Evolución en Familias de Microprocesadores

Intel 4004

El Intel 4004 fue lanzado por Intel en 1971 Fue diseñado por Marcian "Ted" Hoff y Federico Faggin de Intel, y Masatoshi Shima de Busicom.

Fue el primer microprocesador en un simple chip. Este chip de 4 bits de bus de datos, direcciona 32768 bits de ROM y 5120 bits de RAM, contenía 2.300 transistores que procesaban 108 kHz. Contaba con 46 instrucciones, donde el ciclo de instrucciones es de 10.8 microsegundos y 4k de espacio de almacenamiento. Posteriormente Intel lanzó el modelo 4004 al cual le agregó 14 instrucciones más y que tenía una capacidad de 8k de almacenamiento.

En los años 70 este procesador fue considerado uno de los primeros ordenadores domésticos de la historia y uno de los que mayor repercusión ha tenido a largo plazo, el Apple I de 1.976 y el Apple II de 1.977, además fue originalmente diseñado para la compañía japonesa Busicom para ser usado en su línea de calculadoras. El Intel 4004 fue el procesador central de la calculadora, Busicom 141-PF pensada para la oficina. El 4004 es un procesador que ofreció una potencia suficiente como para realizar operaciones matemáticas sencillas.

Calculadora Busicom 141-PF

Terminales del 4004

Este microprocesador estaba encapsulado en el formato Dual Inline Package (DIP) de 16 patas (ocho de cada lado). La distancia entre las patas es de 2,54 mm.

Las funciones de las 16 patas con las que se conecta el 4004 con el exterior son las siguientes:

PIN CONEXION DESCRIPCION1 D0 BUS DE DATOS

Todas las direcciones y datos de RAM y ROM pasan por estas líneas

2 D13 D24 D35 Vss Alimentacion- Referencia de tierra6 CLK phase1 Bus de control de reloj 17 CLK phase2 Bus de control de reloj 28 Sync-Out Bus de control de SincronismoSeñal de sincronismo generada

por el procesador. Indica el comienzo de un ciclo de instrucción.9 Reset Bus de control Reset Un "1" lógico aplicado en esta pata borra

todos los flags y registros de estado y fuerza el contador de programa (PC) a cero.

10 Test Bus de control comprobación La instrucción JCN verifica el estado de esta línea.

11 CM-ROM Control de salida de memoria12 Vdd Alimentacion La tensión debe ser de -15V +/- 5%13 CM-RAM3 Control de salida de memoria

Éstas son las señales de selección de banco para indicar a cuál RAM desea acceder el microprocesador

14 CM-RAM215 CM-RAM116 CM-RAM0

Instrucciones del 4004

Hay instrucciones de uno o dos bytes. Los primeros tardan 8 períodos de reloj (un ciclo de instrucción). Los segundos tardan 16 períodos de reloj (dos ciclos de instrucción).

MNEMONICO

DESCRIPCION

NOP No hace nada.

JCN

Invertir la condición de salto. Saltar si el acumulador es cero. Saltar si el acarreo vale uno.  Saltar si la pata TEST está a cero.

FIM Cargar el dato (ocho bits) en los registros.SRC Enviar la dirección a la ROM y a la RAM en los tiempos

del ciclo de instrucción.FIN Carga en los registros el dato de ROM apuntado por el par

de registros cero.JIN Salto indirecto según el par de registros.JUN Salto incondicional a la dirección de ROM.JMS Salvar el viejo valor del contador de programa y saltar a

la dirección de ROM.INC Incrementar el contenido del registro.ISZ Incrementar el registro. Si el resultado no es cero, saltar a

la dirección dentro de la misma ROM que contiene esta instrucción ISZ.

ADD Sumar el registro al acumulador con acarreo.SUB Restar el registro del acumulador con préstamo.LD Cargar el acumulador con el contenido del registro.

XCH Intercambiar los contenidos del acumulador y el registro.BBL Retornar de subrutina y cargar el dato en el acumulador.LDM Cargar el dato en el acumulador.

Intel 8008

En el año 1972 apareció el primer microprocesador de 8 bits, el 8008también diseñado por Intel, este tiene una doble capacidad paraprocesar datos, más memoria, etc.

El 8008 implementó un conjunto de instrucciones diseñado por laCorporación Datapoint la cual tenía en mente hacer terminales de CRT programables.

La Micral fue la primera computadora comercial basada en un microprocesador, el Intel 8008.

Scelbi anunció la computadora 8H, la primera computadora comercial anunciada en Estados Unidos basada en el microprocesador Intel 8008.

Scelbi 8H

El i8008 emplea direcciones de 14 bits, pudiendo direccionar hasta 16 KB de memoria (65536 posiciones de memoria), trabaja a una frecuencia de 0.5 MHz. El circuito integrado del i8008, limitado por las 18 patillas de su encapsulado DIP, tiene un un bus compartido de datos y direcciones de 8 bits, por lo que necesita una gran cantidad de circuitería externa para poder ser utilizado. El i8008 puede acceder a 8 puertos de entrada y 24 de salida.

PIN CONEXIÓN DESCRIPCION1

1Vdd Alimentación

2 D7 Bus de datos3 D6 Bus de datos4 D5 Bus de datos5 D4 Bus de datos6 D3 Bus de datos7 D2 Bus de datos8 D1 Bus de datos9 D0 Bus de datos10 Interrupt Bus de control de interrupción11 Ready Bus de control de preparado12 Phase1 Bus de control de reloj 113 Phase2 Bus de control de reloj 214 Sync Bus de control de sincronismo15 S0 Bus de control de señal de estado16 S1 Bus de control de señal de estado17 S2 Bus de control de señal de estado18 Vcc Alimentación

Conjunto de registros del 8008

El 8008 tiene una pila interna de 8 posiciones para almacenar las direcciones de retorno en el caso de llamadas a subrutina. Tiene 4 indicadores (o flags): Carry, Sign, Parity y Zero (C, S, P, Z).

CLASIFICACION REGISTRO LONGITUD EN BITSAcumulador A 8

Registro de uso general

B 8C 8D 8E 8H 8L 8

Contador de programa PC 14

Conjunto de instrucciones del 8008

INSTRUCCION DESCRIPCIONMover dato MOV, MVIIncrementar INRDecrementar DCREntrada de Port INSalida de Port OUTSaltos JMP, JNC, JNZ, JP, JPO, JC, JZ, JM, JPELlamadas CALL, CNC, CNZ, CP, CPO, CC, CZ, CM, CPE

Retornos RET, RNC, RNZ, RP, RPO, RC, RZ, RM, RPEAritmética y lógica ADI, ADD, ACI, ADC, SUI, SUB, SBI, SBB, ANI, ANA, XRI, XOR,

ORI, ORA, CPI, CMPRotar acumulador RLC, RRC, RAL, RAR

Intel 8086

El diseño de Intel 8086 tenía como principal objetivo seguir la línea y mantener retro-compatibilidad con los chips 8008, 8080 y 8085, de este modo los programadores no debían editar o rehacer código. Stephen P. Morse, principal arquitecto del proyecto 8086, comentó que las instrucciones en el nuevo diseño de Intel tendrían mejor relación con algunos lenguajes de más alto nivel de la época (como Pascal) y no tanta implicancia con el compilador.

La verdadera identidad del 8086 se establece en sus registros y buses, tanto interno como externo de 16 bits, lo que permite un direccionamiento I/O de 64 KB (216 = 65.536), mientras el bus externo de 20 bits permitía un direccionamiento físico de 1 MB.

Sin embargo, también existieron clones de 8086, estos nacieron en la ex Unión Soviética gracias el espionaje industrial y la ingeniería inversa. El clon ruso de Intel 8086 era denominado K1810BM86, que además era compatible con los 40 pines y set de instrucciones del original. La necesidad de proveer de procesadores a los computadores de la Unión Soviética los llevó a implementar su propia solución de chip, diseño de circuitos y bus de datos independientes al producto original de Intel.

La herencia del 8086 perdura en el conjunto de instrucción básico de los computadores personales y servidores de hoy. El 8086 también prestó sus últimos dos dígitos a posteriores versiones extendidas de diseño, tales como Intel 286 y el Intel 386, todas las cuales eventualmente serían conocidas como la familia x86.

Los registros del 8086 estaban divididos en dos secciones principales, de propósito general y de índice.

AX Registro acumulador Dividido en AH / AL. Sus principales funciones eran generar código de máquina, operaciones de aritmética- lógica y transferencia de datos, multiplicación y división, salidas y entradas.

BX Registro base de direccionamiento Dividido en BH / BL.CX Registro contadorDividido en CH / CL. Su objetivo era iterar segmentos de código,

repetir operaciones y contar bits.DX Registro de datosDividido en DH y DL.

Junto con AX se concatenan operaciones MUL y DIV en un registro de 32-bit, también especificaba puertos en algunas operaciones de entrada/salida.

SI Registro índiceUsado de puntero para ciertos datos y como fuente para ciertas instrucciones de procesamiento.

DI Indice destinoCumple el mismo objetivo de SI con un offset distinto (SS).BP Puntero base Usado para acceder a parámetros pasados vía pila.SP Puntero de Pila Siempre apunta al primer item de una pila.

