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PENTIUM




 

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN
PROCESADOR 80486 *
Arquitectura básica del 80486 . *
Sistema de Memoria del i80486 *
Verificador / generador de paridad. *
Temporización de la lectura de memoria . *
Administrador de memoria del 80486. *
Unidad de caché. *
Funcionamiento *
Versiones del 80486 *
Nuevas instrucciones del 80486 *
¿CUAL ES LA DIFERENCIA ENTRE EL 486DX2 Y EL 486DX4? *
INTRODUCCION AL MICROPROCESADOR PENTIUM *
Vías de acceso múltiples *
Dependencias de procedimiento *
Ahorro de energía *
Nuevas instrucciones del microprocesador *
Pentium *
MICROPROCESADORES PENTIUM DE TECNOLOGÍA MMX *
PERFORMANCE MMX. *
LOGOTIPO NUEVO. *
PENTIUM MMX Y PENTIUM MMX OVERDRIVE. *
ACTUALIZACION DEL BIOS . *
PRECIOS *
Introducción al Microprocesador Pentium II *
EL MICROPROCESADOR PENTIUM II *
Caracter ísticas *
Caracter ísticas Técnicas : *
EL NUEVO "SLOT ONE" *
El Procesador Pentium II Trabajando. *
PRUEBAS SOBRE EL PENTIUM II.- *
RENDIMIENTO DOS. *
RENDIMIENTO WINDOWS 95 .- *
RENDIMIENTO WINDOWS NT .- *
RENDIMIENTO MMX. *
PRECIOS .- *
BASES ELÉCTRICAS DEL PENTIUM II.- *
DETALLES TÉCNICOS DEL PENTIUM II. *
CARACTER ÍSTICAS DEL PROCESADOR . *
ARQUITECTURA INTERNA DE LOS PENTIUM. *
UNIDAD DE ENTEROS SUPERESCALAR. *
FUNCIONAMIENTO DEL PIPELINE. *
UNIDADES DE MEMORIA CACHE . *
UNIDAD DE INTERCONEXION CON EL BUS . *
MONITOR DE PRESTACIONES . *
UNIDAD DE REDUNDANCIA FUNCIONAL *
UNIDAD DE PREDICCION DE BIFURCACIONES *
UNIDAD DE COMA FLOTANTE *
DIAGRAMA DE CONEXIONADO. *
Alimentación . *
Señal de reloj. *
Señal de Inicialización. *
Señales de direcciones. *
Señales de datos . *
Señales de error. *
Señales para definir el ciclo de bus . *
Señales de control del bus . *
Señales de control de la caché. *
Señales de caché de páginas. *
Señales de Orden de Escritura . *
Señales de arbitraje del bus. *
Señales de interrupción. *
Señales de error en coma flotante. *
Señales de SMM (Modo de Gestión del Sistema ) . *
Señales de chequeo de redundancia funcional. *
Señales de punto de ruptura (PB) y monitor de ejecución (PM). *
Señales de segmento de ejecución. *
Señales del modo de prueba. *
BUS UNIT. *
PENTIUM II *
CARACTERÍSTICAS DEL PROCESADOR INTEL PENTIUM II *
Tecnología de ejecución dinámica *
¿Qué es Ejecución Dinámica ? *
Predicción de salto Múltiple: *
Análisis del Flujo de Datos : *
Ejecución Especulativa: *
Supercanalización *
Arquitectura de bus doble independiente (DIB) *
Tecnología Intel MMX de alto rendimiento *
Combinación de escritura *
Cachés *
Funciones de prueba y control del rendimiento *
PENTIUM III *
CARACTERÍSTICAS DEL PROCESADOR INTEL PENTIUM III *
Extensiones "Streaming SIMD" *
Número de serie del procesador Intel *
Tecnología de mejora de medios Intel MMX *
Funciones de prueba y control del rendimiento *
Otras funciones destacadas del procesador Pentium III *
Procesador Intel Pentium Overdrive 200 MHz. MMX *
Equipos *
Resultados *
Aclaraciones finales *
NUEVO PROCESADOR PENTIUM III *
Microprocesadores . *
NUEVAS TECNOLOGIAS *
Pentium II *
Características. *
Características Técnicas : *
El Procesador Pentium II Trabajando. *
Técnica de la Instrucción Simple, Datos Múltiples (SIMD). *
Nuevas Instrucciones *
Arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente) *
Cómo Trabaja *
Ejecución Dinámica *
¿Qué es Ejecución Dinámica? *
La Ejecución Dinámica Consiste de: Predicción de *
Ramificaciones Múltiples *
Análisis del Flujo de Datos *
Ejecución Especulativa *
Cartucho Single Edge Contact (S.E.C) (Contacto de un Solo Canto) *
¿Qué es el cartucho de empaquetamiento S.E.C.? *
Aplicaciones del cartucho S.E.C. de Intel *
DVD (Digital Video Disc). *
Introducción *
Una primera aproximación *
Distintas ramificaciones *
La especificacion DVD -ROM *
El software , presente y futuro *
DVD -R y DVD-RAM *
MPEG-2: EL NUEVO ESTÁNDAR DE VÍDEO *
CÓDIGOS REGIONALES: LA PRIMERA POLÉMICA *
VIDEO DIGITAL *
El Estándar MPEG (Grupo de Expertos en Imágenes en movimiento ). *
Codificación de video . *
Codificación de audio. *

