. Tiene la característica de incluir una unidad de procesamiento gráfico (GPU) en el mismo encapsulado con una potencia considerable. Además, cuenta con versiones de 2 a 4 núcleos y 1.178 millones de transistores de 32 nm de tamaño, operando a velocidades entre 2.1 a 3 GHz.

AMD Llano APU
Fuente: http://images.anandtech.com/reviews/cpu/amd/llano/review/desktop/49142A_LlanoDie_StraightBlack.jpg

El Intel Core Haswell fue desarrollado en el 2013. Cuenta con versiones de 2, 4, 6 y 8 núcleos y 1.400 millones de transistores de 22 nm de tamaño, operandoa velocidades entre 1.9 a 3.5 GHz.

Intel Core Haswell
Fuente: http://www.extremetech.com/wp-content/uploads/2013/06/haswell-die-featured-640x353.jpg

Fuente - Cpu World

Clasificación de los circuitos integrados

Analógicos

Los circuitos integrados analógicos son aquellos que procesan datos con valores infinitos, es decir, reciben y transmiten "n" valores de voltaje e intensidad. Dentro de estos circuitos, encontramos osciladores, reguladores de voltaje y amplificadores. 

NE555
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/21/Signetics_NE555N.JPG

Uno de los circuitos integrados analógicos más conocidos y utilizados es el NE555, un oscilador que genera pulsos de corriente, ya sea mediante una única orden, o también mediante pulsos automatizados. 

Digitales

El circuito integrado digital es el más utilizado en todos los ámbitos de la electrónica, debido a que es capaz de operar entradas y salidas en 2 valores (0 y 1), donde 0 representa la ausencia de electricidad y 1 representa una constante eléctrica. Esto le otorga una fácil asignación de valores legibles para el ser humano, dependiendo de la cadena de binarios que se forme.

Hay muchas clases de circuitos integrados digitales; las más importantes son:

Circuito integrado de memoria

Los circuitos integrados de memoria son aquellos que son capaces de almacenar datos binarios mediante un proceso de escritura, esto, formando largas cadenas de bits que son posteriormente leídas por los dispositivos electrónicos. 

Memoria de acceso aleatorio (RAM)
Fuente: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjg2VNAqOn9vfPDkFy8yU22qLOa2pylde4PQq5Y2PRO_P3m8JpWvARN9W_quIMXWKN6DmAU9MYOlS2KYUFMs5ZDUy0Vb9IAq5kcgKP0KX3zC4G7-jFsTdiAB94jMTk5Mc8DuqLPQmWJBeZD/s1600/notebooksypcs-memoria-ram-tutorial-consejos-Cosas-que-saber-antes-comprar-memoria-RAM-RIMM-DIMM-SIMM-DDR-DDR2-DDR3-DDR4-GDDR5.jpg

Este tipo de circuitos ha exprimentado una evolución muy dramática, pasando de unos pocos kb con tasas de lectura y escritura muy reducidas,  hasta la actualidad, donde tenemos memorias que superan la barrera del Gb y gozan de una tasa de lectura y escritura muy altas, lo suficientemente veloces para transmitir datos en cuestión de milisegundos.

ASIC 

Un ASIC (Circuito Integrado de Aplicación Específica) es un circuito integrado especialmente diseñado para una tarea específica. Por lo tanto, estos circuitos poseen un rendimiento muy superior ante la tarea definida, a costa de su baja flexibilidad a procesos generales. Los ASIC pueden venir totalmente programados y diseñados por el fabricante, o también pueden ser programados por el cliente a su gusto (FPGA).

Cell Broadband Engine. Utilizado en la consola PlayStation 3
Fuente: http://tbreak.com/megamers/wp-content/5/files/cellawesome.jpg

Por ejemplo, los circuitos integrados que se encuentran en las consolas de videojuegos son consideradas ASIC's, esto debido a que su única tarea se reduce a la reproducción de contenido multimedia y modelado de escenarios de videojuegos. Como también, los procesadores encontrados en los smartphones son ASIC, ya que vienen integramente optimizados para correr aplicaciones en una plataforma especialmente diseñada para este dispositivo electrónico.

Procesador Apple A4. ASIC totalmente optimizado para la plataforma móvil iOS.
Fuente: http://images.appleinsider.com/ipad-a4-100127.png

FPGA

Los FPGA son circuitos integrados que vienen con la particularidad de ser programables a gusto del cliente, esto, para dar cumplimiento a diversos procesos que requieran ser solucionados, a costa de ser menos eficientes que un circuito ASIC. 