Luego tenemos los registros bandera, de segmentos y apuntador de instrucciones. Cada uno de ellos cumplía funciones muy específicas, como conocer el estado del procesador luego de haber realizado una operación (banderas) o acceder a los valores alojados en memoria (segmentos) aunque también se podían almacenar en aquellos registros.

Uno de los inconvenientes del bus de datos del 8086, era que estaba multiplexado (dividido en varias señales) con el bus de direccionamiento, limitando el rendimiento final especialmente en aquellos procesos de 8 bits.

Pines

El sistema de entradas y salidas del microprocesador 8086 está diseñado en el formato DIP (Dual Inline Package), que consiste en 40 patas (o pines), 20 en cada lado separadas entre sí por 2,54 mm. Cada uno de los pines cumple con una función específica.

PIN CONEXIÓN DESCRIPCION1 GND2 AD14 Bus de direcciones3 AD13 Bus de direcciones4 AD12 Bus de direcciones5 AD11 Bus de direcciones6 AD10 Bus de direcciones7 AD9 Bus de direcciones8 AD8 Bus de direcciones9 AD7 Bus de direcciones y datos10 AD6 Bus de direcciones y datos11 AD5 Bus de direcciones y datos12 AD4 Bus de direcciones y datos13 AD3 Bus de direcciones y datos14 AD2 Bus de direcciones y datos15 AD1 Bus de direcciones y datos16 AD0 Bus de direcciones y datos17 NMI Entrada de interrupción no enmascarable18 INTR Entrada de interrupción enmascarable19 CLK Entrada de reloj generada por el 828420 GND Masa21 RESET Para inicializar el 808822 READY Para sincronizar periféricos y memorias lentas23 /TEST

24 /INTA El 8088 indica que reconoció la interrupción25 ALE Cuando está uno indica que salen direcciones por AD, en

caso contrario, es el bus de datos26 /DEN Data enable: cuando vale cero debe habilitar los

transceptores 8286 y 8287 (se conecta al pin de “output enable”), esto sirve para que no se mezclen los datos y las direcciones

27 DT/R Data transmit/receive: se conecta al pin de dirección de los chips recién indicados

28 IO/M Si vale 1: operaciones con ports, si vale 0: operaciones con la memoria

29 /WR Cuando vale cero hay una escritura30 HLDA Hold Acknowledge: el 8088 reconoce el HOLD31 HOLD Indica que otro integrado quiere adueñarse del control de

los buses, generalmente se usa para DMA o acceso directo a memoria

32 /RD Cuando vale cero hay una lectura33 MN/MX Cuando esta entrada está en estado alto, el 8088 está en

modo mínimo, en caso contrario está en modo máximo34 /SSO Junto con IO/M y DT/R esta salida sirve para determinar

estados del 808835 A19/S6 Bus de direcciones/bit de estado36 A18/S5 Bus de direcciones/bit de estado37 A17/S4 Bus de direcciones/bit de estado38 A16/S3 Bus de direcciones/bit de estado39 A15 Bus de direcciones40 Vcc +5v

Intel 8088

Los Intel 8088 fue presentado en 1979, fueron usados en el ordenador personal de IBM original, está basado en los Intel 8086 ya que es su derivado, internamente es igual, solo varia en el bus de datos externo que es de 8 bits. Puede direccionar hasta 1 Megabyte de memoria y tiene una velocidad de reloj de 4,77 MHz hasta 14MHz.

El 8088 al poseer un bus de 8 bits en vez de 16, convirtiéndose en el más barato y obteniendo mejor respaldo en el mercado.

El 12 de agosto de 1981 IBM lanzó al mercado la primera PC de la historia. Aunque no fue un producto muy exitoso cuando salió a la venta, fue la plataforma personal más aceptada en todo el

mundo. Esta computadora incluía un procesador Intel 8088 y trabajaba a 4.77 MHz, tenía incorporado 16 Kb de RAM expansibles a 256 Kb y un sistema operativo llamado DOS 1.0.Para los usuarios tradicionales de computadoras personales (principalmente estudiantes y científicos), la IBM PC no fue gran cosa. Sin embargo tuvo muchísimo éxito debido a la importancia que tenía, ya que fue el puntapié inicial que permitió el actual desarrollo de la computación.

Intel 80286

El Intel 80286, conocido también como i286, es un microprocesador de 16 bits de la familia x86, que fue lanzado al mercado pon Intel en 1982. Cuenta con 134.000 transistores, alcanzo hasta 25 MHz de reloj. Su zócalo es Plastic leaded chip carrier (PLCC) de 68pines.El rendimiento del 80286 era por ciclo de reloj es más del doble que el de sus predecesores, el Intel 8086 y el Intel 8088). De hecho, el aumento del rendimiento por ciclo de reloj puede ser el mayor entre las diferentes generaciones de procesadores x86.El procesador 80286 es totalmente compatible con el 8088 y 8086, compartiendo el mismo conjunto de instrucciones que estos últimos. La diferencia entre el 80286 y los anteriores radica en el tipo de trabajo que este procesador puede realizar, puesto que permite trabajar en dos modos distintos y conseguir la multitarea. Puede trabajar de modo real exactamente igual al 8088 y 8086, direccionando como máximo 1 Megabyte, y en modo protegido, reservando memoria para distintos programas de manera que puede ejecutar varios programas al mismo tiempo. La velocidad de este procesador está comprendida entre 8 MHz y 16 MHz, pudiéndole añadir un coprocesador matemático 80287 de manera que la rapidez en el cálculo sea considerable.

La famosa referencia de Bill Gates sobre el 80286 como un "chip de cerebro muerto", puesto que estaba claro que el nuevo ambiente de Microsoft Windows no podría correr múltiples aplicaciones MS-DOS con el 286.

80386

Intel 80386

Fue diseñado y fabricado por Intel apareciendo en el año de 1985, se amplían los buses de datos, el número de líneas de las direcciones y el tamaño de los registros de 32 bits. Esta ampliación es el incremento en la memoria RAM, que puede direccionar 4Gb. Además, incorpora un nuevo modo de operación (el modo real virtual del 8086, lo que permite tener varias sesiones 8086 trabajando simultáneamente).

El 80386 posee 2.750.000 transistores CMOS y trabaja con un reloj de 16-33 MHz, según el modelo. Sus conexiones son de 1.5 µm. Es decir, mientras el número de transistores se ha duplicado, el tamaño del µP ha aumentado tan solo en 50%.

El 386 puede ejecutar instrucciones de unos 8086 o 8088 en modo real pero en menos ciclos de reloj. El 386 fue tan eficiente como el 286 para ejecutar instrucciones, lo cual significa que el realizar una operación se tomaba aproximadamente 4.5 ciclos de reloj. Por lo tanto en rendimiento puro el 286 y 386 se parecen por trabajar igual en las mismas velocidades de reloj. Sin embargo el 386 ofreció un mayor rendimiento de otra manera, principalmente debido a que podía manejar más software y una extraordinaria unidad de manejo de memoria expandida. El 386 puede cambiar hacia un modo protegido con un software de control, sin necesidad de reiniciar el sistema. Una capacidad que lo hace usar el modo protegido de modo más práctico. En suma el 386 tiene un nuevo modo llamado: Modo real virtual, el cual le permite correr simultáneamente varias instrucciones de modo real en modo protegido. Probablemente las características más importantes de este procesador son sus diferentes modos de operación disponibles, los cuales son: Modo real, Modo protegido y Modo virtual.

El modo real en un procesador 386, así como su antecesor funciona de la misma manera que el 8088, solo cambia en su velocidad.

El modo protegido del 386 es totalmente compatible con el 286, entendiéndose como compatible, que el software que trabaja con el 286, funciona correctamente en el 386. El modo protegido para estos procesadores a menudo es llamado su “modo nativo de operación “, porque estos procesadores fueron diseñados para sistemas operativos avanzados tales como OS/2 y Windows NT, los cuales corren solo en modo protegido.

El modo virtual del 386 es nuevo. En este modo el procesador puede correr con protección de memoria mientras simula una operación en modo real de 8086. Una PC con procesador 386 tiene la capacidad de simular múltiples PCs, con un software de manejo apropiado, el 386 puede crear varias particiones de memoria, cada una de estas conteniendo todos los servicios de dos y cada una funcionando como si fuera una sola PC. Estas particiones a menudo son llamadas máquinas virtuales.

AMD 80386

El microprocesador Am386 fue lanzado al mercado por AMD. Era un procesador con características semejantes al Intel 80386 y compatible 100% con este, en menos de un año se vendieron millones de unidades y esto posiciono a AMD como un competidor de Intel, siendo más que solo la segunda fuente de microprocesadores x86 (En ese tiempo llamada la familia 8086).

Mientras que el diseño de Intel 386 llegaba a los 33 MHz, AMD lanzo una versión de 40MHz para ambos de sus microprocesadores 386DX y 386SX, extendiendo el tiempo de vida de la arquitectura.