 

INTRODUCCIÓN

PROCESADOR 80486

Arquitectura básica del 80486.

La arquitectura del 80486DX es casi idéntica a la del 80386 más el coprocesador matemático 80387 y un caché interno de 8 K bytes.

El 80486SX es casi idéntico a un 80386 con un caché de 8K bytes. La figura Nro. 3.5.b muestra la estructura básica interna del microprocesador 80486. Si esto se compara a la arquitectura del 80386, no se observan diferencias. La diferencia más notable entre el 80386 y el 80486, es que casi la mitad de las instrucciones del 80486 se ejecutarán en un periodo de reloj en vez de los dos periodos que el 80386 requiere para ejecutarlos.

Como en el 80386, el 80486 contiene 8 registros de 32 bits para los propósitos generales: EAX, EBX, ECX, EDX , EBP, EDI, ESI y ESP. Estos registros se pueden usar como los registros para la información de 8, 16 o 32 bits o para direccionar una localidad en el sistema de la memoria. Los registros de 16 bits son el mismo conjunto encontrado en el 80286 y son asignados: AX, BX, CX, DX, BP,DI, SI y SP. Los registros de 8 bits son : AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH y DL.

Además de los registros de propósito general, el 80486 también contiene los mismos registros de segmentos que el 80386 los cuales son: CS, DS, ES, SS, FS y GS. Cada uno tiene 16 bits de ancho, como en todas las versiones anteriores de la familia.

El IP ( apuntador de instrucciones ) accesa un programa ubicado dentro del 1Mbyte de memoria en combinación con CS, o como EIP ( apuntador extendido de instrucciones) para direccionar un programa en cualquier localidad dentro del sistema de memoria de 4Gbytes. En la operación en modo protegido, los registros de segmento funcionan para mantener selectores como lo hicieron en los microprocesadores 80286 y 80386.

El 80486 también contiene los registros para la tabla de descriptores globales, locales y de interrupciones y una unidad de manejo de memoria como el 80386.

El registro extendido de banderas ( EFLAGS ) se muestra en la figura 14-35. Como en los otros miembros de la familia, los bits de la bandera más hacia la derecha realizan las mismas funciones para compatibilidad. A continuación se da una lista de cada bit de bandera con una descripción de su función.

AC ( verificación de alineación ): nueva para el microprocesador 80486, utilizada para indicar que el microprocesador ha tenido acceso a una palabra en una dirección de paridad non o una doble palabra almacenada en un límite que no es de doble palabra.

VM ( modo virtual ): se activa este bit mientras que el 80486 se opere en el modo protegido.

RF ( resume ): utilizado en conjunto con los registros de depuración.

NT ( tarea anidada ): se activa para indicar que el 80486 está realizando una tarea que está anidada en otra tarea.

IOPL ( nivel de privilegio de E/S ): indica el nivel de privilegio máximo actual asignado al sistema de E/S.

OF ( sobreflujo ): indica que el resultado de una operación aritmética con signo ha rebasado la capacidad del destino.

DF ( dirección ): selecciona una operación de autoincremento o autodecremento para las instrucciones de cadenas.

IF ( habilitación de interrupciones ): habilita la terminal INTR si este bit está activo.

TF ( trampa ): activado para habilitar la depuración

SF ( signo ): indica que el signo del resultado está activo o desactivado.

ZF ( cero ): indica que el resultado de una operación aritmética o lógica es cero o no cero.

AF ( auxiliar ): utilizado en las instrucciones DAA y DAS para ajustar el resultado de una suma o resta CD.

PF ( paridad ): indica la paridad del resultado de una operación aritmética o lógica.

CF ( acarreo ): muestra si ocurrió acarreo después de una suma o un préstamo después de una resta.

