Microprocesadores

MICROPROCESADORES

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¿Qué es un Microcomputador?

• Diagrama de bloques de un Microcomputador

Memoria

EntradaMicroprocesador

CPUSalida

La evolución de los microprocesadores de Intel

• Intel 4004– 1971, bus data 4-bit, bus dirección 12-bit, 45

instr.– El primer microprocesador del mundo

• Intel 8008– 1972, bus data 8-bit, bus dir 14-bit, 48

instrucciones– Originalmente diseñado como un controlador de

despliegue visual CRT.• Intel 8080

– 1973, data bus 8-bit, bus dir 16-bit, 243 instr– 10 veces más rápido que 8008– Bill Gates y un amigo estudiante : BASIC, 1975 --

> Microsoft


• Intel 8085 - 1977,bus data 8-bit, bus dir 16-bit, 256 instr - Más rápido que 8080

• Intel 8086/8088

– 1978, 8086 bus data 16-bit– 1979, 8088 bus data externo 8 bit– Velocidad reloj 5,8,10MHz– Bus dir 20-bit, 2.5 MIPS– Incorporan un caché de 4 ó 6 bytes,– Los llamaron CISC por el # y complejidad de instr.

• IBM PC

– 1981, CPU 8086/8088– 29,000 transistores


• Intel 80286– 1983, bus data 16-bit– Bus dir 24-bit (16MB)– Velocidad Reloj 8,10,12.5MHz– 4.0 MIPS– 130,000 Trs en un solo chip– IBM PC/AT en 1984, IBM PS/2 Modelo 50 y 60

• Intel 80386– 1986, bus data 32 bits, bus dir 32 bits(4GB)– Velocidad Reloj 16,20,25,33MHz– 3~5 MIPS (7 MIPS en el chip de 25 MHz)– 1G≡1024M


• Intel 80486– 1989, bus data 32 bits, bus dir 32 bits(4GB)– Velocidad Reloj 25,33MHz. 80486DX 50MHz– Mitad de instrs se ejecutan con un solo pulso de reloj– 1,200,000 Trs– Equivale a 386+387+ caché 8K (datos+instrs) en un solo

integrado• Pentium: 60,66,75,80, 120 y 133MHz

– 1993, bus data 64 bits, bus dir 32 bits(4GB)– 110 MIPS en chip de 66 Mhz – 2 instrucciones/clock– 16 KB caché(8K datos+8K instrs) incorporado en el chip– Tecnología superscalar (2 instrucciones/clock)– 3.1 million transistors– Velocidad de bus 60 ó 66 MHz


• Pentium Pro– 1995,bus data 64 bits, bus dir 36 bits(64GB)– Tecnología Superscalar (3 unidades de ejecución)– 21 millones de transistores– Velocidad de reloj 150MHz y 166MHz– Caché L1 16K– Caché L2 256 KB SRAM-opera a velocidad de bus 60 ó 66MHz– Ejecuta 3 instrucciones / clock

• Pentium II– 1997, Pentium Pro + MMX– Velocidad Reloj 233, 266, hasta 450 MHz – Velocidad de Bus 100MHz– 7.5 million Transistores in CPU– Caché 32K – L1– Caché 512KB – L2 que opera a 133MHz– PII + Caché L2 montados en un circuito impreso pequeño


• Pentium III– 1999, versión mejorada del Pentium II– Todavía basa su arquitectura en Pentium PRO– Pentium Pro + MMX + Internet Streaming SIMD

Instructions– SIMD≡Single Instruction Multiple Data– 9.5 millones de transistores– Velocidad Reloj 600 MHz, ….,1GHz– Velocidad de bus 100 ó 133MHz– 32 K(16K/16K) caché L1– 256K ó 512K memoria caché L2– Celerón marca comercial de intel operó a 66MHz


• Pentium IV– 2000→2001, bus data 64 bits, bus dir 36 bits– Aquitectura similar a la de Pentium III– Velocidad de bus 100MHz →400MHz– Reloj 1.3 GHz → 3.0 GHz– Usa tecnología “Hyper Pipeline”: incorpora

caché especial 12KB en el núcleo del procesador para microoperaciones

Procesadores Intel → Historia

Modelo Año Capacidad Tamaño Memoria

Procesador Lanzamiento del Bus Palabra Direccionada

8086 1978 16 bits 16 1 MB

8088 1979 8 bits 16 1 MB

80286 1982 16 bits 16 16 MB

80286 1982 16 bits 16 16 MB

80386 DX 1985 32 bits 32 4 GB

80386 SX 1988 16 bits 32 4 GB

80486 DX 1989 32 bits 32 4 GB

80486 DX 1989 32 bits 32 4 GB

80486 SX 1985 32 bits 32 4 GB

Pentium 1993 64 bits 32 4 GB

Vista Conceptual 80486

CPU Coprocesador

Caché 8K L1

Vista Conceptual Pentium

CPU1 CPU2 Coprocesador

Caché 16K L1

Vista Conceptual Pentium PRO

CoprocesadorCPU3CPU2CPU1

Caché 16K L1

Caché 256K L2

Vista Conceptual: Pentium II-Pentium III-Pentium IV

• Circuito Impreso Pequeño.