El 386 es de 32 bits, el 386 SX es de 32 bits internamente pero de 16 en el bus externo, lo que le hace hasta un 25% más lento que el original, conocido como DX. Lo curioso es que el original, el 38, sea el más potente. La versión SX fue sacada por Intel siguiendo una táctica comercial típica en esta empresa: Dejar adelantos tecnológicos en reserva, manteniendo los precios altos, mientras se sacan versiones reducidas (SX) a precios más bajos.

80486

Intel 80486

Son una familia de microprocesadores de 32 bits con la arquitectura x86 diseñado por Intel en 1989. Incorpora el coprocesador matemático 80387.

Las velocidades de reloj para los i486 eran de 16 MHz, 20 MHz, 25 MHz, 33 MHz, 40 MHz, 50 y 66 MHz (con duplicación del reloj), 75 MHz (con triplicación del reloj) y 100 MHz El microprocesador 80486 estaba compuesto por 1200000 transistores CMOS, con conexiones de 1µm lo que producía que el microprocesador tuviera una dimensión de 167 mm2.

La diferencia principal es que los 486 tienen un conjunto de instrucciones que están optimizadas y una unidad de interfaz de bus mejorada. Estas mejoras hacen que los 486 sean el doble de rápidos que un 386 a la misma velocidad de reloj. Los i486 son muy similares a sus predecesores, los Intel 80386. La diferencias principales son que los i486 tienen un conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante y un caché unificado integrados en el propio circuito integrado del microprocesador y una unidad de interfaz de bus mejorada.

Algunos de los procesadores 486 ya llevaban cuatro años en el mercado, sin embargo, quien tenía uno podía considerarse como un semidios caminando sobre la tierra; teniendo en

cuenta lo pesadas que eran las aplicaciones de ese entonces: DOS como sistema operativo y a Windows 3.1 como entorno. Pero Intel que en ese tiempo enfrentaba una competencia mucho más dura frente a alternativas como : IBM, AMD, Cyrix,etc.Según Intel aquellos usuarios con un sistema 486 podían colocar un procesador OverDrive y alcanzar un rendimiento muy similar al de los procesadores Pentium. Lamentablemente el diseño OverDrive fue víctima de múltiples problemas de compatibilidad, afectando su rendimiento final. Las alternativas presentadas por AMD Y Cyrix ofrecían un rendimiento y había circunstancias en las que incluso un 486DX podía vencer un OverDrive.

AMD 80486

El microprocesador Am486 fue producido por AMD en los años 1989. Este fue compatible con su gemelo Intel 80486.Los primeros chips de AMD 486 fueron reemplazados por los de Intel, pero AMD duplicó la velocidad del reloj, corriendo a 3.3 voltios. Con las velocidades más altas de reloj AMD proveyó un desempeño superior a muchos de los primeros Pentium, especialmente los de Pentium 60 y 66 MHz.

Los chips de AMD igualaban el desempeño de los de Intel en una base de ciclo por ciclo.Am486 fue utilizado en numerosos equipos OEM e incluso por Compaq probando su popularidad. Pero nuevamente se trataba de un clon de la tecnología Intel; y a medida que los ciclos de la industria de las PCs se acortaban, seguir clonando productos Intel era una estrategia cada vez menos viable dado que AMD siempre estaría tras Intel.

Intel Pentium

Intel Pentium apareció en 1993 en frecuencias de trabajo de 60 y 66 MHz, llegando a ser cinco veces más potente que un 80486, contiene 3.100.000 transistores, cache interno de 8 KiB para datos y 8 KiB para instrucciones. Los procesos los realiza entre 8 a 25µm, el nombre del núcleo es: P5, P54, P54C8, P55C y Tillamook. Su zócalo contiene socket 7, 321 pines y es de tipo ZIF.Formo parte de la quinta generación de microprocesadores con arquitectura x86 producidos por Intel Corporation.Pentium también fue conocido por su nombre clave P54C y con la aparición de este procesador se llevó a cabo un movimiento económico impresionante, acabando con la competencia, que producían los procesadores equivalentes, como es el 80386, 80486 y sus variaciones o incluso NPUs.

Mientras que el 80386 y 80486 tiene una unidad de ejecución, el Pentium tiene dos, pudiendo ejecutar dos instrucciones por ciclo de reloj con sus correspondientes cálculos, también tiene dos unidades aritmético lógicas (ALU).Más adelante aparecieron los procesadores de esta primera generación de Pentium a 75, 90, 100 y 133 MHz en Pentium Pro llegando a los 200 MHz.

AMD K5

Es un microprocesador tipo x86, rival directo del Intel Pentium. Fue el primer procesador propio que desarrolló AMD.en 1995. zK5 ofrece unas prestaciones algo mejores que las del Pentium Classic en manejo de enteros y una mejor relación calidad/precio, convirtiéndolo en la mejor opción para tareas de oficina.

Optimizado para ejecutar instrucciones de 16 y 32 bits. Utiliza el socket 7. Dispone de una caché de instrucciones de 16Kb, y 8Kb.

para los datos. Trabaja a 3,52 voltios y algunos a doble voltaje. Están fabricados con tecnología de 0,35 micras. Incorpora 4,3 millones de transistores.

El procesador AMD-K5 utiliza un desarrollado de manera independiente "superescalar RISC de diseño" El diseño proviene de una rica historia de experiencia en la tecnología RISC y x86, proporcionando una base sólida para su desarrollo. Esta arquitectura superescalar incorpora la siguiente tecnología: arquitectura de caché mejorada, la predicción de saltos, con ejecución especulativa, un núcleo superescalar RISC, la ejecución fuera de orden, y cambiar el nombre de registro.El procesador AMD-K5 se implementa fuera de la orden de ejecución, para eliminar los retrasos debido a las dependencias de la tubería. Cada unidad de ejecución tiene dos estaciones de reserva que mantienen ROP antes de la ejecución (con excepción de la FPU, que tiene una estación de reserva).

AMD K6

El procesador AMD K6 fue lanzado por AMD en 1997, tiene instrucciones MMX, es el procesador superior para Windows. Diseñado para un rendimiento de vanguardia tanto para software de 16 bits como para 32 bits, el procesador AMD K6 proporciona un rendimiento de sexta generación que compite con el procesador Pentium II. Además, el AMD-K6 ejecuta instrucciones de altas prestaciones del estándar industrial MMX, permitiendo un nuevo nivel de rendimiento acelerado en multimedia. AMD diseñó el procesador AMD K6 para adecuarse a la infraestructura del Socket 7, de bajo costo y gran volumen. Como resultado: los fabricantes y revendedores de PC pueden tener mayor velocidad de acceso al mercado con soluciones de precio conveniente, y entregar sistemas con una fácil perspectiva de actualización hacia futuros miembros de la familia de alto rendimiento AMD-K6. El procesador AMD-K6 se fabrica utilizando la tecnología de AMD de cinco capas metálicas de 0,35 micrones en sus instalaciones

AMD K6 con Instrucciones MMXCaracterísticas Beneficios

Basado en la avanzada microarquitectura AMD superescalar RISC86 de 6 instrucciones.

Rendimiento de 6ta generación, que compite con el Pentium II.Ofrece la mejor relación precio/rendimiento para procesadores x86 de 6ta generación.

Ejecuta instrucciones de altas prestaciones del estándar industrial MMX

Acelera la ejecución de aplicaciones multimedia emergentes.

Compatibilidad con sockets

Potencia los diseños existentes para acelerar eltiempo de llegada al mercado.Infraestructura de gran volumen con múltiples proveedores.Saca ventaja de la infraestructura de bajo costo.

Compatibilidad con Microsoft Windows y con elconjunto de instrucciones x86

Ofrece fácil acceso a toda la base ya instalada de Software y sistemas operativos x86.

Evolución hacia la más avanzada tecnología de punta AMD de 0.25 micras.

Ofrece los cimientos para un mejor rendimiento basado en el continuo perfeccionamiento del proceso tecnológico.

AMD K6-2

El K6-2 fue el primer procesador de AMD en introducir un conjunto de instrucciones de coma flotante SIMD que podía mejorar sustancialmente el rendimiento de las aplicaciones 3D. Casi todos los K6-2 fueron diseñados para utilizar placas madre de 100 MHz con socket Súper 7, esto proporcionó un alza importante en el rendimiento del sistema. Rápidamente en la carrera del K6-2, el modelo K6-2 300 MHz fue el mejor en ventas. Se estableció una excelente reputación en el mercado y compitió ferozmente con el Intel Celeron 300A en el mercado doméstico.

Las características de K6-2:- Instrucciones: MMX, 3DNow!- Front Side Bus: 66 y 100 MHz.- VCore: 2.2v- Frecuencia de la CPU: 233, 266, 300, 333 y 350 MHz.

Para las personas que deseen tener un máximo rendimiento, con una PC a precio razonable, con la libertad de usar herramientas de ofimática y navegar por Internet entre otras cosas. Resultó ser una alternativa para muchos usuarios en cuanto a los excesivos precios de su competidor.