 

Figura. Estructura básica interna del microprocesador 80486

Sistema de Memoria del i80486

El sistema de memoria del 80486 es idéntico al del microprocesador 80386. El 80486 contiene 4Gbytes de memoria comenzando en la localidad 00000000H y terminando en la localidad FFFFFFFFH. El cambio principal en el sistema de memoria es interno en el 80486, en la forma de una para caché de 8 Kbytes la cual acelera la ejecución de las instrucciones y la adquisición de información.. otra adición es el verificador / generador de paridad incluido en el 80486.

Verificador / generador de paridad.

La paridad es usada para determinar si la información se leyó correctamente en una localidad de la memoria. La paridad se genera en el 80486 durante cada ciclo de escritura. La paridad será generada como paridad par y un bit de paridad será proporcionado para cada byte de memoria.

En la lectura, el microprocesador revisa la paridad y genera un error de revisión de paridad, si esto ocurre, en la terminal PCHK. Un error de paridad no causa ningún cambio en el procesamiento a menos que el usuario aplique la señal PCHK a una entrada de interrupción. Las interrupciones son usadas frecuentemente para señalar un error de paridad en los sistemas de computadora que usan DOS.

Temporización de la lectura de memoria.

La figura Nro. 3.5.c muestra la temporización de lectura de memoria del 80486 para una operación no ráfaga a la memoria. Observe que dos periodos de reloj son usados para transferir datos. El periodo de reloj T1 proporciona la dirección de la memoria y las señales de control y el periodo T2 es donde los datos se transfieren entre la memoria y el microprocesador. Observe que RDY se debe convertir en un cero lógico para ocasionar que la información se transfiera y para terminar el ciclo de canal. El tiempo de acceso para un acceso no ráfaga se determinará tomando 2 periodos de reloj menos el tiempo requerido para que la dirección aparezca en el canal de direcciones, menos el tiempo de estabilización para las conexiones del canal de datos.

Figura. Temporización de lectura de memoria del 80486

La figura siguiente muestra el diagrama de temporización para llenar una línea de caché con cuatro números de 32 bits usando una ráfaga. Obsérvese que las direcciones ( A31-A4 ) aparecen durante T1 y permanecen constantes durante el ciclo de ráfaga. Obsérvese que también A2 y A3 cambian durante cada T2, después del primero para direccionar cuatro números consecutivos de 32 bits en el sistema de memoria , llenar un caché utilizando una ráfaga requiere de sólo 5 periodos de reloj ( T1 y 4 T2 ) para llenar una línea de caché con cuatro dobles palabras de datos.

Figura. Un ciclo por ráfaga que lee 4 palabras dobles en 5 periodos de reloj.

Administrador de memoria del 80486.

El 80486 contiene el mismo sistema de administración de memoria que el 80386. Esto incluye una unidad de paginación para permitir que cualquier bloque de 4 Kbytes de memoria física sea asignado a un bloque cualquiera de 4 Kbytes de memoria lineal. Los tipos de descriptores son exactamente los mismos que para el 80386. En realidad, la única diferencia entre el sistema administrador de memoria del 80386 y el del 80486 es la paginación. El sistema de paginación del 80486 puede deshabilitar el uso de memoria caché para selecciones de páginas de memoria transformadas, mientras que el 80386 no.

Unidad de caché.

Estos procesadores tienen un caché interno que almacena 8KB de instrucciones y datos excepto el DX4 y el Write-back enhanced DX4 que tienen 16KB de caché interno. El caché aumenta el rendimiento del sistema ya que las lecturas se realizan más rápido desde el caché que desde la memoria externa. Esto también reduce el uso del bus externo por parte del procesador. Éste es un caché de primer nivel (también llamado L1).

El procesador 80486 puede usar un caché de segundo nivel (también llamado L2) fuera del chip para aumentar aún más el rendimiento general del sistema.

Si bien la operación de estos caches internos y externos son transparentes a la ejecución de los programas, el conocimiento de su funcionamiento puede servir para optimizar el software.

El caché está disponible en todos los modos de funcionamiento del procesador: modo real, modo protegido y modo de manejo del sistema.

Funcionamiento

El caché es una memoria especial, llamada memoria asociativa. Dicha memoria tiene, asociado a cada unidad de memoria, un tag, que almacena la dirección de memoria que contiene los datos que están en la unidad de memoria. Cuando se desea leer una posición de memoria mediante esta memoria asociativa, se comparan todos los tags con esta dirección. Si algún tag tiene esta dirección, se dice que hubo un acierto (cache hit en inglés) con lo que se puede leer la información asociada a ese tag. En caso contrario hay un fallo (cache miss en inglés), con lo que hay que perder un ciclo de bus para leer el dato que está en memoria externa.