CPU1 CPU2 CPU3 Coprocesador

Caché 32K L1

Caché L2→ 256K-512K-1M

Intel Core Duo• Microprocesador lanzado en Enero del 2006 por Intel , tiene dos

núcleos de ejecución.• Optimizado para aplicaciones de subprocesos multiples y para

multitarea.• Puede ejecutar simultáneamente juegos, descargar música o

analizar la PC con su antivirus en segundo plano.• Tiene un Caché de 2 MB compartida para ambos núcleos y un

bus frontal de 667 MHz.• Implementa un nuevo juego de instrucciones para multimedia.• Es el primer microprocesador usado en las computadoras Apple

Macintosh.• El núcleo de ejecución tiene un pipeline de 12 etapas con

velocidades de ejecucion entre 2.33 y 2.50 GHz.• Los núcleos trabajan de manera alterna.

Intel Core 2 Duo

• Core 2 Duo es un procesador que tiene 2 núcleos con un pipeline de 14 etapas. Su distribución comenzó el 27 de Julio del 2006.

• Tiene un motor de ejecucion mas ancho: con tres ULA (unidad lógica aritmética), cuatro UPF (unidad de punto flotante o coprocesador matemático) y tres unidades de SSE de 128 bits.

• SSE es una extension al grupo de instrucciones MMX para procesadores Pentiumm III. En total se agregaron 144 instrucciones.

• Destaca su arquitectura de 64 bits no disponible en su antecesor Core Duo.

• A diferencia del Core Duo, en el Core 2 Duo sus núcleos trabajan de manera simultanea dando un mayor rendimiento.

Intel Core 2 Quad ó Intel Core Quad

• Son una serie de procesadores de Intel con 4 nucleos de 64 bits.

• Según el fabricante estos procesadores son un 70% más rápidos que los Core 2 Duo.

• En realidad son dos Core 2 Duo encapsulados en un mismo sócalo, formando así los 4 núcleos reales.

• Intel tiene en mente lanzar los procesadores de 4 nucleos para Portátiles en el primer semestre del 2008 con el nombre “Penryn”

Microcomputadora

• En este gráfico se puede apreciar tres buses: dirección, datos y control.

ROM RAM Impresora

MW

TCM

RD

CIOW

CIOR

D Teclado

Microprocesador

Bus Datos

Bus Dirección

Bus de Control

Memoria Principal

• Memoria Principal es donde se almacenan las instrucciones y datos que van a ser procesadas inmediatamente por el CPU.

• ROM (Read Only Memory)

• RAM (Random Access Memory)

• Caché

• Registros

Memoria Secundaria

• Memoria Secundaria es donde se almacenan los datos e instrucciones para ser archivados por un tiempo indefinido.

• Disco Duro: memoria secundaria principal, su estructura son discos con superficie magnética. Su tamaño se mide en GB.

• Diskettes: su capacidad se mide en KB y MB.• CD-RW: su capacidad va de 650MB a 700MB.• CD-DVD: su capacidad va de 4GB a 18GB.

ROMBIOS Y RAM• ROMBIOS: contiene las instrucciones para

arrancar la máquina y hacer revisión de ella.• Actualmente se implementa en FLASH y

puede ser actualizada directamente en el circuito.

• RAM: almacena los datos y los programas que el procesador va a ejecutar.

• La RAM normalmente es mas lenta que el procesador.

Memoria Caché

• Más rápida que la RAM, pero más cara.• Se coloca entre el microprocesador y la RAM.• Sirve para almacenar temporalmente aquellos

datos que están siendo procesados con mayor frecuencia.

• Caché viene generalmente empacada dentro del mismo procesador y trabaja a la velocidad de este.

• Mejora el rendimiento del sistema.

Buses

• Los buses son los encargados de llevar los datos de un lugar a otro en el computador.

• El bus más importante es el que conecta el procesador con la memoria principal RAM.

• Este es el principal “cuello de botella” de una computadora moderna.

Otros Tipos de Buses

• ISA: tarjetas antiguas.

• PCI: tarjetas modernas.

• IDE: discos duros/CD/DVD.

• SCSI: discos duros de servidores.

• AGP: targetas de video y gráficos.

• PCMCIA: computadoras LAPTOP.

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