FPGA Altera
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d4/Altera_Flex_EPF10K20_20000_cell_FPGA.jpg

Los FPGA se utilizan mayormente en el procesamiento digital de señales, sistemas aeroespaciales, bioinformática y emulación de hardware de computadora, entre otros.

Microcontrolador

Un microcontrolador es un circuito integrado que alberga una unidad central de procesamiento, unidad de memoria, y unidad controladora de periféricos externos. Se puede decir que es una microcomputadora, debido a que alberga los componentes esenciales de ésta en un pequeño encapsulado de silicio.

Por lo general, los microcontroladores requieren ser programados por el usuario para ejecutar los procesos deseados. Debido a esto, las aplicaciones de un microcontrolador son inmensas, y quedan a diposición de la creatividad del usuario. Sin embargo, éstos no cuentan con una potencia de cálculo comparable a la de un procesador dedicado, debido a las limitaciones de espacio que presentan los microcontroladores. 

Microcontrolador PIC

Fuente: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjtKWnhZDBSpsAS7oh2A_bi3VyncowEBBbZcMrzEOzpO_0EqmV0TN6Pm1N6Hu73BAiSpCSzpx_fDTIUT2ZB2tv-OxiGKb8DukeMvMGshiqbsGRLhJc7_P_eHkqz3aav5LEBb07c1eC9m-Gy/s1600/pic16f877a.jpg

Los microcontroladores más utilizados son los PIC, como también los AVR, habitualmente encontrado en las plataformas Arduino.

Plataforma Arduino UNO con microcontrolador AVR
Fuente: http://david.cuartielles.com/b/wp-content/uploads/2010/10/ArduinoUnoFront_fxed.jpg

Microprocesador

Un microprocesador es el circuito integrado más complejo e importante de un dispositivo electrónico, debido a que es el encargado del procesamiento lógico de datos para la ejecución de programas.

Sus operaciones se ejecutan en un lenguaje de muy bajo nivel, limitándose a resolver operaciones básicas y de lógica aritmética.

Microprocesadores de la actualidad
Fuente: http://www.legitreviews.com/images/reviews/1060/intel_lynnfield_cpu.jpg

Este es uno de los circuitos que ha experimentado una evolución astronómica desde la fabricación de su primer ejemplar, el Intel 4004. A pesar de que su eficiencia no llega a ser comparable a la de un ASIC, se compensa con una potencia de cálculo muy elevada, tanto, que incluso en la actualidad se pueden albergar más de 2 microprocesadores en un circuito integrado, lo que implica que las aplicaciones puedan ser ejecutadas en paralelo, incrementando la eficiencia con la que es capaz de finalizar un proceso.

Ventajas

El circuito integrado ha traído consigo múltiples ventajas que se han ido perfeccionando a lo largo de los años. Estas ventajas han repercutido de manera significativa en todos los ámbitos de la sociedad, ya que ha hecho posible tareas que hace más de medio siglo eran impensables realizar.

Ventajas económicas

Las ventajas económicas se pueden evidenciar tanto de manera directa como indirecta. La investigación para la producción de circuitos integrados de una manera más rápida, como también la potencia de éstos suponen una ventaja directa, ya que al producir más chips en menos tiempo, abarata los costes de una producción en un determinado tiempo, como también la potencia de un chip hace posible que las tareas a ejecutar se hagan más rápido, lo que puede hacer que una empresa pueda ejecutar múltiples tareas en un lapso de tiempo muy corto. La eficiencia energética es una ventaja indirecta, ya que al consumir menos el chip, reduce el costo de la energía requerida por el usuario.

Ventajas sociales

Las ventajas sociales que aportan los circuitos integrados son variadas, incluso, se podría decir que han ocasionado un cambio drástico en la humanidad. Por ejemplo, el uso para aplicaciones científicas que requieran de un gran uso de potencia de cálculo ocasiona un avance muy rápido en todas las facetas investigativas. Como también, los circuitos integrados hicieron posible las telecomunicaciones, acortando la comunicación entre dos personas que podía llegar a tardar años, hasta milisegundos. 

Desarrollo socioeconómico del circuito integrado

El desarrollo del circuito integrado ha sido de gran influencia en la ingeniería y ha generado un gran impacto socio-económico debido a que ha facilitado muchas tareas cotidianas y profesionales. Este tema es relativamente nuevo, por ello se encuentra en constante desarrollo.

