microprocesador
- 1. ARQUITECTURA Y ENSAMBLAJE MICROPROCESADORES EL MICROPROCESADOR EL MICROPROCESADOR El microprocesador o CPU es el elemento del sistema computarizado responsable de ejecutar las instrucciones programadas, procedimientos de usuario y procedimientos incorporados. El CPU es acrónimo de Central Processing Unit (Unidad Central de Procesamiento). La CPU gestiona cada paso del proceso de los datos, actúa como el conductor y supervisor de los componentes de hardware del sistema. Está unidad actúa directa o indirectamente con los demás componentes de la placa principal, por lo tanto muchos grupos de componentes reciben órdenes y son activados en forma directa por el CPU. ¿QUÉ ES Y PARA QUÉ SIRVE UN MICROPROCESADOR? Un microprocesador es un circuito integrado o “chip” hecho de silicio, con millones de diminutos componentes electrónicos. El microprocesador es el lugar donde toda la información, es procesada y el que indica a las otras partes de una computadora lo que tienen que hacer. A diferencia de un cerebro humano un microprocesador no es capaz de pensar por sí mismo y sólo hace lo que se le dice. Aunque la fama de los microprocesadores viene de su trabajo como “cerebro” de las computadoras personales, hoy en día una enorme cantidad de ellos se utilizan para casi cualquier aplicación imaginable, como: en calculadoras, relojes, juegos de vídeo, hornos de microondas, videograbadoras, en los sistemas de control de gasolina de los automóviles y hasta en los complejos sistemas de rastreo en aviones, tanques y misiles. 1
- 2. DESARROLLO DE LOS MICROPROCESADORES ¿CÓMO FUNCIONA? Cada trabajo que el microprocesador hace se divide en muchas pequeñas operaciones llamadas “Instrucciones”. La lista completa de “instrucciones” necesarias para que el microprocesador haga un buen trabajo se llama “Programa”. Puesto que el microprocesador no piensa. Las instrucciones que se le den para ejecutar (el programa) deben de ser muy precisas. La ventaja es que se pueden programar para hacer ciertas tareas diferentes en situaciones, de modo que pueden servir para muchas cosas. El programa que dice al microprocesador lo que tiene que hacer puede ser leído por este desde un dispositivo de almacenamiento como: la memoria, disco duro, diskette o CD-ROM. PARTES DEL MICROPROCESADOR UNIDAD DE CONTROL: (Control Unit – CU) Interpreta cualquier instrucción recibida de la memoria y dirige la secuencia de eventos necesarios para ejecutar la instrucción, le dice al ALU qué operaciones debe realizar. MEMORIA DEL PROCESADOR: Retiene las instrucciones y los datos entre el procesamiento y las operaciones de transferencias. UNIDAD ARITMÉTICA Y LÓGICA: (Arithmetic and Logic Unit – ALU) Es un circuito digital que lleva a cabo funciones aritméticas básicas, lógicas y textuales del sistema computarizado. 2
- 3. REGISTROS: Consisten en dispositivos especiales de memoria que sirven para retener temporalmente los datos durante las operaciones de la ALU. PROCESADORES Pentium Clásica: Las primeras series, funcionaban a 60 y a 66 Mhz., y debido a que trabajaban a 5V. Tenían problemas de sobrecalentamiento. Además trabajaban a la misma velocidad que el propio bus. Estos modelos se pueden actualizar mediante el Overdrive de Intel a 120 o a 133 Mhz, que duplica la velocidad del bus, e incorpora un reductor de 5V a 3,3. A partir del modelo de 75 Mhz ya