AMD Athlon XP

El  nuevo diseño del Athlon XP consume un 20% menos de energía, lo que le lleva a disipar bastante menos calor, solventando momentáneamente el problema de sobrecalentamiento de su antecesor Athlon K7, todo ello a pesar de seguir siendo fabricado a 0.18 micras. A partir del modelo 2200+ (incluido), se fabrican a 0.13 micras y el core se llama Thoroughbred. Otra novedad es la inclusión de un diodo térmico, que evita que nuestro procesador se queme si se sobrepasa la temperatura permitida, cortando la corriente. Esto ya estaba incluido en los Pentium III hace algún tiempo.

El procesador AMD Athlon XP con la arquitectura QuantiSpeed es el motor de las plataformas informáticas de la próxima generación: ofrece mayor rendimiento para aplicaciones punteras y una extraordinaria experiencia informática. Este procesador ha sido diseñado para satisfacer las altas exigencias del software más avanzado en equipos de sobremesa de alto rendimiento. AMD ofrece un rendimiento de alto nivel al aumentar la cantidad de trabajo realizada por ciclo del reloj y al mejorar al mismo tiempo la frecuencia de funcionamiento.

El procesador AMD Athlon XP ofrece resultados rápidos al trabajar con soportes digitales tales como archivos de sonido, vídeo e imágenes. El procesador AMD Athlon XP proporciona una calidad extraordinaria, casi a tiempo real, en aplicaciones de voz, vídeo y CAD/CAM como resultado de funciones tales como una memoria caché más amplia, la tecnología profesional 3DNow! y la innovadora arquitectura QuantiSpeed, que incorpora el motor de coma flotante superconductor x86 más poderoso del mercado. AMD Athlon XP proporciona una apasionante experiencia en Internet, con un streaming de sonido y vídeo más fluido.

El procesador AMD Athlon XP ofrece un rendimiento convincente con Microsoft Windows XP, así como un rendimiento extraordinario con las versiones anteriores de Windows ofreciendo una excelente compatibilidad con el sistema operativo. AMD han prestado su potencia a algunos de los PC para aplicaciones Windows más fiables, aumentando la productividad y la satisfacción del consumidor.

AMD Sempron

El Microprocesador Sempron es uno de los más utilizados actualmente, posee un costo económico comparado con la tecnología que ofrece es de 64 bits. Son la competencia de la gama económica de Intel los Celeron D. La revisión E en la línea de los microprocesadores Sempron Socket 754 son los que admiten tecnologia 64 bits, no obstante los Athlon 64 son los que están totalmente preparados. Es importante el zócalo no es lo mismo un Sempron 754 que el 462.

El procesador AMD Sempron ofrece el mejor desempeño al ejecutar las aplicaciones del hogar y de negocios que más necesitas, ofreciendo gran rendimiento de productividad. Entre las funciones que te ofrece el procesador AMD Sempron, se incluyen la tecnología AMD64, la tecnología HyperTransport, hasta 256 KB de cache de alto rendimiento total, un enlace de 16/16 bits a una velocidad de hasta 1600 MHz, full duplex y un controlador de memoria DDR integrado.

Con 35 años de experiencia en diseño y manufactura, y más de 240 millones de procesadores de PC vendidos, puedes confiar en AMD para proporcionarte soluciones confiables para tu hogar o tu negocio.

- Rendimiento al alcance de tu bolsillo* El procesador AMD Sempron ofrece el mejor rendimiento en su categoría para las aplicaciones del hogar y de la oficina que más usas y necesitas.* El procesador AMD Sempron te permite disfrutar de una excelente experiencia en Internet, con una reproducción óptima de sonido y video.* El procesador AMD Sempron te ahorra tiempo y esfuerzo al permitir que tu sistema arranque y cargue tus aplicaciones más rápidamente.

Características:

* Tecnología AMD64.* Tecnología HyperTransport.

* Hasta 256 KB de cache de alta velocidad y alto rendimiento.* Un enlace de 16/16 bits a una velocidad de hasta 1600 MHz, full dúplex.*Controlador de memoria DDR integrado en ciertos modelos.* Seguridad incorporada con la función de Protección Avanzada contra Virus.

AMD Turion

El procesador AMD Turion 64 fue presentado por AMD en el año 2005. Es una versión de consumo bajo del procesador AMD. Se presentan en dos series: ML con un consumo máximo de 35 W y MT con un consumo de 25 W.Es compatible con el Socket 754 de AMD y dispone de 512 o 1024 kB de cache L2 y controlador de memoria de 64 bit integrado.

AMD presenta la tecnología AMD Turion 64 mobile para notebooks y el procesador de doble núcleo AMD Athlon 64 X2 para PCs de escritorio.

AMD presenta el procesador con más alto rendimiento del mundo para servidores y estaciones de trabajo 1-8P x86.

El procesador gráfico ATI GPU aparece dentro de la Microsoft Xbox 360, revolucionando el juego en alta definición.

Sus características:

Frecuencia de CPU: 1.6 a 2.4 GHz. Frecuencia de FSB: 1600 MT/s Procesos: 0,095 µm. Conjunto de instrucciones: AMD64.

AMD Phenom

Diseñados para ofrecer un verdadero rendimiento de cuatro y tres núcleos, basados en la microarquitectura K10, los procesadores AMD Phenom demuestran su velocidad a través de avanzadas operaciones multitarea, productividad crítica de negocios, diseño y modelado visual avanzados, juegos extremos y medios digitales visualmente sorprendentes.

Estos microprocesadores cuentan con tres núcleos (en realidad cuatro, con uno de ellos desactivado) y AMD afirma que mejoran el rendimiento hasta en un 30% respecto a un microprocesador AMD de doble núcleo a igual frecuencia, otorgándole al usuario una mejor experiencia de Alta definición (HD) con soporte para los más recientes y exigentes formatos, incluyendo VC-1, MPEG-2 y H.264 en un PC del mercado masivo.

Fueron apareciendo diferentes tipos como: Phenom 9500 (2.2Ghz), Phenom 9600 (2.3Ghz), posteriormente apareció el Phenom 9600 Black Edition el cual es un Phenom 9600 (2.3Ghz) pero con multiplicador desbloqueado. Pasó el tiempo y comenzaron a aparecer rumores de nuevos modelos de procesadores Phenom, es el caso del Phenom 9900 (2.6Ghz), un procesador que hasta el día de hoy no se encuentra en tiendas, al igual que el Phenom 9700 (2.4Ghz).

Intel Pentium II

Pentium II fue introducido en 1997 por Intel, es un microprocesador con la arquitectura x86. En este diseño se mejoro el rendimiento en la ejecución de código de 16 bits, añadir el conjunto de instrucciones MMX y eliminar la memoria caché de segundo nivel del núcleo del procesador, colocándola en una tarjeta de circuito impreso junto a éste.

Contiene 7.5 millones de transistores e incorpora la tecnología Intel MMX diseñada para procesar eficientemente audio, video y gráficos. Está dedicado para ordenadores de sobremesa de alta gama, workstations y servidores.

Dentro de sus características:- Tecnología: 0.35 micras.- Frecuencia de reloj: 233-400 MHz.- Cache: 512 KL2.- Ancho del bus de sistema: 64 bits, bus de cache.- Ancho del bus de datos: 64 bits.- Memoria direccionable: 64 Gigabytes.- Memoria virtual: 64 Terabytes.

Como novedad respecto al resto de procesadores de la época, el Pentium II se presentaba en un encapsulado SEC, con forma de cartucho. El cambio de formato de encapsulado se hizo para mejorar la disipación de calor. Este cartucho se conecta a las placas base de los equipos mediante una ranura Slot 1.

Intel Pentium III

Pentium III es un microprocesador de arquitectura i686 fabricado y distribuido por Intel; el cual es una modificación del Pentium Pro. Fue lanzado en 1999. Su número de transistores es de 28 millones, la frecuencia de reloj es 800 MHz, ancho de bus de 32 bits y 100 MHz de frecuencia de bus. Las primeras versiones eran muy similares al Pentium II, siendo la diferencia más importante la introducción de las instrucciones SSE.Con la tecnología SSE, los microprocesadores x86 fueron dotados de 70 nuevas instrucciones y de ocho registros nuevos (del xmm0 al xmm7). Estos registros tienen una extensión de 128 bits(es decir que pueden almacenar hasta 16 bytes de información cada uno). A diferencia de su antecesor, MMX, la utilización de SSE no implicaba la inhabilitación de la unidad de coma flotante (FPU en inglés) por lo que no era necesario habilitarla nuevamente, lo que significaba para MMX una significativa pérdida de velocidad.

Existen tres versiones de Pentium III: Katmai, Coppermine y Tualatin.

Katmai :

Se mejoro el controlador del caché L1, aumentando el desempeño. Los primeros modelos tenían velocidades de 450 y 500 MHz. Introduciendo los modelos de 550 MHz y de 600 MHz. Antes de la salida del Coppermine, salieron versiones de 133 MHz de Bus.

Coppermine :

Esta versión tenía memoria caché L2 de 256 KiB integrada, lo cual mejoró significativamente el rendimiento en comparación con Katmai. Intel lanzó los modelos operando a 750, 800, 850, 866, 933 y 1000 MHz junto con ambos slotsLa primera generación de la consola Xbox usa este procesador en una versión más estable de 733 Mhz, con 128 KiB de cache L2 acondicionado para un uso de la GPU Y de acceso a sistema mucho más eficiente.

