Procesadores

Universidad “Técnica Privada de Santa Cruz” Practico de Sistemas Operativos

Practico Arquitectura del Microprocesador Estudiante: Francisco Javier Urquiza Núñez Docente: Ing. Jhonny Paniagua

Santa cruz – Bolivia

PROCESADOR 8086/88 El 8086 es un microprocesador de 16 bits, tanto en lo que se refiere a su estructura como en sus conexiones externas, mientras que el 8088 es un procesador de 8 bits que internamente es casi idéntico al 8086. La única diferencia entre ambos es el tamaño del bus de datos externo. Intel trata esta igualdad interna y desigualdad externa dividiendo cada procesador 8086 y 8088 en dos sub-procesadores. O sea, cada uno consta de una unidad de ejecución (EU: Execution Unit) y una unidad interfaz del bus (BIU: Bus Interface Unit). La unidad de ejecución es la encargada de realizar todas las operaciones mientras que la unidad de interfaz del bus es la encargada de acceder a datos e instrucciones del mundo exterior. PROCESADOR 8087 El 8087 fue el primer co-procesador de Intel (el primero de la serie 87) diseñado para funcionar en paralelo de los procesadores 8088 y 8086. Estaba principalmente pensado para realizar operaciones matemáticas en las que se necesita operar con la notación de punto flotante. Este procesador admitía 60 nuevas instrucciones, que empezaban con la letra F, para diferenciarlas de sus homólogas del 8086/88. Los registros en este microprocesador no son lineales como en 8086/88, sino que están estructurados en forma de pila de datos (instrucciones push y pop). El hecho de que convivieran el 8087 y 8086/88, hacía que se pudieran repartir las tareas y que funcionaran al mismo tiempo sin que uno de ellos tuviese que esperar a que el otro acabase de ejecutar una instrucción. PROCESADOR 80286 Este microprocesador apareció en febrero de 1982, disponía de 134000 transistores CMOS(transistores de efecto campo), el tamaño de sus conexiones era de 1.5 micras de metro, con una velocidad de reloj de 10Mhz y un tamaño de pastilla de 68.7 mm cuadrados. Este microprocesador de 16 bits con capacidad de direccionamiento de 16 Mbytes en contraste con 1 Mbyte del 8086, incluía en su pastilla el micro del 8086 y el del 80286, para solucionar problemas de compatibilidad de programas, que comenzaron a surgir debido a la rápida evolución de los ordenadores (“No todo el mundo cambiaba de ordenador cada 4 años”). El aumento de densidad de los componentes de la pastilla, no fue el esperado según la Ley de Moore: 134000-transistores el 80286 por 29000 del 8086. El tamaño era aproximadamente 68.7 mm cuadrados por 28.6 del 8086. Aplicando una sencilla regla de tres, vemos que el aumento de densidad fue aproximadamente de 2.

PROCESADOR 80386 El procesador de Intel 80386 aparece en el año 1985 y supone la subida de un nuevo peldaño en el avance tecnológico del mundo de los microprocesadores. Como novedad respecto a su predecesor, se amplían los buses de datos, el número de líneas de las direcciones y el tamaño de los registros a 32bits. Esta ampliación supone un incremento en la memoria RAM, que puede direccionar 4Gb. Además, incorpora un nuevo modo de operación: el modo real virtual del 8086, lo que permite tener varias sesiones 8086 trabajando simultáneamente. El 80386 posee 2.750.000 transistores CMOS y trabaja con un reloj de 16 a 33MHz, según el modelo. Sus conexiones son de 1,5µm, lo que le confiere un tamaño global de 104mm2. Es decir, mientras que el número de transistores se ha duplicado, el tamaño del µP ha aumentado tan solo un cincuenta por ciento. PROCESADOR 80486 Los Intel 80486 son una familia de microprocesadores de 32 bits con arquitectura x86 diseñados por Intel en 1989. Los 80486 son muy similares a sus predecesores, diferenciándose sobretodo a la del 80386 en que incorpora el coprocesador matemático 80387 (permite trabajar en coma flotante y un caché integrado en el propio circuito integrado del microprocesador de 8 Kbytes lo que aumentaba la velocidad del microprocesador al no tener que acceder continuamente a memoria externa. La diferencias principales son que los 486 tienen un conjunto de instrucciones (los comandos que la cpu debe entender y ejecutar) que están optimizadas y una unidad de interfaz de bus mejorada. Estas mejoras hacen que los 486 sean el doble de rápidos que un 386 a la misma velocidad de reloj. Las velocidades de reloj típicas para los i486 eran 16 MHz (no muy frecuente), 20 MHz (ídem), 25 MHz, 33 MHz, 40 MHz, 50 MHz (típicamente con duplicación del reloj), 66 MHz (con duplicación del reloj), 75 MHz (con triplicación del reloj). El microprocesador 80486 estaba compuesto por 1200000 transistores CMOS, con unas conexiones de 1µm lo que producía que el microprocesador tuviera una dimensión de 167 mm^2, el tamaño aumenta con respecto al 386 por el mayor número de transistores y por la memoria caché. PROCESADOR PENTIUM La quinta generación de microprocesadores Intel tomó el nombre de Pentium. Aparecido en marzo de 1993 en frecuencias de trabajo de 60 y 66 MHz llega a ser cinco veces más potente que un 80486 a 33 MHz. Posteriormente aparecieron procesadores de esta primera generación de Pentium a 75, 90, 100 y 133 MHz en la versión Pentium Pro (1995) que llego a los 200 MHz.