se empieza a trabajar con multiplicadores de frecuencia internos para que el rendimiento de los procesadores sea mayor que el que el bus y la memoria permiten. Además se soluciona el problema de "calentura" rebajando la tensión de funcionamiento de los nuevos modelos a 3,52 voltios, con lo que se consigue un menor consumo. De esta serie de microprocesadores poco se puede decir que no se sepa. Fue famoso en ellos un "bug" detectado que en unas circunstancias muy concretas provocaba un error de cálculo. Aquellos que dispongan de una unidad de este tipo aun pueden ponerse en contacto con Intel para que se la cambie. Está optimizado para aplicaciones de 16 bits. Dispone de 8Kb de caché de instrucciones + 8Kb de caché de datos. Utiliza el zócalo de tipo 5 (socket 5) o el de los MMX (tipo 7). También es conocido por su nombre clave P54C. Está formado por 3,3 millones de transistores Especificaciones de la gama Pentium Procesador Frecuencia Tecnología Voltaje Bus Multiplicador Socket P60 60Mhz. 0,8 µ 5v 60Mhz - 4 P66 66Mhz 0,8 µ 5v 66Mhz - 4 P75 75Mhz 0,6 µ 3,52v 50Mhz 1,5 5/7 P90 90Mhz 0,6 µ 3,52v 60Mhz 1,5 5/7 P100 100Mhz 0,6 µ 3,52v 66Mhz 1,5 5/7 P120 120Mhz 0,35 µ 3,52v 60Mhz 2 5/7 P133 133Mhz 0,35 µ 3,52v 66Mhz 2 5/7 P150 150Mhz 0,35 µ 3,52v 60Mhz 2,5 7 P166 166Mhz 0,35 µ 3,52v 66Mhz 2,5 7 P200 200Mhz 0,35 µ 3,52v 66Mhz 3 7 Pentium MMX: El Pentium MMX es una mejora del Classic al que se le ha incorporado un nuevo juego de instrucciones (57 para ser exactos) orientado a mejorar el rendimiento en aplicaciones multimedia, que necesitan mover gran cantidad de datos de tipo entero, como pueden ser videos o secuencias musicales o gráficos 2D. 3
- 4. Al ser un juego de instrucciones nuevo, si el software que utilizamos no lo contempla, no nos sirve para nada, y ni Windows 95, ni Office 97 ni la mayor parte de aplicaciones actuales lo contemplan (Windows 98 si). Sin embargo, aun en el caso de que no utilicemos tales instrucciones, notaremos una mejora debido a que, entre otras mejoras, dispone de una caché que es el doble de la del Pentium "normal", es decir, 16 Kb para datos y 16 para instrucciones. La gama MMX empieza en los 133Mhz, pero sólo para portátiles, es decir la versión SL. Para ordenadores de sobremesa la gama empieza en los 166Mhz., luego viene el de 200 y finalmente el de 233 que utiliza un multiplicador de 3,5 y que además necesita de algo más de corriente que sus compañeros. Sigue siendo un procesador optimizado para aplicaciones de 16 bits. Requiere zócalo de tipo 7 (socket 7). También es conocido como P55C. Trabaja a doble voltaje 3,3/2,8V. Utiliza la misma tecnología de 0,35 micras. Lleva en su interior 4,5 millones de transistores. También podemos distinguir según el encapsulado sea plástico o cerámico. El mejor y más moderno es el primero. Pentium Pro: Este es uno de los mejores procesadores que ha sacado Intel, a pesar de su relativa antigüedad. Parte de este mérito lo tiene la caché de segundo nivel, que está implementada en el propio chip, y por tanto se comunica con la CPU a la misma velocidad que trabaja está internamente. El zócalo es específico para este modelo y es conocido como Tipo 8. No cuenta con el juego de instrucciones MMX. Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. (Windows NT, Unix, OS/2...). Dispone de una caché L1 de 8KB + 8KB. (Instrucciones + datos). Hay una gama de procesadores que posee 256 KB de caché L2, otra 512, y por último un modelo que cuenta con un Mega. Puede cachear hasta 64 GB de RAM. Está formado por 5,5 millones de transistores. Especificaciones de la gama Pentium Pro Procesador Frecuencia Tecnología Caché L2 Voltaje Bus Multiplicador P.Pro150 150Mhz. 0,6 µ 256K 3,1v 60Mhz 2,5 P.Pro180 180Mhz 0,35 µ 256K 3,3v 60Mhz 3 P.Pro200 200Mhz 0,35 µ 256K 3,3v 66Mhz 3 P.Pro166 166Mhz 0,35 µ 512K 3,3v 66Mhz 2,5 P.Pro200 200Mhz 0,35 µ 512k 3,3v 66Mhz 3 P.Pro200 200Mhz 0,35 µ 1MB 3,3 66Mhz 3 Pentium II: Este es el último lanzamiento de Intel. Básicamente es un Pentium Pro al que se ha sacado la memoria caché de segundo nivel del chip y se ha colocado todo ello en un tarjeta de circuito impreso, conectada a la 4
- 5. placa a través de un conector parecido al del estándar PCI, llamado Slot 1, y que se es utilizado por dos tipos de cartuchos, el S.E.C. y el S.E.P.P (el de los Celeron). También se le ha incorporado el juego de instrucciones MMX. Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. Se comercializa en versiones que van desde los 233 hasta los 400 MHz. Posee 32 KBytes de caché L1 (de primer nivel) repartidos en 16Kb para datos y los otros 16 para instrucciones. A caché L2 (segundo nivel) es de 512 Kb y trabaja a la mitad de la frecuencia del procesador. La velocidad a la que se comunica con el bus (la placa base) sigue siendo de 66 MHz, pero en las versiones a partir de los 333 ya pueden trabajan a 100 MHz. Incorpora 7,5 millones de transistores. Los modelos de 0,35 µ pueden cachear hasta 512 Mb, los de 0,25 hasta 4 Gb. (menos los antiguos modelos a 333). Especificaciones de la gama Pentium II Procesador Frecuencia Tecnología Voltaje Voltaje I/O Bus Multiplicador PII 233 233Mhz. 0,35 µ 2,8 v 3,3 66Mhz 3,5 0,35 µ 2,8 v PII 266 266Mhz 3,3 66Mhz 4 0,25 µ 2,0 v 0,35 µ 2,8 v PII 300 300Mhz 3,3 66Mhz 4,5 0,25 µ 2,0 v PII 333 333Mhz 0,25 µ 2,0 v 3,3 66Mhz 5 PII 350 350Mhz 0,25 µ 2,0 v 3,3 100Mhz 3,5 PII 400 400Mhz 0,25 µ 2,0 v 3,3 100Mhz 4 CELERON: Este procesador ha tenido una existencia bastante tormentosa debido a los continuos cambios de planes de Intel. Debemos distinguir entre dos empaquetados distintos. El primero es el S.E.P.P. que es compatible con el Slot 1 y que viene a ser parecido al empaquetado típico de los Pentium II (el S.E.C.) pero sin la carcasa de plástico. El segundo y más moderno es el P.P.G.A. que es el mismo empaquetado que utilizan los Pentium y Pentium Pro, pero con distinto zócalo. En este caso se utiliza el Socket 370, incompatible con los anteriores socket 7 y 8 y con los actuales Slot 1. Por suerte existen unos adaptadores que permiten montar procesadores Socket 370 en placas Slot 1 (aunque no al revés).También debemos distinguir entre los modelos que llevan caché y los que no, ya que las diferencias en prestaciones son realmente importantes. Justamente los modelos sin caché L2 fueron muy criticados porque ofrecían unas prestaciones que en algunos casos eran peores que las de los Pentium MMX a 233.Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. Se comercializa en versiones que van desde los 266 hasta los 466 MHz. 5
