Cpu
- 1. Evolución de la arquitecturade 16 bits a 64 bits El primer cambio importante en la arquitectura del procesador fue el paso de la arquitectura interna de 16 bits de los procesadores 286 y anteriores a la arquitectura interna de 32 bits de los chips 386 y posteriores, que Intel llama IA-32 (Intel Architecture, 32 bits ). La arquitectura de 32 bits de Intel data de 1985. Tomó 10 años completos tanto para un sistema operativo parcial de 32 bits (Windows 95) como para un sistema operativo completo de 32 bits que requirió la aparición de controladores de 32 bits (Windows NT), y Tomó otros 6 años para que la industria de la informática cambie a un ambiente de 32 bits para el sistema operativo y los controladores (Windows XP). Eso es un total de 16 años desde el lanzamiento de hardware de computación de 32 bits hasta la plena adopción de la informática de 32 bits en la corriente principal con software de soporte. Estoy seguro de que puede apreciar que 16 años es toda una vida en tecnología. Ahora estamos cerca del final de otro importante salto arquitectónico, ya que Intel, AMD y Microsoft han cambiado casi completamente de las arquitecturas de 32 bits a las de 64 bits. En 2001, Intel había introducido el IA-64 (arquitectura Intel, de 64 bits) en forma de los procesadores Itanium e Itanium 2, pero este estándar era algo completamente nuevo y no una extensión de la tecnología existente de 32 bits. IA-64 fue anunciado en 1994 como un proyecto de desarrollo de la CPU con Intel y HP (llamado Merced), y los primeros detalles técnicos fueron puestos a disposición en octubre de 1997. El hecho de que la arquitectura IA-64 no sea una extensión de IA-32, sino que es una arquitectura nueva y completamente diferente para entornos que no sean de PC, como los servidores (para los que IA-64 fue diseñado), pero el mercado de PC ha Siempre en función de la compatibilidad con versiones anteriores. A pesar de que es posible emular IA-32 dentro de IA-64, dicha emulación y soporte es lento. Con la puerta abierta, AMD aprovechó esta oportunidad para desarrollar extensiones de 64 bits a IA-32, que llama AMD64 (originalmente conocida como x86-64). Intel finalmente lanzó su propio conjunto de extensiones de 64 bits, que llama EM64T o modo IA-32e. Como resulta, las extensiones de Intel son casi idénticas a las extensiones de AMD, lo que significa que son compatibles con el software. Parecía por primera vez que Intel había seguido indiscutiblemente el liderazgo de AMD en el desarrollo de la arquitectura de PC. Sin embargo, AMD y el procesador de 64 bits de Intel sólo se podía ejecutar en modo de 32 bits en los sistemas operativos existentes. Para que la computación de 64 bits sea una realidad, también se necesitan sistemas operativos de 64 bits y controladores de 64 bits. Microsoft comenzó a ofrecer versiones de prueba de Windows XP Professional x64 Edition (que admite AMD64 y EM64T) en abril de 2005, pero no fue hasta el lanzamiento de Windows Vista x64 en 2007 que la computación de 64 bits comenzaría a ser el eje de la industria. Inicialmente, la falta de controladores de 64 bits era un problema, pero con la liberación de Windows 7 x64 en 2009, la mayoría de los fabricantes de dispositivos proporcionaban controladores de 32 y 64 bits para virtualmente todos los nuevos dispositivos. Linux también está disponible en versiones de 64 bits, lo que hace posible el paso a la computación de 64 bits para entornos no Windows. Otro desarrollo importante es la introducción de procesadores multicore tanto de Intel como de AMD. Los procesadores de escritorio de múltiples núcleos actuales de Intel y AMD tienen hasta ocho núcleos de CPU completos operando en un paquete de CPU, esencialmente, permitiendo que un solo procesador realice el trabajo de varios procesadores. Aunque los procesadores multinúcleo no hacen que los juegos que usan hilos de ejecución únicos se reproduzcan más rápido, los procesadores multinúcleo, como múltiples procesadores de un solo núcleo, dividen la carga de trabajo producida al ejecutar varias aplicaciones al mismo tiempo. Si alguna vez has intentado escanear por software malicioso al mismo tiempo que verifica el correo electrónico o ejecutas otra aplicación, probablemente has visto cómo ejecutar varias aplicaciones puede llevar hasta el procesador más rápido de rodillas. Con los procesadores multinúcleos disponibles tanto de Intel como de AMD, su capacidad para hacer más trabajo en menos tiempo mediante la multitarea es mucho mayor. Ahora se optimiza un número creciente de aplicaciones para procesadores multinúcleo; Estas aplicaciones se conocen como aplicaciones multiproceso. Los procesadores multicore también admiten extensiones de 64 bits, lo que le permite disfrutar tanto de las ventajas de la computación multinúcleo como de la computación