Además es considerado como uno de los pilares del desarrollo de la electrónica y la informática, ya que abarca el uso de un componente interno que es básico, y a la vez complejo, capaz de ejecutar procesos lógicos bajo la integración de transistores, resistencias y condensadores en un pequeño trozo de material semiconductor denominado el circuito integrado.

A lo largo de la historia, han surgido significativos cambios en la computación, desde la computación mecánica, pasando por la computación eléctrica, hasta la computación con microprocesadores actual. Esto significa que este campo evoluciona a un ritmo muy veloz, tanto, que a veces a muchas personas se les dificulta estar a la vanguardia tecnológica. En base a esto, lo importante es conocer y usar estas herramientas de una manera sabia.

En síntesis, hay avances científicos y socioeconómicos que se han hecho posible realizar gracias a los circuitos integrados, entre estos:

Exploración espacial, lo que ha expandido nuestro conocimiento sobre otros cuerpos celestes.

Estación Espacial Internacional
Fuente: http://g.cdn.mersap.com/exploracion-espacial/files/2013/06/bacterias-espaciales.jpg

Moldeado físico de partículas, haciendo posible validar hipótesis físicas y ejecutar simulaciones sobre la materia y su comportamiento en diversos ambientes difíciles de replicar por el ser humano.

Simulación de agujero negro y su incidencia sobre la materia
Fuente: http://hugoorell.files.wordpress.com/2008/09/simulacion-de-un-agujero-negro.jpg

Simulaciones nucleares, lo que ocasionaría que se restringiera el uso de bombas nucleares para pruebas bélicas, poniendo en riesgo múltiples ecosistemas terrestres, como también el perfeccionamiento de las plantas de energía nuclear.

Central de simulación nuclear
Fuente: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgXeJ16S9qzLR3itbzjxwGwt-_JqGvGo1qDPhr8tqVU3piYrYteX83CV477e3Bg-Ot59lXVIq9hirVfL6ZTNLKPrYE_21m_777t8sXHKeIsTEReaCEI0w41VpUpr567t1eVnWecVkYannTo/s1600/centralnuclear.jpg

Comunicaciones a gran escala, lo que haría posible que un mensaje entre dos personas ubicadas en lugares muy lejanos, llegara en cuestión de segundos en vez de meses.

Satélite de telecomunicaciones
Fuente: http://www.electronica-basica.com/images/satelite-espacial.jpg

Automatización industrial, lo que ocasionaría el incremento de la productividad industrial a gran escala.

Fabrica automatizada de automóviles
Fuente: http://www.ellatinodehoy.com/wp-content/uploads/2012/10/Auto-Kia.jpg

Robótica, facilitando múltiples labores riesgosas y tediosas que suele practicar el ser humano, ya sea con fines cívicos, económicos o militares.

ASIMO
Fuente: http://sites.psu.edu/jif5343/wp-content/uploads/sites/8913/2014/01/ASIMO-Honda-2.jpg

Electromedicina, facilitando las labores tediosas en operaciones complicadas de órganos vitales, como también la implantación de órganos y miembros potencialmente desarrollados basados en tecnología electrónica.

Resonancia magnética
Fuente: http://ulatina.ac.cr/wp-content/uploads/2010/12/sanpedro-bachillerato-ingenieria-electromedicina1.jpg

Desventajas

Obsolescencia programada

La obsolescencia programada es un término comúnmente utilizado para referirse a los dispositivos electrónicos que vienen pre-configurados para su inminente falla después de un tiempo determinado. Es muy común en la actualidad observar que muchos dispositivos empiecen a fallar en un breve periodo de tiempo, motivando al consumismo compulsivo y obligando al cliente adquirir otro producto similar o de la competencia. 

Obsolescencia programada
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Este problema es la base de múltiples problemas de mayor envergadura social, por ejemplo, ciertos residuos electrónicos no son reciclables o incluso, son altamente tóxicos para el medio ambiente; al desechar más dispositivos electrónicos, la basura electrónica crecerá de manera proporcional, y por lo general, esta basura tiende a ser desechada en los países en vías de desarrollo.

Basura electrónica
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La obsolescencia programada no sólo está motivada por la falla física de los dispositivos, sino también por la publicidad compulsiva que motiva al cliente a estar en la "vanguardia tecnológica", haciéndole creer que constantemente se encuentra atrasado tecnológicamente.

A continuación, un documental sobre la obsolescencia programada, proporcionado por el canal español RTVE: