Procesadores

MANTENIMIENTO DE MANTENIMIENTO DE COMPUTADORES Y COMPUTADORES Y

PERIFERICOSPERIFERICOS

Definición e Historia del Definición e Historia del ProcesadorProcesador

DEFINICIONDEFINICION

Un microprocesador es un circuito electrónico Un microprocesador es un circuito electrónico integrado que actúa como unidad central de integrado que actúa como unidad central de proceso de un ordenador, proporcionando el proceso de un ordenador, proporcionando el control de las operaciones de cálculo.control de las operaciones de cálculo.

Están formados por componentes Están formados por componentes extremadamente pequeños formados en una extremadamente pequeños formados en una única pieza plana de poco espesor. Su única pieza plana de poco espesor. Su componente principal son los semiconductores, componente principal son los semiconductores, principalmente silicio y germanio. Pueden llegar a principalmente silicio y germanio. Pueden llegar a tener varias decenas de millones transistores, tener varias decenas de millones transistores, además de otros componentes electrónicos como además de otros componentes electrónicos como diodos, resistencias, condensadores... ¡todo ello diodos, resistencias, condensadores... ¡todo ello en varios milímetros cuadrados!en varios milímetros cuadrados!

•En un microprocesador se pueden distinguir varias En un microprocesador se pueden distinguir varias secciones diferentes. La unidad aritmético-lógica, secciones diferentes. La unidad aritmético-lógica, llamada "ALU" en inglés, es la responsable del cálculo llamada "ALU" en inglés, es la responsable del cálculo con números y la de tomar las decisiones lógicas con números y la de tomar las decisiones lógicas (dentro de ella destaca la FPU "Floating Point Unit" (dentro de ella destaca la FPU "Floating Point Unit" que se encarga solamente de las operaciones que se encarga solamente de las operaciones matemáticas). Desde hace unos años, se están matemáticas). Desde hace unos años, se están incluyendo nuevas instrucciones para que los incluyendo nuevas instrucciones para que los programas multimedia y de internet se ejecuten de programas multimedia y de internet se ejecuten de una manera más rápida, estas son las MMX, SSE o una manera más rápida, estas son las MMX, SSE o SSE 2 de intel o las 3D now! de AMD. Algunos SSE 2 de intel o las 3D now! de AMD. Algunos programas no se pueden ejecutar si nuestro programas no se pueden ejecutar si nuestro procesador no las tiene, otros solo las utilizan si están procesador no las tiene, otros solo las utilizan si están disponibles.disponibles.

•La unidad de control decodifica los programas, los La unidad de control decodifica los programas, los buses transportan la información digital. En los buses transportan la información digital. En los procesadores actuales, la velocidad del bus puede ir procesadores actuales, la velocidad del bus puede ir de 100 Mhz a 133 Mhz, aunque tanto intel como AMD de 100 Mhz a 133 Mhz, aunque tanto intel como AMD utilizan sistemas para multiplicarlo, así el bus del utilizan sistemas para multiplicarlo, así el bus del Pentium 4 equivale a uno de 400 Mhz, pero Pentium 4 equivale a uno de 400 Mhz, pero realmente es 100 x 4. Otro factor importante es la realmente es 100 x 4. Otro factor importante es la memoria caché, donde se almacenan datos e memoria caché, donde se almacenan datos e instrucciones, dentro del procesador. Esto afecta en instrucciones, dentro del procesador. Esto afecta en la velocidad de proceso, ya que cuanta más la velocidad de proceso, ya que cuanta más información almacene menos tiempo se perderá en información almacene menos tiempo se perderá en las esperas mientras la recibe.las esperas mientras la recibe.

•Mediante un cristal que oscila con el paso de la corriente eléctrica, se proporciona una señal de sincronización que coordina todas las actividades del microprocesador. Estos son los famosos Mhz de nuestro ordenador. Cuantos más Mhz más ciclos por unidad de tiempo hará el procesador, pero esto no significa que sea más potente, porque intervienen otros factores como la cantidad de operaciones que se hacen por ciclo.

•La mayoría de los procesadores que utilizan los Pc´s son de Intel o AMD aunque existen otras como Via Technologies o Crusoe.