Fabricados con un proceso BiCMOS de geometría de 8 micras y con una arquitectura superescalar, los microprocesadores Pentium se encuadran en un concepto RISC. Mientras que el 80386 y el 80486 tienen una unidad de ejecución, el Pentium tiene dos, pudiendo ejecutar dos instrucciones por ciclo de reloj con sus correspondientes cálculos, ya que también tiene dos unidades aritmético-lógicas (ALU). Intel toma como modelo la estructura separada para la memoria caché interna del microprocesador que consta de dos bloques de 8 Kbytes, uno para las instrucciones y otro para los datos que trabajan bajo una estructura de asociación de conjuntos bidireccional. También incorpora como su predecesor un coprocesador matemático, el cual en sus primeros modelos debido a un error de diseño tenía un famoso bug, que producía un error en la división. Este coprocesador utiliza algoritmos mejorados y añade instrucciones de suma, multiplicación y división de números en punto flotante. Se integran nuevos avances tecnológicos como por ejemplo la predicción de ramificaciones, buses de datos internos de 256 bits, bus de datos externo de 64 bits (que soporta transferencias de 258 Kbytes por segundo) y memorias caché de escritura diferida. Este procesador es bastante mayor en tamaño de la pastilla que su predecesor (264 mm^2) a pesar de su menor tamaño en las conexiones (0,8 µm) debido a que casi le triplicaba en número de transistores con un poco más de 3 millones de transistores. Este gran aumento en el hardware permite una mayor eficiencia en las instrucciones, simplificación del código software y el considerable aumento en la velocidad de ejecución. PROCESADOR PENTIUM PRO El Pentium PRO no fue diseñado como sustituto de ningún procesador, sino como un procesador para ordenadores de altas prestaciones destinados a estaciones de trabajo y servidores. Basado en el nuevo núcleo P6, que más tarde seria adoptado por los Pentium II y Pentium III, utilizaba el socket 8, de forma rectangular y 387 pines, desarrollado exclusivamente para este procesador. Con una frecuencia de reloj de 133 y 200Mhz, incorpora por primera vez un sistema de memoria caché integrada en el mismo encapsulado. Esta cache podía ser de 256Kb, 512Kb o de 1Mb. Sobresalían en el manejo de instrucciones y software de 32 bits, en máquinas trabajando bajo Windows NT o Unix, pero casi siempre resultaban más lentos que un Pentium en programas e instrucciones de 16 bits. Estos procesadores no llegaron nunca a incorporar instrucciones MMX. PROCESADOR PENTIUM II

