COLEGIO SAN JOSÉ SS.CC. INFORMÁTICA APLICADA Departamento de Expresión Artística y Tecnología 1º DE BACHILLERATO

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7. Procesador o microprocesador • Es un circuito electrónico que actúa como unidad central de proceso de un ordenador, proporcionando el

control de las operaciones de cálculo.

• Ejecuta todas las instrucciones de los programas y del sistema operativo, por lo que de su capacidad y velocidad depende en gran parte el rendimiento del PC.

• Físicamente consiste en un microchip formado por una pastilla de silicio sobre la que van grabados fotoquímicamente minúsculos circuitos. Va contenido en una cápsula de cerámica o resina, totalmente sellada que está soldada a la placa o “pinchada “ en un zócalo (shocket) situado en la placa base.

• La señal de reloj es una señal de sincronización que coordina todas las actividades del microprocesador. La velocidad de ese reloj se mide en megahercios (Mhz) y es, más o menos, la velocidad de trabajo de del ordenador.

• Los modelos se clasifican, según las características señaladas en la página siguiente, en 286, 386, 486, Pentium, Pentium PRO, Pentium MMX, pentium II, pentium III si son de INTEL, aunque existen otras marcas con modelos similares, como CYRIX o AMD.

Características básicas de un Procesador

Ancho de banda: número máximo de bits que se pueden transmitir simultáneamente tanto por los buses internos como por los externos. Los primeros microprocesadores eran de 8 y 16 bits, aunque actualmente manejan datos de entre 64 y 128 bits.

Espacio de memoria direccionable: El tipo de procesador limita la cantidad máxima de memoria RAM y caché que se puede instalar en el PC

Velocidad o Frecuencia (interna y externa): se refiere tanto a la velocidad de proceso de los datos en el interior del micro (frecuencia interna) como a la velocidad a la que se transmiten los datos a otros componentes (frecuencia externa). Esta velocidad se mide en megahercios (Mhz) o Gigahercios (Ghz) y ha evolucionado desde los 12 Mhz de los primeros micros a los 3 Ghz de los más modernos. La velocidad interna suele ser mucho mayor que la externa.

Pipeline: capacidad de ejecutar más de una instrucción por ciclo, es decir, que antes de terminar una instrucción, el micro sea capaz comenzar a procesar otras

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Modelos de Procesadores

• 40286: aparece en 1982. utiliza la memoria virtual e incorpora un bus de 16 bits; usa una tecnología de 1,5 micras (134000 transistores) y alcanza hasta 12 Mhz. de velocidad, permitiendo un máximo de 16 Mb de memoria direccionable.

• 386: lanzados en 1985, incorporaban tecnología de 32 bits y contenían el doble de transistores que su predecesor, alcanzando los 33 Mhz. de velocidad y los 4 Gb de memoria. Su difusión coincide con la irrupción en el mercado del entorno gráfico Windows, siendo ideal para trabajar con MS-DOS y Windows 3.x.

• 486.- Aparecen en 1989. Ofrecen mayor integración de circuitos (tecnología de 8 micras) y aumentan el rendimiento del ordenador hasta los 50 Mhz, pero son compatibles con arquitecturas anteriores. Incorporan caché de nivel 1 dentro del chip. Existen dos modelos similares, el 486DX y el 486SX, aunque el SX no lleva coprocesador matemático (una ayuda para los cálculos)

• Pentium.- Aparecen en 1994 y, actualmente, casi están en desuso. Se trata de dos microprocesadores 486 montados en paralelo que trabajaban a velocidades entre 60 y 200 Mhz. , con 16 Kb de memoria caché L1. Su arquitectura real es de 32 bits y reúne las características mínimas que se recomiendan para trabajar con W95

• Pentium PRO.- (1995.) Soporta 2, e incluso 4 procesadores, funcionando a la vez en multiproceso simétrico, por lo que supuso una revolución para los servidores de red y los entornos de estaciones de trabajo. Tiene memoria caché de nivel 1 (L1) de 16 Kb y de nivel 2 (L2) de hasta 1 Mb; Sus velocidades son de 150 a 200 Mhz. Dispone de buses de 64 bits de ancho de banda y utiliza tecnología de 32 micras (5,5 millones de transistores en su interior)

• Pentium MMX: es un microprocesador de tipo medio para uso doméstico, que nace como consecuencia de la revolución multimedia, incorporando instrucciones para acelerar el procesamiento de las funciones multimedia (vídeo, gráficos y audio.) Su memoria caché L1 es de 32 Kb y accede a la caché L2 a 66 Mhz. Trabaja a velocidades de 166 a 233 Mhz y, actualmente, está en vías de extinción.