EVOLUCION HISTORICAEVOLUCION HISTORICA

Primer PC fue inventado en 1981 por Primer PC fue inventado en 1981 por la IBM. Con un procesador 8088 de la IBM. Con un procesador 8088 de Intel.Intel.El 8088 procesaba información a 8 bits El 8088 procesaba información a 8 bits

4.77 Mhz.4.77 Mhz.80186 Se usó para controlar 80186 Se usó para controlar

periféricos.periféricos.80286 Trabajaba a 16 bits 80286 Trabajaba a 16 bits 20 Mhz. 20 Mhz.1987 80386 (386) que tenía 1987 80386 (386) que tenía

transferencia de 32 bits.transferencia de 32 bits.

ContinuaciónContinuación

386.386. Al ser de 32 bits permitía idear software más Al ser de 32 bits permitía idear software más

moderno, con funcionalidades como moderno, con funcionalidades como MMultitarea ultitarea RRealeal, es decir, disponer de más , es decir, disponer de más de un programa trabajando a la vez. de un programa trabajando a la vez.

A partir de entonces todos los chips A partir de entonces todos los chips compatibles Intelcompatibles Intel han sido de 32 bits, incluso han sido de 32 bits, incluso el Pentium II. el Pentium II.

Pentium "clásicos"Pentium "clásicos"

Luego vino el Luego vino el PentiumPentium, un nombre inventado , un nombre inventado para evitar que surgieran 586s marca AMD o para evitar que surgieran 586s marca AMD o Cyrix, ya que no era posible patentar un Cyrix, ya que no era posible patentar un número pero sí un nombre, lo que número pero sí un nombre, lo que aprovecharon para sacar fuertes campañas aprovecharon para sacar fuertes campañas de publicidad del de publicidad del "Intel Inside""Intel Inside" (Intel dentro) (Intel dentro)..

PentiumPentium

Los primeros Pentium, los Los primeros Pentium, los de 60 y 66 MHz, eran, de 60 y 66 MHz, eran, pura y simplemente, pura y simplemente, experimentos. (iban a 5 V) experimentos. (iban a 5 V) y tuviery tuvieroon un fallo en la n un fallo en la unidad matemática. unidad matemática.


Luego los depuraron, les bajaron el voltaje a 3,3 V. Luego los depuraron, les bajaron el voltaje a 3,3 V.

Fijaron las frecuencias de las Fijaron las frecuencias de las Main BoardMain Board en 50, 60 ó en 50, 60 ó 66 MHz, y sacaron, más o menos por este orden, 66 MHz, y sacaron, más o menos por este orden, chips a 90, 100, 75, 120, 133, 150, 166 y 200 MHz chips a 90, 100, 75, 120, 133, 150, 166 y 200 MHz (que iban internamente a 50, 60 ó 66). Una situación (que iban internamente a 50, 60 ó 66). Una situación absurda, propia del lema "Intel Inside". absurda, propia del lema "Intel Inside".

K5 de AMDK5 de AMD

SSacó su "Pentium clónico", que no era tal, acó su "Pentium clónico", que no era tal, pues ni podía llamarlo Pentiumpues ni podía llamarlo Pentium,, ni estaba ni estaba copiado, sino que le costó sangre, sudor, copiado, sino que le costó sangre, sudor, lágrimas... y varios años de retraso. lágrimas... y varios años de retraso.


El K5 era un buen chip, rápido para labores El K5 era un buen chip, rápido para labores de oficina pero con peor coprocesador de oficina pero con peor coprocesador matemático que el Pentiummatemático que el Pentium..

NNo era apropiado para CAD ni para ciertos o era apropiado para CAD ni para ciertos juegos tipo Quake, que son las únicas juegos tipo Quake, que son las únicas aplicaciones que usan esta parte del micro. aplicaciones que usan esta parte del micro. Su ventaja, la relación prestaciones/precio. Su ventaja, la relación prestaciones/precio.

AMD K6AMD K6

mucho mejor que el K5. Incluye la mucho mejor que el K5. Incluye la "magia" MMX, aparte de un "magia" MMX, aparte de un diseño interno increíblemente diseño interno increíblemente innovador y una caché interna de innovador y una caché interna de 64 Kb64 Kb (no hace demasiado, ese (no hace demasiado, ese tamaño lo tenían las cachés tamaño lo tenían las cachés externasexternas))

Aunque es algo peor en cuanto a Aunque es algo peor en cuanto a cálculos de coma flotante (CAD y cálculos de coma flotante (CAD y juegos), para oficina es la opción juegos), para oficina es la opción a elegir en todo el mundoa elegir en todo el mundo..

AMD K6-2 (AMD K6-2 (K6-3DK6-3D))

Consiste en una revisión del K6, con un núcleo similar Consiste en una revisión del K6, con un núcleo similar pero añadiéndole capacidades 3D en lo que AMD llama pero añadiéndole capacidades 3D en lo que AMD llama la tecnología la tecnología 3DNow!3DNow! (algo así como un MMX para 3D). (algo así como un MMX para 3D).

Además, trabaja con un bus de 100 MHz hacia caché y Además, trabaja con un bus de 100 MHz hacia caché y memoria, lo que le hace rendir igual que un Pentium II memoria, lo que le hace rendir igual que un Pentium II en casi todas las condiciones e incluso mucho mejor que en casi todas las condiciones e incluso mucho mejor que éste cuando se trata de juegos 3D éste cuando se trata de juegos 3D modernosmodernos (ya que (ya que necesitan estar optimizados para este chip o bien usar necesitan estar optimizados para este chip o bien usar las DirectX 6 de Microsoft)las DirectX 6 de Microsoft)

AMD K6-IIIAMD K6-III Un micro casi idéntico al K6-2, excepto por el Un micro casi idéntico al K6-2, excepto por el

"pequeño detalle" de que incluye "pequeño detalle" de que incluye 256 KB de caché 256 KB de caché secundaria integrada, corriendo a la velocidad secundaria integrada, corriendo a la velocidad del microdel micro (es decir, a 400 MHz o más), al estilo de (es decir, a 400 MHz o más), al estilo de los Celeron Mendocino.los Celeron Mendocino.

MMucho más rápido que el K6-2 (o, en ocasiones, ucho más rápido que el K6-2 (o, en ocasiones, incluso más rápido que el Pentium III) en incluso más rápido que el Pentium III) en aplicaciones que utilicen mucho la caché, como las aplicaciones que utilicen mucho la caché, como las ofimáticas o casi todas las de índole "profesional"; sin ofimáticas o casi todas las de índole "profesional"; sin embargo, en muchos juegos la diferencia no es embargo, en muchos juegos la diferencia no es demasiado grande (y sigue necesitando el uso de las demasiado grande (y sigue necesitando el uso de las instrucciones 3DNow! para exprimir todo su instrucciones 3DNow! para exprimir todo su potencial).potencial).

AMD K7 AMD K7 AthlonAthlon arquitectura totalmente nueva, le permite arquitectura totalmente nueva, le permite

ser el más rápido en todo tipo de ser el más rápido en todo tipo de aplicaciones. aplicaciones. 128 KB128 KB de caché de primer de caché de primer nivel (cuatro veces más que el Pentium nivel (cuatro veces más que el Pentium III), bus de 200 MHz, hasta III), bus de 200 MHz, hasta 8 MB8 MB de de caché secundaria, instrucciones 3DNow! caché secundaria, instrucciones 3DNow! para multimedia... para multimedia...

Su único y mínimo inconveniente radica Su único y mínimo inconveniente radica en que necesita placas base en que necesita placas base específicamente diseñadas para él, específicamente diseñadas para él, debido a su novedoso bus de 200 MHz y debido a su novedoso bus de 200 MHz y a su método de conexión, el "Slot A" a su método de conexión, el "Slot A" (físicamente igual al Slot 1 de Intel, pero (físicamente igual al Slot 1 de Intel, pero incompatible con él... entre otras cosas incompatible con él... entre otras cosas porque Intel no quiso dar licencia a AMD porque Intel no quiso dar licencia a AMD para utilizarlo).para utilizarlo).