- 6. La caché L2 trabaja a la misma velocidad que el procesador (en los modelos en los que la incorpora). Posee 32 Kbytes de caché L1 (de primer nivel) repartidos en 16Kb. para datos y los otros 16 para instrucciones. No poseen caché de nivel 2 los modelos 266-300 y sí el resto (128 KB). La velocidad a la que se comunica con el bus (la placa base) sigue siendo de 66 MHz. Posee el juego de instrucciones MMX. Incorpora 7,5 millones de transistores en los modelos 266-300 y 9,1millones a partir del 300A (por la memoria caché integrada). Especificaciones de la gama Celaron Tecno- Voltaje Voltaje Multipli- Frecuencia Caché L2 Bus Zócalo Procesador logía Core I/O cador Celeron 266 266Mhz. 0 0,25 µ 2,0 v 3,3 66Mhz 4 Slot1 Celeron 300 300Mhz 0 0,25 µ 2,0 v 3,3 66Mhz 4,5 Slot1 Slot1- Celeron 300A 300Mhz. 128 KB 0,25 µ 2,0 v 3,3 66Mhz 4,5 S.370 Slot1- Celeron 333 333Mhz 128 KB 0,25 µ 2,0 v 3,3 66Mhz 5 S.370 Slot1- Celeron 366 366Mhz. 128 KB 0,25 µ 2,0 v 3,3 66Mhz 5,5 S.370 Slot1- Celeron 400 400Mhz 128 KB 0,25 µ 2,0 v 3,3 66Mhz 6 S.370 Slot1- Celeron 433 433Mhz. 128 KB 0,25 µ 2,0 v 3,3 66Mhz 6,5 S.370 Celeron 466 466Mhz 128 KB 0,25 µ 2,0 v 3,3 66Mhz 7 S.370 Xeon: Al Xeon le ocurre algo parecido al Celeron, ya que no dejan de ser variantes de un mismo procesador, o mejor dicho, de una misma CPU, ya que las variaciones principales están fuera de la CPU. En este caso, se ha buscado un procesador que sea un digno sucesor del Pentium Pro, el cual, y a pesar de los años que hace de su nacimiento, todavía no había sido igualado en muchas de sus características, ni por el mismo Pentium II. Este procesador está orientado al mismo mercado que el modelo al que pretende sustituir, es decir al de los servidores. En este caso, lo tiene más fácil, ya que la tecnología de socket 8 que implementaba el PRO, se había quedado un tanto estancada por su poca difusión. Por tanto, sus diferencias más importantes las tenemos en su memoria caché de segundo nivel que puede ir desde los 512 Kb. hasta el mega, aunque los próximos modelos podrán salir ya con 2 MB. Esta memoria además es más rápida, y trabaja a la misma velocidad que la CPU. Otra característica importante es que mediante la electrónica y el chipset adecuado se pueden montar equipos con hasta 8 procesadores. La carcasa del procesador también ha experimentado un crecimiento, sobre todo en altura, para que la CPU y demás componentes puedan obtener una mayor refrigeración. Resumiendo podemos decir que para usuarios individuales no aporta mejoras sustanciales, sobre todo si miramos su precio, pero para plataformas servidoras se convertirá seguramente en el nuevo estándar. 6
- 7. Utiliza el slot 2, que es una variante del slot 1, pero incompatible con aquel. Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. Posee 32 KBytes de caché L1 (de primer nivel) repartidos en 16KB. para datos y los otros 16 para instrucciones. La caché de segundo nivel puede ser de 512 KB o 1 MB. Para comunicarse con el bus utiliza una velocidad de 100 MHz. Incorpora 7,5 millones de transistores. Puede cachear hasta 4 Gb. de memoria RAM. Especificaciones de la gama Xeon Voltaje Procesador Frecuencia Tecnología Caché L2 Voltaje I/O Bus Multiplicador Core 512KB Xeon 400 400Mhz. 0,25 µ 2,0 v 2,5 100Mhz 4 Pentium III: Debido a que las diferencias con el actual Pentium II son escasas, vamos a centrarnos en comparar ambos modelos. Se le han añadido las llamadas S.S.E. o Streaming SIMD Extensions, que son 70 nuevas instrucciones orientadas hacia tareas multimedia, especialmente en 3D. Estas extensiones son el equivalente a las 3D Now