En el caso del 80486, cada unidad de memoria son 16 bytes. Esta cantidad es una línea del caché. Las líneas pueden ser válidas (cuando contienen datos de la memoria principal) o inválidas (en este caso la línea no contiene información útil). Como el caché se llena por líneas completas (comenzando por direcciones múltiplos de 16), hay que tratar de no leer posiciones aleatorias de la memoria, ya que en este caso, si se leen bytes en posiciones alejadas unas de otras, el procesador usará cuatro ciclos de bus para leer 16 bytes (para llenar una línea) por cada byte que deseamos leer. Esto no es problema para el código o la pila (stack) ya que éstos se acceden generalmente de manera secuencial.

Hay dos clases de cachés: write-through y write-back (retroescritura) (implementado solamente en los modelos write-back enhanced DX2 y write-back enhanced DX4). La diferencia entre las dos radica en el momento de escritura. Las primeras siempre escriben en la memoria principal, mientras que las otras sólo escriben cuando se llena el caché y hay que desocupar una línea. Esto último aumenta el rendimiento del sistema.

Hay dos nuevos bits del registro de control CR0 que controlan el funcionamiento del caché: CD (Cache Disable, bit 30) y NW (Not write-through, bit 29). Cuando CD = 1, el 80486 no leerá memoria externa si hay una copia en el caché, si NW = 1, el 80486 no escribirá en la memoria externa si hay datos en el caché (sólo se escribirá en el caché). La operatoria normal (caché habilitado) es CD = NW = 0. Nótese que si CD = NW = 1 se puede utilizar el caché como una RAM rápida (no hay ciclos externos de bus ni para lectura ni para escritura si hay acierto en el caché). Para deshabilitar completamente el caché deberá poner CD = NW = 1 y luego ejecutar una de las instrucciones para vaciar el caché. Existen dos instrucciones para vaciar el caché: INVD y WBINVD.

Versiones del 80486

80486 DX: En abril de 1989 la compañía Intel presentó su nuevo microprocesador: el 80486 DX, con 1.200.000 transistores a bordo, el doble de la velocidad del 80386 y 100% de compatibilidad con los microprocesadores anteriores. El consumo máximo del 486DX de 50 MHz es de 5 watt.

80486 SX: En abril de 1991 introdujo el 80486 SX, un producto de menor costo que el anterior sin el coprocesador matemático que posee el 80486 DX (bajando la cantidad de transistores a 1.185.000).

80486 DX2: En marzo de 1992 apareció el 80486 DX2, que posee un duplicador de frecuencia interno, con lo que las distintas funciones en el interior del chip se ejecutan al doble de velocidad, manteniendo constante el tiempo de acceso a memoria. Esto permite casi duplicar el rendimiento del microprocesador, ya que la mayoría de las instrucciones que deben acceder a memoria en realidad acceden al caché interno de 8 Kbytes del chip.

80486 SL: En el mismo año apareció el 80486 SL con características especiales de ahorro de energía.

80486 DX4: Siguiendo con la filosofía del DX2, en 1994 apareció el 80486 DX4, que triplica la frecuencia de reloj y aumenta el tamaño del caché interno a 16 Kbytes.

El chip se empaqueta en el formato PGA (Pin Grid Array) de 168 pines en todas las versiones. En el caso del SX, también existe el formato PQFP (Plastic Quad Flat Pack) de 196 pines. Las frecuencias más utilizadas en estos microprocesadores son: SX: 25 y 33 MHz, DX: 33 y 50 MHz, DX2: 25/50 MHz y 33/66 MHz y DX4: 25/75 y 33/100 MHz. En los dos últimos modelos, la primera cifra indica la frecuencia del bus externo y la segunda la del bus interno. Para tener una idea de la velocidad, el 80486 DX2 de 66 MHz ejecuta 54 millones de instrucciones por segundo.

Nuevas instrucciones del 80486

BSWAP reg32 (Byte Swap): Cambia el orden de los bytes. Si antes de BSWAP el orden era B0, B1, B2, B3, después de BSWAP el orden será B3, B2, B1, B0.

CMPXCHG dest, src (Compare and Exchange): Compara el acumulador (AL o EAX) con dest. Si es igual, dest se carga con el valor de src, en caso contrario, el acumulador se carga con el valor de dest.

INVD (Invalidate Cache): Vacía el caché interno. Realiza un ciclo de bus especial que indica que deben vaciarse los cachés externos. Los datos en el caché que deben escribirse en la memoria se pierden.

INVLPG (Invalidate Translation Look-Aside Buffer Entry): Invalida una entrada de página en el buffer de conversión por búsqueda (TLB). Esta instrucción puede ser implementada de forma diferente en microprocesadores futuros.

WBINVD (Write Before Invalidate Data Cache): Realiza los cambios indicados en el caché en la memoria externa y luego lo invalida.