Cyrix (o IBM)Cyrix (o IBM)

Un chip tan bueno que, a los Un chip tan bueno que, a los mismos MHz, era algo mejor que mismos MHz, era algo mejor que un Pentium, por lo que los un Pentium, por lo que los llamaban por su PR (un índice llamaban por su PR (un índice que indicaba cuál sería su que indicaba cuál sería su Pentium equivalente); AMD usó Pentium equivalente); AMD usó también este método para tres también este método para tres de sus K5 (los PR120, 133 y de sus K5 (los PR120, 133 y 166). Según Cyrix, un 6x86 P133 166). Según Cyrix, un 6x86 P133 iba a menos MHz (en concreto iba a menos MHz (en concreto 110), pero rendía tanto o más 110), pero rendía tanto o más que un Pentium a 133. que un Pentium a 133.

6x86MX (M2) de Cyrix (o IBM)6x86MX (M2) de Cyrix (o IBM)

Nada que añadir a lo dicho sobre el 6x86 Nada que añadir a lo dicho sobre el 6x86 clásico y el K6 de AMD; pues eso, un chip clásico y el K6 de AMD; pues eso, un chip muy bueno para trabajo de oficinas, que muy bueno para trabajo de oficinas, que incluye MMX y que nunca debe elegirse incluye MMX y que nunca debe elegirse para CAD o juegos (peor que los AMD). para CAD o juegos (peor que los AMD).

Pentium ProPentium Pro

TTenía un núcleo más depurado, incluía enía un núcleo más depurado, incluía una unidad matemática aún más rápida y, una unidad matemática aún más rápida y, sobre todo, sobre todo, tenía la caché de segundo tenía la caché de segundo nivel en el encapsulado del chipnivel en el encapsulado del chip. Esto no . Esto no quiere decir que fuera una nueva quiere decir que fuera una nueva caché caché internainterna, término que se reserva para la de , término que se reserva para la de primer nivel. primer nivel.

Un Pentium Pro tiene una caché de primer nivel junto Un Pentium Pro tiene una caché de primer nivel junto al resto del micro, y además una de segundo nivel al resto del micro, y además una de segundo nivel "en la habitación de al lado", sólo separada del "en la habitación de al lado", sólo separada del corazón del micro por un centímetro y corazón del micro por un centímetro y a la misma a la misma velocidadvelocidad que éste, no a la de la placa (más baja); que éste, no a la de la placa (más baja); digamos que es digamos que es semi-internasemi-interna. El micro es bastante . El micro es bastante grande, para poder alojar a la caché, y va sobre un grande, para poder alojar a la caché, y va sobre un zócalo rectangular llamado zócalo rectangular llamado socket 8socket 8. .

El único problema de este micro era su carácter El único problema de este micro era su carácter profesionalprofesional. Además de ser muy caro, necesitaba . Además de ser muy caro, necesitaba correr correr software sólo de 32 bitssoftware sólo de 32 bits. Con software de 16 . Con software de 16 bits, o incluso una mezcla de 32 y 16 bits como bits, o incluso una mezcla de 32 y 16 bits como Windows 95, su rendimiento es menor que el de un Windows 95, su rendimiento es menor que el de un Pentium clásico; sin embargo, en Windows NT, OS/2 Pentium clásico; sin embargo, en Windows NT, OS/2 o Linux, literalmente vuela. o Linux, literalmente vuela.

Pentium MMXPentium MMX IntelIntel inventó un nuevo inventó un nuevo

conjunto de instrucciones conjunto de instrucciones para micro, que para ser para micro, que para ser modernos tuvieran que ver modernos tuvieran que ver con el rendimiento de las con el rendimiento de las aplicaciones aplicaciones multimediamultimedia, y las , y las llamó MMX (llamó MMX (MultiMedia MultiMedia eXtensionseXtensions). Prometían que el ). Prometían que el nuevo Pentium, con las MMX nuevo Pentium, con las MMX y el doble de caché (32 Kb), y el doble de caché (32 Kb), podía tener ¡hasta un 60% podía tener ¡hasta un 60% más de rendimiento!! más de rendimiento!!


¿La ventaja del chip, entonces? ¿La ventaja del chip, entonces? SSu u precio final acaba siendo igual que si no precio final acaba siendo igual que si no fuera MMX. Además, consume y se fuera MMX. Además, consume y se calienta menos por tener voltaje calienta menos por tener voltaje reducido para el núcleo del chip (2,8 V). reducido para el núcleo del chip (2,8 V).