Tualatin:

Los tualatin tenían un buen desempeño, especialmente los modelos con 512 KiB de caché L2 (llamados Pentium III-S). La Serie III-S estaba enfocada al mercado de servidores.Intel introdujo microprocesadores Tualatin a velocidades de 1,13, 1,2, 1,26 y 1,4 GHz, pero eran solo compatibles con pocas placas madre, y si un consumidor deseaba adquirir una, optaría por una para Pentium 4 que ya estaba casi liderando en el mercado de los procesadores.

Intel Pentium IV

El Pentium 4 (erróneamente escrito Pentium IV), es un microprocesador de la 7ma generación basado en la arquitectura x86. Originalmente fue denominado Willamette y trabajaba a 1.4 y 1.5 GHz.El Pentium 4 no mejoró el viejo diseño P6 según las dos tradicionales formas para medir el rendimiento: velocidad en el proceso de enteros u operaciones de coma flotante. La estrategia de Intel fue sacrificar el rendimiento de cada ciclo para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo y una mejora en las instrucciones SSE. Al igual que los demás procesadores de Intel, el Pentium 4 se comercializa en una versión para equipos de bajo presupuesto (Celeron), y una orientada a servidores de gama alta (Xeon).

Willamette:

Willamette, la primera versión del Pentium 4, sufrió importantes demoras durante el diseño, los primeros modelos de 1,3; 1,4; 1,5 GHz fueron lanzados. Además, los modelos más nuevos del AMD Thunderbird tenían un rendimiento superior al Intel Pentium III, pero la línea de producción se encontraba al límite de su capacidad por el momento. Fueron fabricados utilizando un proceso de 180 nm y utilizaban el Socket 423 para conectarse a la placa base.

Al ver su rendimiento, los Willamette fueron una decepción ya que no podían superar claramente a los Thunderbird ni a los Pentium III de mayor velocidad. El Willamette de 2,0 GHz fue el primer Pentium 4 que puso en duda el liderazgo en rendimiento, que hasta ese momento estaba liderado indiscutiblemente por la línea Thunderbird de AMD.

Intel Pentium M

Es un microprocesador con arquitectura, diseñado y fabricado por Intel en el 2003. El procesador fue originalmente diseñado para su uso en computadoras portátiles, basados en la microarquitectura P6 y su nombre clave antes de su introducción era "Banias". Este procesador es mucho más eficiente, desde el punto de vista energético, que el Mobile Pentium 4, Pentium 4 M y el Pentium III M.

Las versiones Dual-core del Pentium M fueron lanzadas con el nombre de Core Duo y Pentium Dual-Core. A diferencia del Pentium D, integraba ambos núcleos en un único chip.Desde este momento la marca Intel Core fue empleada para los procesadores de Intel principales, mientras que la Pentium se ubicó en un intermedio entre el Core y el Celeron.

Sus características: Frecuencia de CPU: 900MHz a 2.26GHz. Frecuencia de FSB: 400 T/s a 533M/s. Procesos: 0.13 µm a 0,09 µm.

Banias

Es un microprocesador fabricado con 77 millones de transistores de 130 nm de tamaño. El procesador se acopla a la tarjeta madre por medio de dos sockets; uno de 479 pines y otro de 478 pines. Las frecuencias de reloj de este procesador van desde los 900MHz hasta los 1,7 GHz, con un FSB de 400MHz y un caché de nivel 2 (L2) de 1 MiB.

Intel Pentium D

Fueron introducidos por Intel en el 2005. Un chip Pentium D consiste básicamente en 2 procesadores Pentium 4 metidos en un solo encapsulado y comunicados a través del FSB. Su proceso de fabricación fue inicialmente de 90 nm y en su segunda generación de 65 nm. El nombre en clave del Pentium D antes de su lanzamiento era "Smithfield.

Todos los Pentium D incluyen la tecnología EM64T, que les permite trabajar con datos de 64 bits. Los primeros intentos de Intel fueron algo toscos, ya que los Pentium D resultaron ser muy ineficientes, especialmente en el aspecto de temperatura. Smithfield y Presler, junto con sus variaciones XE, fueron las que le dieron forma a esta serie D de procesadores Pentium.

La comunicación en estos procesadores se realiza a través del bus del sistema.

Características:

Velocidad de CPU: 2,66 GHz a 3,73 GHz Velocidad de FSB: 533 MHz a 1066 MHz Procesos: 0,09 µm a 0,065 µm Conjunto de instrucciones: MMX, SSE, SSE2, SSE3, EM64T Microarquitectura: NetBurst Socket: LGA 775 Núcleos: Smithfield, Presler

Intel Core Duo

Intel Core Duo es un microprocesador de 6ta generación, fue usado en las computadoras Apple Macintosh, también existe una versión con sólo un núcleo denominada Core Solo.Se refiere a procesadores (CPU) que tienen dos núcleos ejecución lo cual hace de este procesador especial para las aplicaciones de subprocesos múltiples y para multitarea Puede ejecutar varias aplicaciones exigentes simultáneamente.

En los ordenadores con procesadores de doble núcleo, ambos se reparten la carga de transacciones, aumentando la velocidad de proceso y el rendimiento. Los procesadores de núcleo doble se usan, sobre todo, en ordenadores portátiles, pues permiten la fabricación de ordenadores de bajo consumo y, por tanto, gran duración de batería. El Intel Core Duo contiene 151 millones de transistores, incluyendo la memoria caché de 2Mb.

El núcleo de ejecución del procesador contiene un pipeline de 12 etapas con velocidades previstas de ejecución entre 2.33 y 2.50 GHz. La comunicación entre la caché L2 y los dos núcleos de ejecución es controlada por un módulo de bus árbitro que elimina el tráfico de coherencia a través del bus frontal (FSB), con el costo de elevar la latencia de la comunicación denúcleo-a-L2 de 10 ciclos de reloj (en el Pentium M) a 14 ciclos de reloj. El incremento de la frecuencia de reloj contrapesa el impacto del incremento en la latencia. Las nuevas características de administración de energía incluyen control mejorado de temperatura, así como escalado independiente de energía entre los 2 núcleos, lo que resulta en un manejo de energía mucho más eficiente que los diseños anteriores. Los 2 núcleos se comunican con el procesador a través de un bus frontal (FSB) de 667MHz.

Intel Core 2 Duo

La marca Core 2 fue introducida en el 2006, abarcando las líneas Solo (un núcleo), Duo (doble núcleo), Quad (cuádruple núcleos), y Extreme (CPU de dos o cuatro núcleos para entusiastas), durante el 2007.[4] Los procesadores Intel Core 2 con tecnología vPro (diseñados para negocios) incluyen las ramas de doble núcleo y cuatro núcleos.

Es el procesador x86, destacan arquitectura de 64 bits, otra diferencia es la forma como trabajan sus núcleos: en el dual core sus núcleos trabajan de manera alterna, mientras que en el core2 dúo sus núcleos trabajan de manera simultánea dando un mayor rendimiento. Durante un tiempo se dijo que el core 2 dúo poseía 4 núcleos cosa que es errónea. Solo posee 2 pues es un tipo especial de dual core.

Basada en la revolucionaria microarquitectura Intel Core, la extraordinaria familia de procesadores Intel Core2 Duo se ha diseñado para ofrecer un potente rendimiento con ahorro energético para que pueda hacer más al mismo tiempo sin ralentizar su marcha, un rendimiento más rápido, y una multitarea más flexible para que toda su empresa pueda ser más productiva. Al combinar velocidades de procesamiento generales con características de ahorro de energía, los equipos de sobremesa equipados con la familia de procesadores Intel Core 2 le permiten hacer más en menos tiempo, reduciendo los costes energéticos una media del 50%.

Intel Core 2 Quad

Fue lanzado en el 2006, asegurando ser un 65% más rápidos que los Core 2 Duo disponibles en ese entonces. Core 2 Quad es una serie de procesador de Intel con 4 núcleos y de 64 bits. Son dos procesadores Core 2 Duo encapsulados en un mismo zócalo, formando así los 4 núcleos reales de procesamiento, hasta 12 MB de cache L2 compartida y un bus frontal a 1333 MHz, ofrecen un extraordinario desempeño y eficacia en el consumo de energía gracias a los nuevos circuitos basados en hafnio de la microarquitectura Intel Core de 45 nm.

Los procesadores Intel Core 2 Quad, con todo el ancho de banda que se necesita para aplicaciones con múltiples subprocesos de próxima generación, se basan en la microarquitectura Intel Core de 45 nm, que pone a su alcance equipos de desktop y estaciones de trabajo más rápidos y más silenciosos que funcionan a menores temperaturas.

Intel Core i7

Se trata de un conjunto de microprocesadores con arquitectura de x86 de 64 bits.

En los Core i7, Intel ha renovado el Hyperthreading. Cada núcleo dispone ahora de dos hilos de procesamiento, con lo que el sistema ve el microprocesador como si tuviera ocho núcleos en vez de cuatro. Según Intel, los algoritmos de multiprocesado han sido mejorados respecto de anteriores versiones.