XADD dest, src (Exchange and Add): Suma los operandos fuente y destino poniendo el resultado en el destino. El valor original del destino se mueve a la fuente. La instrucción cambia los indicadores de acuerdo al resultado de la suma.

Además de las instrucciones mencionadas, todos los modelos del 486 excepto el SX incluyen todas las instrucciones del coprocesador matemático 80387.

Los últimos modelos (486DX4, SL) incluyen la instrucción CPUID, que se introdujo con el procesador Pentium. Además en el SL se incluye la instrucción RSM (sirve para volver del modo de manejo de energía).

¿CUAL ES LA DIFERENCIA ENTRE EL 486DX2 Y EL 486DX4?

La diferencia más grande entre 486DX4 y 486DX2 es que el primero es 1,5 veces más rápido que el otro. El 486DX2 también se llama el 80486DX2 o el i486DX2; designado a veces como el 80486D/2, 486D/2, el 80486D2, el I486D2, o simplemente el D2. Es Un microprocesador de Intel introducido en 1992 como mejora de alto rendimiento a ciertos microprocesadores 486DX.

INTRODUCCION AL MICROPROCESADOR PENTIUM

El 19 de octubre de 1992, Intel anunció que la quinta generación de su línea de procesadores compatibles (cuyo código interno era el P5) llevaría el nombre Pentium en vez de 586 u 80586, como todo el mundo estaba esperando. Esta fue una estrategia de Intel para poder registrar la marca y así poder diferir el nombre de sus procesadores del de sus competidores (AMD y Cyrix principalmente).

Este microprocesador se presentó el 22 de marzo de 1993 con velocidades iniciales de 60 y 66 MHz (112 millones de instrucciones por segundo en el último caso), 3.100.000 transistores (fabricado con el proceso BICMOS (Bipolar-CMOS) de 0,8 micrones), caché interno de 8 KB para datos y 8 KB para instrucciones, verificación interna de paridad para asegurar la ejecución correcta de las instrucciones, una unidad de punto flotante mejorada, bus de datos de 64 bit para una comunicación más rápida con la memoria externa y, lo más importante, permite la ejecución de dos instrucciones simultáneamente. El chip se empaqueta en formato PGA (Pin Grid Array) de 273 pines.

Como el Pentium sigue el modelo del procesador 386/486 y añade unas pocas instrucciones adicionales pero ningún registro programable, ha sido denominado un diseño del tipo 486+. Esto no quiere decir que no hay características nuevas o mejoras que aumenten la potencia. La mejora más significativa sobre el 486 ha ocurrido en la unidad de punto flotante. Hasta ese momento, Intel no había prestado mucha atención a la computación de punto flotante, que tradicionalmente había sido el bastión de las estaciones de ingeniería. Como resultado, los coprocesadores 80287 y 80387 y los coprocesadores integrados en la línea de CPUs 486 DX se han considerado anémicos cuando se les compara con los procesadores RISC (Reduced Instruction Set Computer), que equipan dichas estaciones.

Todo esto ha cambiado con el Pentium: la unidad de punto flotante es una prioridad para Intel, ya que debe competir en el mercado de Windows NT con los procesadores RISC tales como el chip Alpha 21064 de Digital Equipment Corporation y el MIPS R4000 de Silicon Graphics. Esto puede ayudar a explicar por qué el Pentium presenta un incremento de 5 veces en el rendimiento de punto flotante cuando se le compara con el diseño del 486. En contraste, Intel sólo pudo extraer un aumento del doble para operaciones de punto fijo o enteros.

El gran aumento de rendimiento tiene su contraparte en el consumo de energía: 13 watt bajo la operación normal y 16 watt a plena potencia (3,2 amperes x 5 volt = 16 watt), lo que hace que el chip se caliente demasiado y los fabricantes de tarjetas madres (motherboards) tengan que agregar complicados sistemas de refrigeración.

Teniendo esto en cuenta, Intel puso en el mercado el 7 de marzo de 1994 la segunda generación de procesadores Pentium. Se introdujo con las velocidades de 90 y 100 MHz con tecnología de 0,6 micrones y Posteriormente se agregaron las versiones de 120, 133, 150, 160 y 200 MHz con tecnología de 0,35 micrones. En todos los casos se redujo la tensión de alimentación a 3,3 volt. Esto redujo drásticamente el consumo de electricidad (y por ende el calor que genera el circuito integrado). De esta manera el chip más rápido (el de 200 MHz) consume lo mismo que el de 66 MHz. Estos integrados vienen con 296 pines. Además la cantidad de transistores subió a 3.300.000. Esto se debe a que se agregó circuitería adicional de control de clock, un controlador de interrupciones avanzado programable (APIC) y una interfaz para procesamiento dual (facilita el desarrollo de motherboards con dos Pentium).