Pentium IIPentium II ¿El nuevo super-extra-chip? ¿El nuevo super-extra-chip?

Pues no del todo. En Pues no del todo. En realidad, se trata del realidad, se trata del viejoviejo Pentium Pro, jubilado antes Pentium Pro, jubilado antes de tiempo, con algunos de tiempo, con algunos cambios (no todos para cambios (no todos para mejor) y en una nueva y mejor) y en una nueva y fantástica presentación, el fantástica presentación, el cartucho SEC: una cajita cartucho SEC: una cajita negra que en vez de a un negra que en vez de a un zócalo se conecta a una zócalo se conecta a una ranura llamada ranura llamada Slot 1Slot 1. .

Celeron (Pentium II Celeron (Pentium II lightlight))Pentium II sin la caché secundaria. (con Pentium II sin la caché secundaria. (con

socket 7socket 7, que se dice) , que se dice)

Muy poco recomendable, rendimiento Muy poco recomendable, rendimiento muchomucho más bajo que el de Pentium II, más bajo que el de Pentium II, casi idéntico al del Pentium MMX. casi idéntico al del Pentium MMX.

Celeron "A" Celeron "A" MendocinoMendocino

Una revisión muy interesante del Una revisión muy interesante del Celeron que incluye Celeron que incluye 128 KB de 128 KB de caché secundariacaché secundaria, la cuarta , la cuarta parte de la que tiene un Pentium parte de la que tiene un Pentium II.II.

Pero mientras que en los Pero mientras que en los Pentium II dicha caché trabaja a Pentium II dicha caché trabaja a la mitad de la velocidad interna la mitad de la velocidad interna del micro (a 150 MHz para un del micro (a 150 MHz para un Pentium II a 300 MHz, por Pentium II a 300 MHz, por ejemplo), en los nuevos Celeron ejemplo), en los nuevos Celeron trabaja a la misma velocidad que trabaja a la misma velocidad que el micro, o lo que es lo mismo: ¡a el micro, o lo que es lo mismo: ¡a 300 MHz o más!300 MHz o más!

Pentium IIIPentium IIIEste micro sería al Pentium II lo que el Este micro sería al Pentium II lo que el

K6-2 es al K6; es decir, que su única K6-2 es al K6; es decir, que su única diferencia de importancia radica en la diferencia de importancia radica en la incorporación de unas nuevas incorporación de unas nuevas instrucciones (las instrucciones (las SSESSE, , Streaming SIMD Streaming SIMD ExtensionsExtensions), que aumentan el ), que aumentan el rendimiento matemático y multimedia... rendimiento matemático y multimedia... pero sólo en aplicaciones pero sólo en aplicaciones específicamente optimizadas para ello.específicamente optimizadas para ello.

•Estas instrucciones están orientadas al mundo multimedia, sobre todo a los gráficos 3D.

• La segunda mejora es la posibilidad de utilizar las S.S.E., MMX y la FPU a la vez. Anteriormente el programa tenía que utilizar una de las dos (MMX o FPU), ya que era muy difícil hacer funcionar a las dos a la vez.

• La siguiente novedad, no se puede hablar de mejora, es la inclusión de un número de serie distinto en cada procesador. Esto a causado bastante polémica porque, aunque está pensado para realizar transacciones más seguras en Internet y facilitar la tarea a los administradores de redes, algunos grupos dicen que es una invasión de la privacidad. Para evitar esto Intel ofrece una utilidad para poder desactivar este número. Casi todas las BIOS también permiten esta opción.

Se puede distinguir entre tres modelos:

Pentium III Katmai Con 512 Kb de caché de segundo nivel fuera de la die, por lo que funciona a una velocidad inferior y bus de 100 Mhz. Utiliza el Slot 1.

Pentium III Coppermine:

Se le redució la caché a 256 Kb, pero se metió dentro die, funcionando a la misma frecuencia que el core, lo que le daba una mayor velocidad. El bus es de 100 o 133 Mhz y la tecnología de 0.18 micras en vez de 0.25 como el Katmai. Utiliza el socket 370 aunque algunas de las primeras versiones es para el antiguo Slot 1.

