MICROPROCESADORES

Conrado Perea

Introducción

Los orígenes más recientes de la industria microinformática se remontan a los años 40, cuando la Universidad de Stanford, con el objetivo de impulsar su desarrollo, decidió crear el Parque Industrial Stanford, alquilando a diversas compañías los terrenos de la universidad.

Gracias al ambiente tecnológico e industrial que se creó, el lugar se convirtió en uno de los focos más importantes de la industria microinformática.

SILICON VALLEY

Hoy este lugar se conoce con el nombre de Silicon Valley, y aglutina a las principales firmas del sector.

Una de las primeras empresas situadas en Silicon Valley fue Fairchild semiconductor (1957). Fue la primera empresa mundial que trabajaba exclusivamente con silicio. (Intel)

1º Microprocesadores

El primer microprocesador se fabricó en 1971 Intel 4004, originariamente fabricado para una calculadora.2300 transistores. 4 bits.60000 operaciones/seg.

1º de 8 bits Intel 8008 en 1979, 3300 transistores

Intel 8080

En 1979 se crea el primer microprocesador para uso general 8080 8 bits, 4500 transistores, 200000 operaciones/ seg.

En la actualidad se superan los 50 millones de transistores y se fabrica en 0,13 micras

El Procesador

Todo ordenador cuenta con una unidad que ejecuta las

instrucciones de los programas. Esta unidad se

comunica con otros subsistemas dentro del ordenador y

normalmente controla su funcionamiento.

La función principal realizada por la CPU es la de traer

instrucciones desde la memoria y ejecutarlas.

Arquitectura interna de la CPU.

Encapsulado

Carcasa que rodea a la oblea de silicio, para proteger el procesador de ataques externos (oxidación, humedad, etc.)

Los diferentes encapsulados se diferencian por el nº de contactos, las medidas, la tensión de alimentación…

ALU

Unidad lógica aritmética,

se encarga de las

operaciones lógicas y

aritméticas con los datos

recibidos y los deposita en

un registro.

Unidad de control

Basándose en las

instrucciones de la

unidad de

decodificación, crea las

señales que controlan la

ALU. Dice qué hacer con

los datos y en qué lugar

los tiene que guardar.

Unidad de anticipación

Decide cuándo pide los

datos desde la memoria

principal o de la caché.

Verifica la integridad de

los datos antes de

pasarlos a la unidad de

decodificación.

Unidad de decodificación.

Se encarga de traducir los

códigos de instrucción para

que la ALU realice las

operaciones.

Registros. Se emplean para

almacenar los códigos de

operación y los operandos

de las instrucciones.

Memoria cache. Se encarga

de almacenar ciertos

bloques de datos que ,

posiblemente, serán

utilizados en las siguientes

operaciones.

Coprocesador matemático.

Encargado de realizar

operaciones matemáticas.

Bus posterior (BSB Back Side Bus)

• Interconecta la CPU con

la memoria caché L1 y

a su vez tiene una

comunicación directa

con la memoria caché

L2.

FSB (Front Side Bus)

Sirve como conexión entre la

L2 y la placa base.

Es el ancho de banda del

microprocesador y tiene que

ir acorde con el FSB de la

placa.

También conocido como

velocidad externa.

CPU

FSB L2

Flujo de datos

BSB L1

PLACA BASE

Tecnología de múltiples núcleos

Tecnología de múltiples núcleos Controlador de memoria

• Con un gran ancho de

banda híper rápido que

conecta directamente con la

memoria RAM del equipo.

Bus de transporte

• Agiliza la velocidad de las

comunicaciones de E/S a

gran velocidad.

HyperThreading

• Software diseñado para ejecutarse en varios

núcleos simultáneamente, se podría ejecutar

en un único núcleo, simulando dos

procesadores lógicos en paralelo dentro de un

único procesador, ocupando los bit vacíos de

cada proceso.

Intel QuickPath Interconnect, QPI

Es la conexión punto a punto entre los núcleos que

componen el procesador, desarrollado por Intel.

Actualmente, esta conexión se mide por GT/s miles de

millones de transferencias por segundo, antes se utilizaban

los MT/s, millones de transferencias por segundo

Características

• Velocidad 1

• Memoria Caché 2

• Núcleos 3

Características

Velocidad

Velocidad interna

• Es la velocidad a la que funciona el microprocesador internamente, se mide en Hz

– Hz

– KHz

– MHz

– GHz

– THz

Velocidad externa

• Bus de sistema, que es la velocidad con la que se comunica el microprocesador con la placa base. (FSB)

• Dispone de un multiplicador para indicar la diferencia de velocidades.

Memoria caché

• Es una memoria de almacenamiento de alta velocidad.

• Es utilizada por el microprocesador para reducir el tiempo de acceso a los datos si los tuviera que obtener de la memoria RAM.

– L1 se utiliza para almacenar datos del sistema.

– L2 para datos de las aplicaciones.

– L3 para almacenar datos de las aplicaciones para las diferentes L2 de los diversos núcleos que componen el procesador.

• L1 128 kb+128 kb, 128 kb para instrucciones y 128 kb para datos.

• L2 4x 1Gb, son 1 Gb por núcleo.

Núcleos

• Actualmente, la gran batalla ya no es la velocidad del microprocesador, sino la cantidad de núcleos que es capaz de alojar con sus avances tecnológicos.

– HyperThreading.

– Intel QuickPath Interconnect.

ARQUITECTURAS

32, 64 y 128 bits

• Es la cantidad de registros con los que puede

trabajar la ALU, o la cantidad máxima de

información de puede ejecutar la ALU en

cada proceso.

• La arquitectura de 32 bits no puede trabajar

con más de 4 GB de memoria RAM.

Evolución de los dos fabricantes de microprocesadores

AMD

AMD PHENOM X6 AM3

AMD PHENOM X4 AM3

AMD ATHLON X4

AMD ATHLON X3

AMD ATHLON X2

AMD ATHLON

AMD Sempron

AMD

CPU PORTÁTILES

AMD TURION 64

AMD TURION X2

CPU SERVIDORES

AMD OPTERON EE

AMD OPTERON

INTEL

INTEL I7

INTEL I5

INTEL I3

INTEL QUAD CORE

INTEL DUAL CORE

P4 775

P4 478

INTEL

CPU PORTÁTILES

I3, I5, I7

INTEL CENTRINO

CPU SERVIDORES

INTEL XEON E5600

Xeon Dual Core

Modelo Velocidad del

núcleo

Nº núcleos

L1 L2 L3 Bus Sistema

Gt/s

Precio

Ejercicio