En octubre de 1994, un matemático reportó en Internet que la Pentium tenía un error que se presentaba cuando se usaba la unidad de punto flotante para hacer divisiones (instrucción FDIV) con determinadas combinaciones de números. Por ejemplo:

962 306 957 033 / 11 010 046 = 87 402,6282027341 (respuesta correcta)

962 306 957 033 / 11 010 046 = 87 399,5805831329 (Pentium fallada)

El defecto se propagó rápidamente y al poco tiempo el problema era conocido por gente que ni siquiera tenía computadora.

Este bug se arregló en las versiones D1 y posteriores de los Pentium 60/66 MHz y en las versiones B5 y posteriores de los Pentium 75/90/100 MHz. Los Pentium con velocidades más elevadas se fabricaron posteriormente y no posee este problema.

En enero de 1997 apareció una tercera generación de Pentium, que incorpora lo que Intel llama tecnología MMX (MultiMedia eXtensions) con lo que se agregan 57 instrucciones adicionales. Están disponibles en velocidades de 66/166 MHz, 66/200 MHz y 66/233 MHz (velocidad externa/interna). Las nuevas características incluyen una unidad MMX y el doble de caché. El Pentium MMX tiene 4.500.000 transistores con un proceso CMOS-silicio de 0,35 micrones mejorado que permite bajar la tensión a 2,8 volt. Externamente posee 321 pines.

Vías de acceso múltiples

Lo que comenzó con la técnica del 386/486 de tener vías de acceso múltiples para la ejecución de instrucciones, se ve refinado en el Pentium ya que tiene un diseño con doble vía de acceso. El objetivo de ésta es el de procesar múltiples instrucciones simultáneamente, en varios estados de ejecución, para obtener una velocidad de ejecución general de instrucciones de una instrucción por ciclo de reloj.

El resultado final de la estructura doble vía de acceso es un diseño superescalar que tiene la habilidad de ejecutar más de una instrucción en un ciclo de reloj dado. Los procesadores escalares, como la familia del 486, tienen sólo una vía de acceso.

Se puede pensar que el microprocesador moderno con vías de acceso doble es similar a una línea de producción que recibe en un extremo materias primas sin procesar y a medio procesar y que saca el producto terminado en el otro extremo. La línea de producción con vía de acceso doble del Pentium transforma la materia prima de información y de código de software en el producto terminado. El Pentium sigue el modelo de vía de acceso del 486, ejecutando instrucciones simples con enteros en un ciclo de reloj. Sin embargo es más exacto decir que aquellas instrucciones estaban en la etapa de ejecución de la vía de acceso durante un ciclo de reloj. Siempre se requieren ciclos adicionales de reloj para buscar, decodificar la instrucción y otros procesos vitales. La secuencia de funcionamiento de la vía de datos es como sigue: prebúsqueda, decodificación 1, decodificación 2, ejecución y retroescritura.

Esto es similar a una línea de producción que produce un artículo por minuto, pero que se demora varias horas para completar cada artículo individual, y siempre habrá una multitud de unidades en diferentes etapas del ensamblado. En el caso óptimo, las instrucciones estarían alineadas en la vía de acceso de forma que, en general, ésta ejecutará aproximadamente una instrucción por ciclo de reloj.

Los aspectos superescalares del Pentium dependen de su vía de acceso doble. Los procesadores superescalares permiten que se ejecute más de una instrucción por vez. El procesador tiene dos vías de acceso de enteros, una en forma de U y otra en forma de V y automáticamente aparea las instrucciones para incrementar la proporción de instrucciones por ciclo de reloj para que sea mayor que 1. Si el tener múltiples instrucciones pasando por dos vías suena como el equivalente de un tranque en el tráfico del microprocesador, eso no es así, porque hay reglas y restricciones que evitan las colisiones y los retrasos.

Por ejemplo, los conflictos principales que tienen que ver con generar y ejecutar más de una instrucción al mismo tiempo incluyen dependencias de información (de un par de instrucciones que se emiten al mismo tiempo, la información de salida de una se necesita como entrada de otra, como por ejemplo INC AX, INC AX), dependencias de recursos (es una situación en la que ambas instrucciones que fueron emitidas al mismo tiempo compiten por el mismo recurso del microprocesador, por ejemplo, un registro específico. Hay técnicas avanzadas que permiten disminuir estas dependencias pero el Pentium no las tiene) o saltos en el código (llamadas dependencias de procedimiento).