Pentium III Tualatin Aunque también hay que pincharlo en el socket 370 no todas las placas base lo admiten. Al ser abricado en 0.13 micras ha sido posible añadir hasta 512 Kb de caché de segundo nivel dentro de la die, esto hace que el rendimiento frente a sus predecesores aumente considerablemente. El bus sigue siendo a 133 Mhz. Como el Pentium 4, está protegido por una chapa metálica que además facilita el traspaso de calor hacia el disipador.

Pentium IVPentium IV

Con este procesador intel abandona la arquitectura P6 empezada en el Pentium Pro, que según dicha empresa está ya agotada y no permite mayor desarrollo. El Pentium 4 es el primer integrante de la arquitectura NetBurst que dará mucho que hablar a lo largo de los próximos años...

Para empezar diremos que está compuesto por 42 millones de transistores un 66 por ciento mayor que el Pentium III. Además utiliza un nuevo bus, totalmente distinto al del Pentium III que junto con la mayor cantidad de patillas y su distinta forma de colocación hacen inevitable el cambio de placa base. La tecnología de fabricación sigue siendo de 0.18 micras por lo que el tamaño de la die ha aumentado, pero no espectacularmente. El encapsulado es similar al de los Pentium III y Celeron Tualatin, incluyendo la chapa metálica que permite una mayor superficie de contacto con el disipador, que además de permitir una mejor refrigeración le protege de roces o golpes.

En cuanto a las mejoras internas de esta arquitectura, empezaremos por destacar su orientación total hacia el campo multimedia, encabezada por la inclusión de 144 instrucciones, Estas instrucciones permiten el uso de operandos de 128 bits (mientras que las que estrenó el Pentium III soportaban un máximo de 64). Esto hará que programas de tratamiento de sonido o imagen, reconocimiento de voz, compresión de video... obtengan un mayor rendimiento.

Otra tecnología con la que cuenta este chip es la hyper pipelined, que permite una estructuración de veinte capas (frente a las diez de la arquitectura P6). Esto hace que se obtenga un mejor rendimiento. El Pentium 4 utiliza un bus de 400 Mhz.

Incorpora, como viene siendo habitual dos niveles de caché. La caché L1 es de solo 8 Kb (cuatro veces menor que en el Pentium III y 16 veces menor que la del Athlon). Aunque se ha mejorado notablemente, con lo que se consigue un acceso mucho más rápido y a 256 bits, bastante superior a los 64 de la caché del Athlon. La caché L2 sigue siendo de 256 Kb y a 64 bits, igual que en el Pentium III.

Con todas estas nuevas tecnologías a todo el mundo sorprendió cuando al ver pruebas reales de rendimiento los resultados decían que era más lento que un Pentium III o un Athlon a la misma frecuencia de reloj. Es algo que nadie se explica. De ahí que AMD haya decidido ponerles a los procesadores Athlon XP un número de equivalencia con el Pentium 4, queriendo medir los procesadores por su rendimiento y no por la velocidad del reloj. Esto hace que nos lo pensemos dos veces antes de decidirnos por un procesador de estas características, sobre todo si nos fijamos en su elevado precio.

Después de un poco más de un año de andadura del Pentium 4, intel presentó el nuevo core del Pentium 4, fabricado a 0.13 micras. Esto les ha permitido integrar 512 Kb de caché L2, aumentando la cantidad de transistores hasta 55 millones. La reducción del tamaño de los componentes permite la reducción del voltaje, con ello la cantidad de calor a disipar. Todo esto hace que pueda alcanzar velocidades superiores a las anteriores. Se fabrica exclusivamente para el zócalo 478 y sigue manteniendo el bus a 400 Mhz. Se comercializa con versiones a partir de los 2 Ghz.

Pentium 4 Northwood con 512 Kb de caché

Procesadores anteriores

Intel: Pentium Pentium MMX Pentium Pro Pentium II

AMD: K5 K6 K6 2 K6 III

Transmeta: TM3210

*IDT:

Intel: Celerom Pentium III Pentium IV Pentium IV core Duo PentiumXeon

AMD: K7 Athlon Duron Athon XP/MP

Transmeta: TM5 xxx

Via Technologies: Via Cyrix III

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