Microprocesadores y bits

Salvo en el caso de que llevemos en contacto con la informática más de un par de décadas, seguramente los únicos microprocesadores que conozcamos sean los de 32 bits y, en los últimos tiempos, los de 64 bits (AMD Athlon/Phenom e Intel Core 2/i7/i5). Este número, el número de bits de un microprocesador, deriva del número de bits que es posible transferir en paralelo a través de su bus de datos. Desde que se presentase el Intel 80386, allá por el año 1985, todos los sistemas operativos y aplicaciones desarrollados para PC han sido diseñados para una plataforma de 32 bits hasta que, hace relativamente poco, se introdujeron los de 64 bits.

Los primeros PC, introducidos por IBM en 1981, usaban el microprocesador Intel 8086, con un bus de datos de 16 bits. Paralelamente a los PC aparecieron muchos otros ordenadores con microprocesadores de 16 bits, no necesariamente de Intel, de firmas hoy casi olvidadas como Commodore o Atari. Algunos de esos microprocesadores, como era el caso de Motorola 68k que usaba el Commodore Amiga original, se anunciaban como microprocesadores de 32 bits, pero en realidad tenían un bus de datos de 16 bits y la transferencia de datos de 32 bits se efectuaba mediante multiplexación, una técnica muy utilizada en diseños de la época.

Antes de que todos esos sistemas hiciesen su aparición, en la década de los 70 y a principios de los 80, los microprocesadores más usados eran los de 8 bits, presentes en todos los microordenadores: Sinclair Spectrum, Commodore 16/64, Amstrad CPC, Atari 400/800, MSX 1 y 2 y una larga lista más. En ReturnOK - La wiki sobre retroinformática se enumeran muchos de ellos. El microprocesador de 8 bits más utilizado era el Zilog Z-80 en sus múltiples versiones y velocidades.

¿Hubo vida antes de los microprocesadores de 8 bits? Incluso antes de que éstos vieran la luz en el diseño de ordenadores, los microprocesadores ya estaban presentes en las calculadoras. Seguramente el más conocido sea el Intel 4004, aunque ciertamente no fue el único. Con cuatro bits es suficiente para representar un dígito numérico en aritmética decimal codificada en binario (BCD, Binary Coded Decimal) y, en el diseño de una calculadora, todo lo que se necesita es trabajar con dígitos entre 0 y 9.

Acostumbrados a los microprocesadores de 32 y 64 bits, quizá nos sorprenda el hecho de que existieran microprocesadores con un bus de datos y registros internos de solamente 4 bits. Seguramente pensemos que éste sería el diseño más simple, pero no es así. Motorola diseño y fabricó en su momento un microprocesador, el MC 14500B, de un solo bit. Sí, un microprocesador con un bus de datos de 1 bit y registros internos de ese mismo tamaño. Se trataba de un procesador CMOS en un encapsulado de tan solo 16 patillas, con una frecuencia de funcionamiento de 1 Mhz y que ejecutaba una instrucción por ciclo. El repertorio de instrucciones con que contaba se componía de 16 operaciones: carga y almacenamiento de un dato (1 bit), operaciones lógicas AND, OR, NOT y XOR con y sin complemento y un par de instrucciones de salto. El bus del que se iban leyendo las instrucciones tenía un ancho de 4 bits y era independiente del bus de datos que, como se ha dicho, era de 1 bit. Como curiosidad, este microprocesador ni siquiera contaba con un contador de programa propio, siendo éste un elemento externo con el que se comunicaba a través de la señal de reloj. A pesar de que hoy nos parezca un diseño muy limitada, en la época en que se fabricó este microprocesador supuso un importante avance, ya que permitía sustituir a la lógica combinacional que, por entonces, se empleaba para controlar procesos.