Si se detectara una dependencia, el procesador reconoce que las instrucciones deben fluir en orden y asegura que la primera instrucción termine su ejecución antes de generar la segunda instrucción. Por ejemplo, el Pentium envía la primera instrucción por la vía U y genera la segunda y tercera instrucciones juntas, y así sucesivamente. Las dos vías no son equivalentes, o intercambiables. La vía U ejecuta instrucciones de enteros y de punto flotante, mientras que la vía V sólo puede ejecutar instrucciones simples con enteros y la instrucción de intercambio de contenido de registros de punto flotante.

El orden en que viajan las instrucciones por las vías dobles del Pentium nunca es distinto al orden de las instrucciones en el programa que se ejecuta. También tanto las instrucciones para la vía U como la V entran a cada etapa de la ruta en unísono. Si una instrucción en una vía termina una etapa antes de que la instrucción en la otra vía, la más adelantada espera por la otra antes de pasar a la próxima etapa.

Las instrucciones de punto flotante, comúnmente utilizadas en programas de matemática intensiva, pasan las vías de entero y son manipuladas desde la vía de punto flotante en la etapa de ejecución. En definitiva las vías de enteros y el de punto flotante operan independiente y simultáneamente.

Dependencias de procedimiento

Puede ocurrir un problema potencial con la ejecución debido a las muchas trayectorias que la secuencia de una instrucción puede tomar. La predicción de la trayectoria a tomar es el método que debe usarse aquí. El Pentium dibuja algo parecido a un mapa de carreteras de los lugares a donde es posible que se dirija la instrucción y lo usa para tratar de agilizar la ejecución de la instrucción. Intel afirma que esta característica, por sí sola, aumenta el rendimiento un 25%.

Sin predecir las trayectorias a tomar, si un procesador superescalar doble estuviera ocupado procesando instrucciones en ambas vías de acceso y se encontrara una instrucción de salto que cambiara la secuencia de ejecución de la instrucción, ambas vías y el buffer de prebúsqueda de instrucción tendrían que borrarse y cargarse con nuevas instrucciones, lo que retrasaría al procesador. Con la predicción de la trayectoria a tomar, el procesador precarga las instrucciones de una dirección de destino que haya sido pronosticada de un juego alterno de buffers. Esto le da al procesador una ventaja para reducir los conflictos y las demoras. El resultado es una mejor utilización de los recursos del procesador.

Hay dos tipos de instrucciones de salto: condicional e incondicional. Un salto incondicional siempre lleva el flujo de la instrucción a una nueva dirección de destino y siempre se ejecuta. Una situación más incómoda es el salto condicional donde se puede o no desviar el flujo del programa de acuerdo a los resultados de una comparación o código de condición y puede incluir varios tipos de instrucciones.

Cuando no se ejecuta un salto condicional, el programa sigue ejecutando la próxima instrucción de la secuencia. Muchos programas tienen de un 10% a un 20% de instrucciones de salto condicional y hasta un 10% de saltos incondicionales. El porcentaje de veces que se ejecuta un salto condicional varía de programa a programa, pero es de un promedio de un 50%. Las instrucciones de lazo o de repetición hace que se tomen decisiones frecuentemente, hasta el 90% del tiempo en algunos casos. Un buen sistema de predicción de decisiones escogerá las trayectorias correctas más del 80% del tiempo. Físicamente, la unidad de predicción de decisiones (BPU) está situada al lado de la vía de acceso, y revisa con anticipación el código de la instrucción para determinar las conexiones de las decisiones. El orden es algo así: La BPU inspecciona las instrucciones en la etapa de prebúsqueda, y si la lógica de predicción de decisiones predice que se va a realizar el salto, se le indica inmediatamente a la unidad de prebúsqueda (PU) que comience a buscar instrucciones de la dirección de destino de la dirección que se predijo. De forma alterna, si se determinó que no se iba a tomar la decisión, no se perturba la secuencia original de prebúsqueda. Si la trayectoria pronosticada resulta ser errónea, se vacía la vía de acceso y los buffers alternos de prebúsqueda, y se recomienza la prebúsqueda desde la trayectoria correcta. Se paga una penalidad de tres o cuatro ciclos de reloj por predecir una trayectoria de forma errónea.

El Pentium usa un buffer de decisión de destino (BTB) como su mecanismo. El BTB incluye tres elementos por cada entrada: la dirección de la instrucción de salto, la dirección de destino de la instrucción y los bits de historia. Se usa una tabla de hasta 256 entradas para predecir los resultados de las decisiones. El flujo está basado, y se administra directamente desde la vía U. Se usa la dirección de la vía U para la dirección de la instrucción de decisión del BTB, aún si la decisión está realmente en la vía V. Hay dos bits de historia que informan si se tomó la decisión anterior o no. El resultado es un procesador que corre con suavidad y que a menudo sabe lo que hará antes de completar la tarea.