- 2. de 64 bits. Las PCs ciertamente han recorrido un largo camino. El procesador 8088 original utilizado en la primera PC contenía 29.000 transistores y funcionaba a 4.77MHz. Compare con los chips de hoy: El FX-8000 de ocho núcleos de AMD tiene un estimado de 1.200 millones de transistores y se ejecuta a una velocidad estándar de hasta 3.6GHz (4,2GHz en modo Turbo Core), y los modelos Intel Core i7 de seis núcleos Alrededor de 2.27 mil millones de transistores y funcionan en hasta 3.4GHz o más rápidamente. A medida que los procesadores multinúcleo con grandes cachés integrados continúan siendo utilizados en los diseños, busque que los conteos de transistores y el desempeño del mundo real continúen aumentando mucho más allá de un billón de transistores. Y el progreso no se detendrá allí, porque de acuerdo con la Ley de Moore, la velocidad de procesamiento y los recuentos de transistores se duplican cada 1,5-2 años. Especificaciones del procesador Muchas especificaciones confusas a menudo se citan en las discusiones de los procesadores. Las siguientes secciones tratan algunas de estas especificaciones, incluyendo el bus de datos, el bus de direcciones y la velocidad. La siguiente sección incluye una tabla que enumera las especificaciones de prácticamente todos los procesadores de PC. Los procesadores pueden ser identificados por dos parámetros principales: cuán amplios son y qué tan rápido son. La velocidad de un procesador es un concepto bastante simple. La velocidad se cuenta en megahercios (MHz) y gigahercios (GHz), lo que significa millones y miles de millones de ciclos por segundo, ¡y más rápido es mejor! La anchura de un procesador es un poco más complicada de discutir porque tres especificaciones principales en un procesador se expresan en anchura: • Bus de datos (E / S) (también denominado FSB o bus frontal) • Bus de direcciones • Registros internos Tenga en cuenta que el bus de datos del procesador también se denomina bus frontal (FSB), bus del lado del procesador (PSB) o sólo bus de la CPU. Todos estos términos se refieren al bus que está entre la CPU y el componente del chipset principal (North Bridge o Memory Controller Hub). Intel utiliza la terminología FSB o PSB, mientras que AMD utiliza sólo FSB. Normalmente sólo me gusta decir CPU bus en la conversación o cuando hablan durante mis seminarios de formación, porque es el menos confuso de los términos, mientras que también es completamente exacta. El número de bits que un procesador puede designar puede ser confuso. La mayoría de los procesadores modernos tienen bus de datos de 64 bits (o más amplio); Sin embargo, eso no significa que se clasifican como procesadores de 64 bits. Procesadores desde el 386 a través del Pentium 4 y Athlon XP se consideran procesadores de 32 bits porque sus registros internos son 32 bits de ancho, aunque sus buses de E / S de datos son de 64 bits de ancho y sus buses de dirección son 36 bits de ancho Predecesores, los procesadores Pentium y K6). Los procesadores desde la serie Intel Core 2 y el AMD Athlon 64 se consideran procesadores de 64 bits porque sus registros internos son de 64 bits de ancho. Bus de Datos I/O Dos de las características más importantes de un procesador son la velocidad y el ancho de su bus de datos externo. Éstos definen la velocidad a la cual los datos pueden ser movidos dentro o fuera del procesador. Los datos en una computadora se envían como información digital en la que ciertos voltajes o transiciones de voltaje que ocurren dentro de intervalos de tiempo específicos representan datos como 1s y 0s. Puede aumentar la cantidad de datos que se envían (llamada ancho de banda) incrementando el tiempo de ciclo o el número de bits que se envían a la vez, o ambos. Con los años, los buses de datos del procesador han pasado de 8 bits de ancho a 64 bits de ancho. Cuantos más cables tenga, más bits individuales puede enviar en el mismo intervalo. Todos los procesadores modernos, desde el Pentium original y el Athlon hasta las últimas Core i7, la serie AMD FX 83xx e incluso la serie Itanium, tienen un bus de datos de 64 bits (8 bytes). Por lo
- 3. tanto, pueden transferir 64 bits de datos a la vez desde y hacia el chipset de la placa base o la memoria del sistema. Una buena manera de entender este flujo de información es considerar una carretera y el tráfico que lleva. Si una carretera tiene sólo un carril para cada dirección de viaje, sólo un coche a la vez puede moverse en una dirección determinada. Si desea aumentar el flujo de tráfico (mover más coches en un momento dado), puede aumentar la velocidad de los coches (acortar el intervalo entre ellos), agregar más carriles o ambos. A medida que los procesadores evolucionaron, se agregaron más carriles, hasta un punto. Se puede pensar en un chip de 8 bits como una carretera de un solo carril, ya que un byte fluye a través de un momento. (1 byte equivale a 8 bits individuales). El chip de 16 bits, con 2 bytes que fluyen a la vez, se asemeja a una autopista