Acerca del overclocking de estos Intel Core i7, van a ser algo más complicados debido a los cambios a nivel de funcionamiento interno que existen, principalmente por el QuickPath y el reloj del microprocesador. En el caso del modo Turbo de los Intel Core i7 será automático, de forma que el propio procesador detecta la potencia que necesita en cada momento, y en función de esto incrementa su frecuencia o la mantiene. Será una especie de overclocking automático, aunque habría que ver cuál es el rango de mejora que puede suponer o si manualmente pueden mejorarse los niveles de mejora del reloj.

Los nuevos Intel Core i7 son muy superiores al resto de microprocesadores domésticos del mercado. Están por encima tanto de la gama más alta de microprocesadores Penryn de Intel como de los Phenom de AMD más potentes. Únicamente les planta cara un equipo formado por doble procesador QX9775 de Intel, que en total consta de ocho núcleos (y extremadamente caro). Incluso el modelo menos potente de los Core i7, el 920, supera a cualquier generación anterior de procesadores.

El ancho de banda de memoria que manejan los Core i7 está muy por encima del de otros micros. Es casi el triple que los más potentes de anteriores generaciones.

Arquitecturas Avanzadas

Microcontroladores

Un microcontrolador es un dispositivo electrónico capaz de llevar a cabo procesos lógicos. Estos procesos o acciones son programados en lenguaje ensamblador por el usuario, y son introducidos en este a través de un programador.Un Microcontrolador es un circuito integrado que nos ofrece las posibilidades de un pequeño computador que contiene todos los elementos electrónicos, encontrando en su interior un procesador, memoria, y varios periféricos.

Integran diversos módulos en un chip como:o RAM/FLASH/EEPROM.o Puertos E/S.o Puertos de comunicación.o Módulos de temporización.

Capacidad de proceso menor. Recursos escasos. Costo relativamente bajo. Propósito específico.

Los microcontroladores están conquistando el mundo. Están presentes en nuestro trabajo, en nuestra casa y en nuestra vida, en general. Se pueden encontrar controlando el funcionamiento de los ratones y teclados de los computadores, en los teléfonos, en los hornos microondas y los televisores de nuestro hogar.Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su habilidad y disminuir el consumo.

Aplicaciones de los Microprocesadores

Los Microprocesadores están familiarizados con cuatro aplicaciones e incorporados en la siguiente lista de productos.

¤ Aplicaciones de consumo portatiles - Smartphone - Reproductores portatiles - Navegadores

¤ Infotainment Automotriz - Audio & Video - GPS

¤ Home Consumer - Teléfonos - Accesorios para iPod - Electrodomésticos

¤ Industrial - Scanners - Seguridad y vigilancia - Interfaces HMI industriales - Electromedicina - Medidores

Campos de aplicación

BITS CAMPO DE APLICACION FABRICANTES

4

- Aplicaciones sensibles al coste.- Número limitado de E/S.- Entornos industriales específicos.- Telefonía y electrodomésticos.

- HITACHI- NEC- NATIONAL

8

- Entorno y datos orientados al byte.- Aplicaciones sensibles al coste.- Periféricos inteligentes y

controladores: Teclados, displays.- Posibilidad de programación en

alto nivel: Basic, PLM, etc.

- MOTOROLA, TOSHIBA

- - ZILOG, SGS- NATIONAL

16 - Manejo de operaciones de 16 bits.- Mayor velocidad, operaciones

matemáticas.- Manejo de grandes volúmenes de

datos.- Industria del automóvil, grandes

periféricos.

- INTEL, AMD- HITACHI (8/16)

32 - Manejo de grandes cantidades de datos.

- INTEL (3-D)- MOTOROLA

- Gran capacidad de direccionamiento de memoria.

- Impresoras laser.- Pantallas graficas de muy alta

resolución.

- NATIONAL (CRT)

Tipos de Microcontroladores

¤ Prestaciones- Gama baja: 4, 8 y 16 bits.

Dedicados fundamentalmente a tareas de control(Electrodomésticos, cabinas telefónicas, etc.)

- Gama media: 16 y 32 bits.Tareas de control con cierto grado de procesamiento (Control en automóvil, teléfonos móviles, etc.)

- Gama alta: 32, 64 y 128 bits. Fundamentalmente procesamiento(Ordenadores, videoconsolas, etc.)

¤ Tecnología- Alimentación (5V, 3.3V, 2.5V, 1.5V)- Consumo (desde mW a decenas de W)- Frecuencia (desde KHz a GHz)

Familia de los Microprocesadores mas comunes

EMPRESA 8 BITS 16 BITS 32 BITSAtmel - AVR

- Familia similar 8051

- SAM7- SAM3- SAM9

Freescale - 68HC05- 68CH08- 68CH11

- 68CH12- 68CH16

- Power PC- ColdFire

Intel - MCS-48- MCS51

- MCS96- MXS296

X

Microchip - Familia 12Cxx12Fxx16Cxx16Fxx18Cxx

- PIC24F,- PIC24H- PIC33F con

motor dsp integrado

- PIC32

NXP Semiconductores - 80C51 - XA

- Cortex-M3- ASM7- ARM9

Renesas - RX

- 78KH8 - H8S, R8C - V850- H8SX

Microcontroladores populares

¤ Freescale 68HC08

o El 68HC08 es una familia de microcontroladores de Freescale de 8 bits arquitectura de von Neumann, con un solo bloque de memoria.

o Son microcontroladores de propósito general, cuentan con diferentes periféricos internos, pero con una CPU común que permite migrar aplicaciones entre ellos.

o Entre los periféricos internos que cuentan estos microcontroladores están los ADC, módulo de control de tiempos y sistemas de comunicación.

¤ Intel 8051

o El Intel 8051 es un µC desarrollado por Intel en 1980 para uso en productos embebidos.

o Éste microcontrolador está basado en la Arquitectura Harvard. o Aunque originariamente fue diseñado para aplicaciones simples, se permite

direccionar 64 KB de ROM externa y 64 KB de RAM por medio de líneas separadas.

o Es muy utilizado en aplicaciones de control industrial.

¤ BASIC Stamp

o Este microcontrolador es fabricado por Parallax, Inc. y es muy práctico por su facilidad de aprendizaje y su fácil uso.

o Esta línea de microcontroladores se caracteriza, por ser programable en el lenguaje de programación PBASIC

o BASIC Stamp posee la forma de un chip DIP, encontrándose en una placa de circuito impreso que contiene los elementos esenciales para un microprocesador como:

Un microcontrolador que contienen la CPU, ROM y periféricos. Memoria, de tipo EEPROM Un reloj de CPU Una fuente de poder Conexiones externas de entrada y salida

o Basic Stamp viene siendo utilizada en algunas aplicaciones: Comunicaciones e interfaz con otros equipos (RS-232). Interfaz con otros Microcontroladores. Equipos de Diagnósticos. Equipos de Adquisición de Datos. Robótica. Interfaz con otros dispositivos de lógica TTL:

- Teclado

- Pantallas LCD- Memorias, Etc.

¤ Los PIC’s de Microchip

o Microchip patentó en 1997 sus PIC’s como PICmicro para distinguirlos de otros dispositivos (Peripheral Interrupt Controller)

o Su uso se ha extendido mucho por su bajo coste, reducido consumo, pequeño tamaño, facilidad de programación y gran cantidad de herramientas de soporte.

Familia de Microcontroladores

Clasificación en función de su complejidad y capacidad de E/S.

PIC 12Cxxx: 8 pines y juego de instrucciones de 12 a 14 bits. Es de bajo consumo 2,5 v

PIC16C5x: Excelente relación coste/efectividad, instrucciones de 12 bits, el número de pines entre 14 y 28 y bajo consumo 2 v

PIC 16xxx: De 18 a 68 pines, las instrucciones son de 14 bits, pila, hardware incluidos los ADC e interrupciones fijas

PIC 17xxx: Procesadores de alto rendimiento. 16 bits/instrucción e interrupciones vectorizadas

PIC 18xxx: Altas prestaciones, pila de 32 niveles, múltiples interrupciones. Hasta 10 MIPS. Bus de instrucciones de 16 bits, 77 instrucciones.

Sistemas Multiprocesadores y Multicomputadores

Multiprocesadores

A inicios de 1981 los sistemas de multiprocesadores fueron introducidos en máquinas que jugaban al ajedrez. El objetivo inicial era lograr un aumento de la velocidad de proceso en un factor de 81#81 veces con 81#81 procesadores. El problema principal de este tipo de desarrollo fue el cómo dividir el árbol de búsqueda de variantes con tal de mantener a todos los procesadores ocupados en todo el tiempo de búsqueda evitando además búsqueda redundante.

Pero cuando se habla de múltiples procesadores es más común el estarse refiriendo a una máquina que posea más de un procesador central. A estas computadoras se les llama Multi-core.

Se trata de una verdadera implementación de multitareas en hardware. Cada procesador puede correr al menos un programa distinto al mismo tiempo, ya que los registros, cachés y espacio de procesamiento en general están separados. Idealmente debería existir un procesador físico para cada programa corriendo en un sistema. Si eso fuera posible, la ejecución de los programas sería increíblemente veloz y no existiría la necesidad vital de cambiar entre contextos de los diferentes programas en un mismo procesador.