que lleva implementando AMD desde hace tiempo en el K6-2, K6-III y Athlon y que también han incorporado otros fabricantes como IDT en sus Winchip2 y 3. Por supuesto, dicho juego de instrucciones a pesar de realizar operaciones similares en ambos procesadores son totalmente incompatibles entre sí... Otra novedad importante es la posibilidad de utilizar las nuevas instrucciones junto con las actuales MMX y las operaciones con la FPU sin verse penalizado por ello. Hay que tener en cuenta que tanto en los procesadores de Intel anteriores como en los de AMD actuales a excepción del Athlon, combinar la utilización de introducciones MMX junto con operaciones en coma flotante es prácticamente imposible debido al retardo que supone pasar de un modo a otro, con lo que los programadores se ven obligados a escoger entre uno u otro. Otra de las novedades introducidas y también la más polémica es la incorporación de un número de serie que permite identificar unívocamente a cada una de las unidades, con lo que se obtiene una especie de "carné de identidad" único para cada PC. Este ID se puede utilizar para realizar transacciones más seguras a través de Internet, y facilitar la vida a los administradores de redes, pero también ha sido duramente criticado por algunos grupos de presión como una invasión de la privacidad, con lo que Intel se ha visto obligada a ofrecer una utilidad que permite desactivar dicha función. Es importante recalcar que todas estas nuevas características no sirven para nada si el software no las contempla, al igual que ocurría con las instrucciones 3DNow o con las ya hoy en día estándar MMX. También es importante saber que las 3DNow, al llegar bastante tiempo en el mercado, están ya soportadas por múltiples programas, sobre todo juegos, entre otras cosas gracias al soporte por parte de Microsoft en sus DirectX. El resto de características son idénticas a las de su hermano pequeño. Está optimizado para aplicaciones de 32 bits. Se comercializa en versiones que van desde los 450 hasta los 600 MHz. Posee 32 Kbytes de caché L1 (de primer nivel) repartidos en 16Kb. para datos y los otros 16 para instrucciones. 7
- 8. La caché L2 (segundo nivel) es de 512 Kb. y trabaja a la mitad de la frecuencia del procesador. La velocidad a la que se comunica con el bus (la placa base) es de 100 MHz. Incorpora 9,5 millones de transistores. Pueden cachear hasta 4 Gb. Los modelos actuales todavía están fabricados con tecnología de 0,25 micras. Especificaciones de la gama Pentium III Frecuen- Voltaje Voltaje Temp. Potencia Procesador Tecnología Bus Multip. cia. Core I/O Máxima Máxima PIII 450 450Mhz. 0,25 µ 2,0 v 3,3 100Mhz 4,5 75º 25,3 W PIII 500 500Mhz 0,25 µ 2,0 v 3,3 100Mhz 5 75º 28 W PIII 550 550Mhz 0,25 µ 2,0 v 3,3 100Mhz 5,5 75º 30,8 W PIII 600 600Mhz 0,25 µ 2,05 v 3,3 100Mhz 6 75º 34,5 W ACTIVIDAD 1.- Buscar información sobre Microprocesadores Pentium 4 1ª y 2ª Versión y preparar cuadros como los antes vistos. 2.- Buscar información sobre los nuevos Microprocesadores y Tecnologías. 3.- Microprocesadores core i 3 , i 5, i 7 4.- Microprocesador Core i 9 5.- haz cuadro referente a los siguiente Marca Modelo Bus Cache Placa Madre Intel P4 P 4D Celeron Amd Páginas de Búsqueda: www.monografías.com www.google.com www.altavista.com www.mundopc.net www.abcdatos.com www.hardware12v.com www.noticias3d.com www.tomshardware.com 8