de dos carriles. Usted podría tener cuatro carriles en cada dirección para mover un gran número de automóviles; Esta estructura corresponde a un bus de datos de 32 bits, que tiene la capacidad de mover 4 bytes de información a la vez. Tomando esto más lejos, un bus de datos de 64 bits es como tener una carretera de ocho carriles moviendo datos dentro y fuera del chip. Después de alcanzar los buses de 64 bits, los diseñadores de chips descubrieron que no podían aumentar aún más la velocidad, porque era demasiado difícil sincronizar todos los 64 bits. Se descubrió que volviendo a menos carriles, era posible aumentar la velocidad de los bits (es decir, acortar el tiempo de ciclo) de tal manera que incluso mayores anchos de banda eran posibles. Debido a esto, muchos procesadores más nuevos tienen sólo buses de datos de 4 o 16 bits de ancho, pero tienen anchos de banda más altos que los buses de 64 bits que reemplazaron. Otra mejora en los procesadores más recientes es el uso de múltiples buses separados para diferentes tareas. El diseño del procesador tradicional tenía todos los datos pasando por un solo bus, mientras que los procesadores más nuevos tienen buses físicos separados para los datos desde y hacia el chipset, la memoria y las ranuras de la tarjeta gráfica. Bus de Direcciones El bus de direcciones es el conjunto de cables que llevan la información de direccionamiento utilizada para describir la ubicación de memoria a la que se están enviando los datos o desde la que se están recuperando los datos. Como con el bus de datos, cada cable en un bus de dirección lleva un solo bit de información. Este único bit es un solo dígito en la dirección. Cuantos más cables (dígitos) utilicen en el cálculo de estas direcciones, mayor será el número total de ubicaciones de direcciones. El tamaño (o el ancho) del bus de direcciones indica la cantidad máxima de RAM que un chip puede resolver. La analogía de la carretera en la sección anterior, "Bus de datos de E / S", puede mostrar cómo encaja el bus de direcciones. Si el bus de datos es la carretera y el tamaño del bus de datos es equivalente al número de carriles, Se refiere al número de la casa o la dirección. El tamaño del bus de direcciones es equivalente al número de dígitos en el número de dirección de la casa. Por ejemplo, si usted vive en una calle en la que la dirección está limitada a un número de dos dígitos (base 10), no pueden existir más de 100 direcciones distintas (00-99) para esa calle (102). Añada otro dígito y el número de direcciones disponibles aumenta a 1.000 (000-999) o 103. Los ordenadores utilizan el sistema de numeración binario (base 2), por lo que un número de dos dígitos proporciona sólo cuatro direcciones únicas (00, 01, 10 y 11), calculadas como 22. Un número de tres dígitos proporciona sólo ocho direcciones (000-111 ), Que es 23. Por ejemplo, los procesadores 8086 y 8088 utilizan un bus de direcciones de 20 bits que calcula un máximo de 220 o 1.048.576 bytes (1MB) de direcciones. La tabla 3.3 describe las capacidades de direccionamiento de memoria de los procesadores. El bus de datos y el bus de direcciones son independientes, y los diseñadores de chips pueden usar cualquier tamaño que quieran para cada uno. Normalmente, sin embargo, los chips con buses de datos más grandes tienen buses de direcciones más grandes. Los tamaños de los buses pueden proporcionar información importante sobre la potencia relativa de un chip, medido en dos formas importantes. El tamaño del bus de
- 4. datos indica la capacidad de movimiento de información del chip y el tamaño del bus de dirección le indica cuánta memoria puede manejar el chip. Registros Internos (Bus de Datos Internos) El tamaño de los registros internos indica la cantidad de información que el procesador puede operar en un momento y cómo se mueve los datos internamente dentro del chip. A veces también se denomina bus de datos interno. Un registro es una celda de retención dentro del procesador; Por ejemplo, el procesador puede sumar números de dos registros diferentes, almacenando el resultado en un tercer registro. El tamaño del registro determina el tamaño de los datos en los que el procesador puede funcionar. El tamaño del registro también describe el tipo de software o comandos e instrucciones que un chip puede ejecutar. Es decir, los procesadores con registros internos de 32 bits pueden ejecutar instrucciones de 32 bits que procesan fragmentos de datos de 32 bits, pero los procesadores con registros de 16 bits no pueden. Los procesadores del 386 al Pentium 4 utilizan registros internos de 32 bits y pueden funcionar esencialmente los mismos sistemas operativos y software de 32 bits. Los procesadores Core 2, Athlon 64 y más nuevos tienen registros internos de 32 bits y 64 bits, que pueden ejecutar sistemas operativos y aplicaciones de 32 bits existentes, así como versiones más recientes de 64 bits.