Dentro del las ventajas del sistema de multiprocesadores encontramos:

¤ Rendimiento y potencia de calculo

Es posible incrementar la velocidad de ejecución, dedicando múltiples procesadores a la ejecución de una aplicación.

¤ Tolerancia a fallos

La redundancia es natural en los sistemas con múltiples procesadores, logrando usarse para aumentar la disponibilidad de los recursos o hacer labores de verificación.

¤ Especialización funcional

Los procesadores están compuestos por una serie de unidades funcionales como la ALU (unidad aritmético lógica), PFU (unidad de punto flotante), MMX (unidad multimedia), de la misma forma los sistemas multiprocesadores aprovechan para dedicar algunos procesadores a labores complejas para así adelantar tiempo en otros procesos de forma paralela.

Los multiprocesadores pueden clasificarse en:

¤ Fuertemente acoplados : Cuando poseen una memoria global compartida por todos los procesadores.

¤ Débilmente acoplados : Cuando tienen memorias individuales y no existe la compartición de memoria.

Interconexión en los multiprocesadores Se interconectan los procesadores mediante:

¤ Sistemas orientados a bus

Es el modo más sencillo de interconexión y consiste en utilizar un bus para conectar todos los procesadores a una memoria compartida. El tamaño del bus determinara la eficiencia del sistema, esto puede solucionarse ampliando el tamaño del bus o implementando memoria cache en los procesadores para descargar el tráfico de datos dentro del bus.

¤ Sistemas conectados por barras cruzadas

Los procesadores se conectan a las memorias a través de una rejilla en donde cada nodo o intersección de la rejilla es un conmutador, produciendo que cada procesador acceda a una memoria diferente cada vez.

¤ Basado en conmutadores múltiples

Los procesadores y las memorias de un sistema se conectan pasando por una serie de conmutadores divididos en etapas, la ventaja de este diseño es que asegura el acceso a la información de diferentes memorias al mismo tiempo, pero la preparación en los conmutadores con lleva un gasto de tiempo.

Computadoras con Multiprocesadores

¤ IBM Deep Blue

Deep Blue fue una computadora de IBM que jugaba al ajedrez.

Deep Blue fue la primera computadora que venció a un Campeón del Mundo, Garry Kasparov, con un ritmo de juego lento. Deep Blue fue mejorando y jugó de nuevo contra Kasparov en mayo de 1997, ganando el encuentro a 6 partidas por 3'5-2'5, lo que lo convirtió en la primera computadora en derrotar a un campeón del mundo, en un encuentro con ritmo de juego de torneo estándar.

Era una potencia paralela, de 30 nodos, RS/6000, SP-based el sistema informático realzado (mejorado) con 480 VLSI con el objetivo especial de jugar al ajedrez. Su programa de juego de ajedrez fue escrito en C y corrió bajo el sistema operativo AIX. Era capaz de calcular 200 millones de posiciones por segundo. Deep

Blue era el 259 superordenador más poderoso, capaz de calcular 11.38 gigaflops, aunque toda esta potencia no estaba pensada en realidad para jugar al ajedrez.

¤ La Super Computadora Cray

Combina sistemas avanzados de interconexión, administración y tecnología computacional reconfigurable que satisface de manera confiable las demandas de procesamiento de alto rendimiento. Diseñada para cumplir con los requerimientos de cómputo de alto rendimiento (HPC) en áreas que van del diseño de productos, a predicción del clima, e investigaciones científicas.

La Cray XD 1 es una poderosa herramienta para científicos e ingenieros que les permite simular y analizar problemas de mayor complejidad de forma rápida. Está basada en la arquitectura de "Conexión Directa entre Procesadores (DCP)" lo que permite interconectar muchos procesadores como uno solo, eliminando la contención de la memoria compartida y de los cuellos de botella en los dispositivos PCI.

Multiprocesadores Simétricos (SMP)

El término SMP, sistema multiprocesador simétrico, se refiere a la arquitectura hardware del sistema multiprocesador y al comportamiento del sistema operativo que utiliza dicha arquitectura.

Las características de un SMP son:

¤ Tiene dos o más procesadores similares de capacidades comparables.¤ Los procesadores comparten la memoria principal y la E/S, y están interconectados

mediante un bus u otro tipo de sistema de interconexión.¤ Todos los procesadores comparten los dispositivos de E/S.¤ Todos los procesadores pueden desempeñar las mismas

Diagrama de bloques de un Sistema Multiprocesador

Grandes Computadores SMP (IBM S/390)

La mayoría de las PC de tipo SMP utilizan una estrategia de interconexión basada en bus. Sin embargo, existen otro tipo de organizaciones donde el mecanismo de interconexión no es un bus, aquí se analiza una alternativa al bus común, que se utiliza en las implementaciones más recientes de la familia de grandes computadores (mainframes) IBM S/390. Esta familia de sistemas es escalable, e incluye, desde computadores monoprocesador, hasta sistemas con diez procesadores y cuatro módulos de memoria, en la gama alta.

Coherencia de la Caché

En los sistemas multiprocesadores actuales, una organización esencial para conseguir unas prestaciones razonables es disponer de uno o dos niveles de caché asociados a cada procesador.

La esencia del problema es la posibilidad de que existan varias copias del mismo dato simultáneamente en diferentes cachés. En este caso, si los procesadores actualizan sus copias, puede producirse una visión inconsistente de la memoria.

Cuando se utilizan cachés, existen dos modos de escritura:

¤ Post-escritura ( Write back ):

Las operaciones de escritura se realizan usualmente sólo en la caché. La memoria principal sólo se actualiza cuando la línea de caché correspondiente se reemplaza.

¤ Escritura directa ( Write through ):

Todas las operaciones de escritura se realizan en memoria principal a la vez que en la caché, asegurándose así de que el contenido de la memoria principal siempre es válido.

En la escritura directa puede existir inconsistencia, a no ser que las otras cachés comprueben los accesos a la memoria principal o reciban algún tipo de notificación directa de la escritura realizada.

El objetivo de un protocolo de coherencia de caché es situar las variables locales utilizadas en la caché apropiada, y mantenerlas allí para las distintas escrituras y lecturas, al mismo tiempo que se mantiene la consistencia de las variables compartidas que pudieran encontrarse en varias cachés al mismo tiempo.

Clasificación de los multiprocesadores

¤ Clasificación en función de la organización de la memoria * Uniform Memory Access (UMA)

o El espacio de direcciones de memoria compartido.o Su tiempo de acceso es uniforme para toda dirección.o Hardware bastante simple.o El cuello de botella es el acceso a memoria principal.o Los Multiprocesadores muy populares hoy en día son:

• Todos los Multiprocesadores simétricos con memoria compartida, basado en un bus común.

• Quad-Pentium.• Sun Enterprise 10000 (crossbar).

o Programación y comunicación• Al tener espacio de direcciones de memoria compartida, se

adapta a la programación multihilo.• También se puede usar para programación multiprocesos, pero

sería más lento. • Surge el problema de la coherencia entre cachés

*Non Uniform Memory Access (NUMA)

Estos multiprocesadores son escalables, si crece el número de procesadores N, entonces la memoria crece como orden(N). Esto es porque cada procesador lleva su propia memoria.

Sus características: El espacio de direcciones de memoria es compartido. El tiempo de acceso no uniforme para toda dirección, depende si se

accede a memoria local o remota. Hard de la red es complejo, necesita redes de interconexión

especiales. El problema de la coherencia es más difícil de mantener en hard.

Programación y comunicación

• Comunicación entre procesadores es mediante variables globales• Al tener espacio de direcciones de memoria compartida • Debe existir cacheo de datos remotos en hard, aunque la coherencia sea compleja

Si existe coherencia, el código NUMA es totalmente compatible con UMA.

*Message Passing Machines (MPM)

o Espacio de direcciones de memoria distribuido.o Son compatibles en hard a los NUMA.o Cada procesador es un computador independiente del resto.o Fácilmente escalable:

• El mecanismo de comunicación es a través de mensajes. No necesita mecanismos hard ni para controlar la coherencia de cachés, ni para implementar los accesos remotos.

• La red es la parte más compleja de escalar.o Programación y comunicación

Programación orientada a multiprocesos Comunicación se realiza por mensajes

o Comunicación explícita, lo cual tiene que ser tenido en cuenta por los programadores.

o El overhead de comunicación es muy alto, luego interesa enviar datos grandes.

Redes de interconexión

* Diseño de redes de interconexión

• Prestaciones de la red– Múltiples procesadores cuya sincronización y comunicación se realiza

mediante el paso de mensajes y el acceso a variables compartidas a través de la red.

– Los accesos a la red dependen de: Ancho de banda, la latencia y la sobrecarga del emisor y/o receptor.

• Escalabilidad– Al añadir un nuevo procesador, los anchos de banda de la memoria, la E/S

y la red se incrementan proporcionalmente.

• Posibilidad de particionar– La red debe de poder ser partida en pequeños subsistemas funcionales.