• Pentium II: (1997.) Tiene una memoria caché en nivel 1 de 32 Kb y 512 Kb en nivel 2. Pueden emplearse dos

CPU funcionando en paralelo. Hay modelos de 233 a 400 Mhz.

• Pentium II Xeón: ideado para entornos profesionales, está especialmente indicado para estaciones de trabajo y servidores de alto nivel. Tiene mayor peso y volumen que el resto de los procesadores Intel. Llega a los 600 Mhz y aprovecha al máximo su velocidad; además es un producto fácilmente adaptable, es decir, crece con las necesidades del usuario.

• Céleron: está dedicado al uso doméstico y a los entornos de oficina ligeros, no soporta multiprocesador y se le ha quitado la memoria caché de segundo nivel. La caché de nivel 1 es de 32 Kb y la velocidad llega a los 300 Mhz.

• Pentium III (KATMAI): constituye una revisión del pentium II, pero incorporando nuevas funciones que optimicen los gráficos e imágenes tridimensionales.

• Pentium 4: El Pentium 4 (erróneamente escrito Pentium IV) es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86 y fabricado por Intel. Se comercializa en una versión para equipos de bajo presupuesto (Celeron), y una orientada a servidores de gama alta (Xeon).I

• Dual Core y Quad Core: Intel a principios de 2006 presenta sus últimos procesadores orientados a negocios, diseño, Juegos, con procesadores de dos y cuatro núcleos y velocidades de 1,7; 1,8; 2,1; 2,4; 2,5 Ghz.

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Procesadores AMD (Advanced Micro Devices)

• K6: tiene una caché interna de 64 Kb y se conecta en un zócalo de pentium normal (socket 7.) Su rendimiento es algo menor que el pentium II, pero es mucho más económico.

• K6-2.- Revisión del K6, incorporando tecnología 3DNOW!. Es compatible con Windows y tiene funciones especializadas en la presentación de imágenes reales, sonido y vídeo. Puede llegar de 266 a 400 Mhz.

• K7 ATHLON: Incorpora coprocesador matemático y tecnología 3D. dispone de algunas interesantes novedades tecnológicas que lo convierten en una oferta muy interesante destinada a competir con los procesadores más sofisticados de la todopoderosa Intel.

• K8 OPTERON es una revisión mayor de la arquitectura K7, cuya mejora más notable es el agregado de extensiones de 64 bit sobre el conjunto de instrucciones x86. Esto es importante para AMD puesto que marca un intento de definir el estándar x86 e imponerse, en vez de seguir los estándares marcados por Intel.

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ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DEL PROCESADOR 486DX

1.- La unidad de anticipación (1) busca en la memoria las instrucciones que van a ejecutarse, primero en la memoria caché (8) y, si no las encuentra allí, en la unidad de interfaz de bus (10), para que sean leídas en la memoria central.

2.- La u. de anticipación (1) sitúa la instrucción recibida en la cola (2) de proceso y se ocupa de buscar la siguiente orden. En la cola se van almacenando órdenes hasta que se llena; si esto ocurre, la unidad de anticipación se bloquea, esperando a que se libere suficiente espacio en cola para ejecutar nuevas instrucciones.

3.- La unidad de decodificación (3) traduce las instrucciones que se encuentran en cola de una forma comprensible para la unidad de ejecución (4, 5 y 6), y las pasa a la unidad de control y protección (4).

4.- La unidad de control y de test de protección (4) supervisa la ejecución de las instrucciones y verifica que los accesos a memoria sean válidos y no puedan llegar a provocar conflictos.

5.- La unidad de cálculo con coma flotante (5) es el equivalente al antiguo coprocesador numérico; se encarga de ejecutar todas las órdenes relativas los cálculos matemáticos y numéricos. Esta unidad está desactivada en los procesadores 486 SX.

6.- La unidad aritmético-lógica (6) ejecuta todas las instrucciones, excepto las asumidas por la unidad de cálculo en coma flotante.

7.- Las unidades de paginación y de segmentación (7) son las encargadas de traducir las direcciones e instrucciones lógicas, correspondientes al lenguaje de los programas, en direcciones físicas, correspondientes a posiciones físicas o reales en memoria.

8.- En la memoria caché (8) se sitúan los datos y las instrucciones que pueden ser más necesarios para ejecutar las siguientes órdenes. El controlador de memoria “predice” que datos debe guardar para conseguir un acceso más rápido. El rendimiento de un microprocesador depende estrechamente de la validez de estas predicciones.

9.- El multiplicador de frecuencia (9) permite a los procesadores funcionar a una frecuencia interna doble o triple que la externa.

10.- La unidad de interfaz de bus (10) gestiona todos los intercambios de datos e instrucciones entre el microprocesador y los restantes componentes conectados a él por medio del bus.