A comienzo de 1.997 Intel saca al mercado a bombo y platillo, y con una campaña de propaganda nunca antes vista para el lanzamiento de un procesador, el Pentium II. Se trata de un procesador basado en la arquitectura x86, con el núcleo P6, que fue utilizado por primera vez en los Pentium Pro. Con el lanzamiento de este procesador se produce la separación definitiva entre Intel y AMD... y llega la incompatibilidad de placas base entre ambos. También se produce por parte de Intel el abandono de los socket, en favor de instalar los procesadores en Slot, en este caso Slot 1, de 242 contactos y de entre 1.3 y 3.3 voltios, que por cierto, sería abandonado posteriormente ante los problemas que este sistema genera. PROCESADOR PENTIUM III En febrero de 1.999 Intel lanza el sustituto del Pentium II, el Pentium III. De diseño muy similar al Pentium II, introduce el juego de instrucciones SSE, que ya no implica la deshabilitación de la unidad de coma flotante para poder realizar las funciones multimedia, tal como ocurría con MMX, así como un controlador mejorado de caché. El Pentium III Katmai utilizaba el mismo Slot 1 que los Pentium II, pero se fabricaron con unos FSB de 100Mhz y de 133Mhz. En un principio sus frecuencias eran de 450Mhz y 500Mhz, y en mayo de 1.999 salieron al mercado los Katmai de 550Mhz y 600Mhz. A finales de 1.999 sale al mercado la versión Coppermine. Esta versión incluye un aumento de caché L2 hasta los 256Kb. Esta serie utiliza tanto el Slot 1 como el nuevo Socket 370, introducido en el mercado para estos procesadores. Incluso existía un adaptador para poder utilizar los Coppermone 370 en slot 1. Se fabricaron con unas velocidades de 500Khz, 533Mhz, 550Mhz, 600Mhz, 650Mhz, 667Mhz, 700Mhz y 733Mhz. En el año 2.000 salieron las versiones de 750Mhz, 800Mhz, 850Mhz, 866Mhz, 933Mhz y 1Ghz. PROCESADOR EL PENTIUM 4 (Erróneamente escrito Pentium IV) es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86 y fabricado por Intel. Es el primer microprocesador con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro de 1995. El Pentium 4 original, denominado Willamette, trabajaba a 1,4 y 1,5 GHz; y fue lanzado en noviembre de 2000. Para la sorpresa de la industria informática, el Pentium 4 no mejoró el viejo diseño P6 según las dos tradicionales formas para medir el rendimiento: velocidad en el proceso de enteros u operaciones de coma flotante. La estrategia de Intel fue sacrificar el rendimiento de cada ciclo para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo y una mejora en las instrucciones SSE. Al igual que los demás procesadores de Intel, el Pentium 4 se

comercializa en una versión para equipos de bajo presupuesto (Celeron), y una orientada a servidores de gama alta (Xeon). PROCESADOR CELERON es el nombre que lleva la línea de procesadores de bajo costo de Intel. El objetivo era poder, mediante esta segunda marca, penetrar en los mercados que no podían acceder a los procesadores Pentium, de mayor rendimiento pero también más caros. El primer Celeron fue lanzado en agosto de 1998, y estaba basado en el Pentium II. Posteriormente, salieron nuevos modelos basados en las tecnologías Pentium III y Pentium IV. En el momento en el que se introdujo el Celeron, preocupaba a Intel la ya mencionada pérdida de cuota de mercado en los sectores de bajo poder adquisitivo (low-end). Para evitar competencia, dejaron de lado el estandarizado Socket 7 y lo reemplazaron por el Slot 1. PROCESADOR INTEL CORE DUO Intel Core Duo Microprocesador con dos núcleos de ejecución, lanzado en enero del 2006. El microprocesador Intel® Core Duo está optimizado para las aplicaciones de subprocesos múltiples y para la multitarea. Puede ejecutar varias aplicaciones exigentes simultáneamente, como juegos con gráficos potentes o programas que requieran muchos cálculos, al mismo tiempo que puede descargar música o analizar su PC con su antivirus en segundo plano. Este microprocesador implementa 2Mb de caché compartida para ambos núcleos más un bus frontal de 667Mhz; además implementa un nuevo juego de instrucciones para multimedia (SSE3) y mejoras para las SSE y SSE2, sin embargo, el desempeño con enteros es ligeramente inferior debido a su caché con mayor latencia. También incluye soporte para la tecnología Bit NX. Intel® Core Duo es el primer microprocesador de Intel usado en las computadoras Apple Macintosh. Existe también una versión con solo un nucleo denominada Core Solo PROCESADOR INTEL CORE 2 QUAD Intel Core 2 Quad o Intel Core Quad son una serie de procesadores de Intel con 4 núcleos y de 64 bits. Según el fabricante, estos procesadores son un 70% más rápidos que los Core 2 Duo. Tiene procesadores con L1 cache 64Kb +kB, L2 cache 2 x 4 MB.