• Simplicidad– A mayor simplicidad, normalmente, mayores frecuencias de reloj y

mayores prestaciones. Además son más fáciles de comprender.

• Restricciones físicas– Disposición de los cables en un área limitada.– Número de pines por chip (o placa) dedicados a canales de comunicación.– Posibilidad de empaquetar los cables.

• Fiabilidad y fácil reparación– Tolerancia a fallos.– Reconfiguración de la red en caso de fallo o eliminación de algún nodo.

*Topología de redes

– Redes estáticas (directas)La red queda conformada por conexiones directas punto a punto estáticas entre nodos.Podemos clasificar estas redes en dos grupos

• Redes Estrictamente Ortogonales– Cada nodo tiene al menos un enlace de salida para cada dimensión.– Mallas: Intel Parangon, MIT J-Machine.– Toros: KSR, iWarp, Cray T3D/T3E.– Hipercubos: nCube, Intel iPSC.

• Redes no ortogonales– Árbol.– Estrella.

–Redes dinámicas (indirectas).

Las podemos clasificar en: Redes de medio compartido (buses)

– Conmutador interno basado en un medio compartido por las entradas y salidas.– Necesitamos una lógica de arbitraje.– Bus único. Ethernet, Token Bus, Token Ring.– Bus Backplane. SGI POWERpath-2.

Redes de barras cruzadas

– Permite que cualquier fuente se conecte a cualquier destino libre.– Admite cualquier aplicación entre entradas y salidas.– Cray X/Y-MP, Myrinet.

Redes bloqueantes– No es posible siempre establecer una nueva conexión entre fuente/destino

libres, debido a conflictos con las conexiones activas.– Red omega, red mariposa, red cubo.

Redes reconfigurables– Cualquier fuente puede conectarse con cualquier destino libre, pero puede

ser necesario reconfigurar la red para mantener las conexiones activas.– Red de Benes.

Multicomputadores

Los sistemas multicomputadores se pueden ver como un computador paralelo en el cual cada procesador tiene su propia memoria local. En estos sistemas la memoria se encuentra distribuida y no compartida como en los sistemas multiprocesador.Los computadores se comunican a través de paso de mensajes, ya que éstos sólo tienen acceso directo a su memoria local y no a las memorias del resto de procesadores.

La transferencia de los datos se realiza a través de la red de interconexión que conecta un subconjunto de procesadores con otro subconjunto. La transferencia de unos procesadores a otros se realiza por tanto por múltiples transferencias entre procesadores conectados dependiendo del establecimiento de dicha red.

Los sistemas distribuidos proveen:¤ Transparencia¤ Concurrencia¤ Compartimiento de recursos¤ Inexistencia de un reloj global¤ Integrar heterogeneidad¤ Fallas Independientes¤ Ejemplos: Internet, Intranets,¤ Computación móvil, Computación Ubicua.

Características de los multicomputadores

o La memoria es privada (es decir, cada procesador tiene un mapa de direcciones propio que no es accesible directamente a los demás).

o La comunicación entre procesadores es por paso de mensajes a través de una red de interconexión.

o En un multicomputador, cada nodo es una computadora clásica.o Los nodos colaboran para resolver juntos un mismo problema (ejecutar la misma

aplicación).

o La compartición de datos es explícita, ya que el acceso a datos comunes es por paso de mensajes.

Multicomputadores con Buses

La construcción de una multicomputadora es fácil.Cada CPU tiene conexión directa con su propia memoria local.El único problema restante es la forma en que los CPU se comunican entre sí.Es claro que aquí también se necesita cierto esquema de interconexión, pero como solo es para la comunicación entre CPU y otro, el volumen del tráfico será de varios órdenes, en relación con el uso de una red de interconexión para el tráfico CPU-memoria.

Multicomputadores con conmutador

Se han propuesto y construido varias redes de interconexión, pero todas tienen la propiedad de que cada CPU tiene acceso directo y exclusivo a su propia memoria particular.Hay dos topologías populares, una retícula y un hipercubo. Las retículas se basan en las tarjetas de circuitos impresos. Se adecuan mejor a los problemas con naturaleza bidimensional inherente, como la teoría de graficas.

Un hipercubo es un cubo n-dimensional. Se puede pensar como dos cubos ordinarios, cada uno de los cuales cuenta con 8 vértices y 12 aristas. Cada vértice es un CPU y cada arista es una conexión entre dos CPU’s.

Existen sistemas SIMD y MIMD de memoria distribuida.

MISD Multiple Instruction, Single Data.

Este tipo de maquinas se pueden interpretar de dos maneras:- Una es considerar que unidades de procesamiento diferentes recibieran

instrucciones distintas operando sobre los mismos datos- Otra forma es como una clase de maquinas donde un mismo flujo de datos

fluye a través de numerosas unidades procesadoras. Arquitecturas altamente segmentadas, como los arrays sistólicos o los procesadores vectoriales, son clasificados a menudo bajo este tipo de maquinas.

Las arquitecturas segmentadas, o encauzadas, realizan el procesamiento vectorial a través de una serie de etapas, cada una ejecutando una función particular produciendo un resultado intermedio. La razón por la cual dichas arquitecturas son clasificadas como MISD es que los elementos de un vector pueden ser considerados como pertenecientes al mismo dato, y todas las etapas del cauce representan múltiples instrucciones que son aplicadas sobre ese vector.

MISD (array sistólico)

Los MIMD Multiple Instruction, Multiple Data.

Flujo de instrucciones múltiple y flujo de datos múltiple. Son maquinas que poseen varias unidades procesadoras en las cuales se pueden realizar múltiples instrucciones sobre datos diferentes de forma simultánea. Las MIMD son las más complejas, pero son también las que potencialmente ofrecen una mayor eficiencia en la ejecución concurrente o paralela. Aquí la concurrencia implica que no solo hay varios procesadores operando simultáneamente, sino que además hay varios procesos ejecutándose también al mismo tiempo.

- Memoria distribuida con arquitectura de paso de mensaje se conocen como multicomputadores.

- Es un grupo de computadoras independientes, cada una con su propio contador del programa y datos.

- Las computadoras MIMD se clasifican en dos grupos; aquellas que tienen memoria compartida, que por lo general se llaman multirpocesadores y aquellas que no, que a veces reciben el nombre de multicomputadoras.

- La diferencia entre estas dos, es que en el multiprocesador existe un espacio de direcciones virtuales, compartido por todos los CPU. En contraste, en una multicomputadora, cada máquina tiene su propia memoria.

MIMD (multiprocesador)

Existe una clasificación de Tanenbaum para los sistemas MIMD

Clusters Computadoras genéricas unidas por red de alta velocidad y bajo retardo.

Cómo construir clusters:- Conjunto de estaciones de trabajos, PCs- En Racks- Diskless- Con Disco

Según el rendimiento de los Clusters, estas son sus ventajas::- Alta disponibilidad- Balance de carga- Mejor relación costo/beneficio- Escalabilidad- Reutilización- Disponibilidad de herramientas Open source (Ej. Gluster, MOSIX, etc.)

Un sistema de memoria distribuida:

Puede ser un único computador con múltiples CPU’s conectadas por un bus de datos.

Puede ser múltiples computadores enlazados por una red de interconexión más o menos rápida.

o Dentro de los clústers tenemos computadores dedicados (Beowulf) y computadores no dedicados (Network of Workstations NOW).

Comparación entre Beowulf y NOW

Beowulf es un conjunto de nodos minimalistas (Placa base, CPU, memoria y algún dispositivo de E/S), conectados por un medio de comunicación barato, con una topología de red influenciada por el problema a resolver. Cada nodo se dedica únicamente a procesos del supercomputador.La programación Beowulf depende de la arquitectura, y siempre se realiza por paso de mensaje.

En una red NOW suele existir un switch central para realizar las comunicaciones, mientras que en un Beowulf el mecanismo es más rudimentario: conexiones placa a placa mediante RJ-45 cruzado.La idea básica de Networks of Work stations es:

Multiprocesador Vs. Multicomputador

¤ La tendencia es intentar proveer al usuario con un entorno que esconda en la medida de lo posible las diferencias arquitecturales: Número de CPU, tiempos de acceso a memoria, existencia o no de varios espacios de direcciones.

¤ Está distante el momento en que ésto pueda conseguirse sin mermas importantes en el rendimiento, de momento hay algunas consideraciones (aproximadas) que diferencian el comportamiento de un multicomputador del de un multiprocesador.

¤ Los multiprocesadores manejan mejor el cambio de proceso. Esto es importante si los procesos son grandes y están ejecutándose en varias CPUs.

– Un Multicomputador es más adecuado para correr un solo trabajo grande hasta su finalización o para correr multitud de trabajos más pequeños que quepan bien en la memoria local (throughput).

– Un nodo de un multiprocesador tiene acceso sin problemas a toda la memoria de la máquina (i.e. procesos de cualquier tamaño), no ocurre lo mismo con un nodo de un multicomputador.

¤ Un multicomputador necesitará paso explícito de mensajes, aunque alguna capa SW lo oculte.

¤ Es más difícil particionar un multiprocesador.