3.6.3.- Ejecución de punto flotante en el Pentium

Se ha reconstruido por completo la unidad de punto flotante (FPU), a partir de la de los 386 y 486 y ahora tiene algunas de las características de los RISC. Hay ocho etapas de vía y las cinco primeras se comparten con la unidad de enteros. La unidad cumple con la norma IEEE-754, usa algoritmos más rápidos y aprovecha la arquitectura con vías para lograr mejoras de rendimiento de entre 4 y 10 veces, dependiendo de la optimización del compilador.

Ahorro de energía

El Pentium usa un modo de administración de sistema (SMM) similar al que usa el 486 SL, que permite que los ingenieros diseñen un sistema con bajo consumo. La interrupción de administración del sistema activa el SMM por debajo del nivel del sistema operativo o de la aplicación. Se guarda toda la información sobre el estado de los registros para después restaurarla, y se ejecuta el código manejador de SMM desde un espacio de direcciones totalmente separado, llamado RAM de administración del sistema (SMRAM). Se sale del SMM ejecutando una instrucción especial (RSM). Esto lleva al CPU de nuevo al mismo punto en que estaba cuando se llamó al SMM.

Algunos procesadores (100 MHz o más lentos) presentan problemas en este modo.

Nuevas instrucciones del microprocesador Pentium

Son las siguientes:

CMPXCHG8B reg, mem64 (Compare and Exchange 8 Bytes): Compara el valor de 64 bits ubicado en EDX:EAX con un valor de 64 bits situado en memoria. Si son iguales, el valor en memoria se reemplaza por el contenido de ECX:EBX y el indicador ZF se pone a uno. En caso contrario, el valor en memoria se carga en EDX:EAX y el indicador ZF se pone a cero.

CPUID (CPU Identification): Le informa al software acerca del modelo de microprocesador en que está ejecutando. Un valor cargado en EAX antes de ejecutar esta instrucción indica qué información deberá retornar CPUID. Si EAX = 0, se cargará en dicho registro el máximo valor de EAX que se podrá utilizar en CPUID (para el Pentium este valor es 1). Además, en la salida aparece la cadena de identificación del fabricante contenido en EBX, ECX y EDX. EBX contiene los primeros cuatro caracteres, EDX los siguientes cuatro, y ECX los últimos cuatro. Para los procesadores Intel la cadena es "GenuineIntel". Luego de la ejecución de CPUID con EAX = 1, EAX[3:0] contiene la identificación de la revisión del microprocesador, EAX[7:4] contiene el modelo (el primer modelo está indicado como 0001b) y EAX[11:8] contiene la familia (5 para el Pentium). EAX[31:12], EBX y ECX están reservados. El procesador pone el registro de características en EDX a 1BFh, indicando las características que soporta el Pentium. Un bit puesto a uno indica que esa característica está soportada. La instrucción no afecta los indicadores.

RDMSR (Read from Model-Specific Register): El valor en ECX especifica uno de los registros de 64 bits específicos del modelo del procesador. El contenido de ese registro se carga en EDX:EAX. EDX se carga con los 32 bits más significativos, mientras que EAX se carga con los 32 bits menos significativos.

RDTSC (Read from Time Stamp Counter): Copia el contenido del contador de tiempo (TSC) en EDX:EAX (el Pentium mantiene un contador de 64 bits que se incrementa por cada ciclo de reloj). Cuando el nivel de privilegio actual es cero el estado del bit TSD en el registro de control CR4 no afecta la operación de esta instrucción. En los anillos 1, 2 ó 3, el TSC se puede leer sólo si el bit TSD de CR4 vale cero.

RSM (Resume from System Management Mode): El estado del procesador se restaura utilizando la copia que se creó al entrar al modo de manejo del sistema (SMM). Sin embargo, los contenidos de los registros específicos del modelo no se afectan. El procesador sale del SMM y retorna el control a la aplicación o sistema operativo interrumpido. Si el procesador detecta alguna información inválida, entra en el estado de apagado (shutdown).

WRMSR (Write to Model-Specific Register): El valor en ECX especifica uno de los registros de 64 bits específicos del modelo del procesador. El contenido de EDX:EAX se carga en ese registro. EDX debe contener los 32 bits más significativos, mientras que EAX debe contener los 32 bits menos significativos.

MICROPROCESADORES PENTIUM DE TECNOLOGÍA MMX

Brevemente en los puntos anteriores se ha hablado del potencial de estos nuevos procesadores Pentium MMX. Ahora se verá con mayor detalle algunas características adicionales de esta tecnología.

PERFORMANCE MMX.

Mayor cantidad de colores, imágenes mas nítidas, sonido estereofónico, comunicaciones múltiples, sesiones más rápidas, etc., son algunas de las promesas MMX. En pruebas ya realizadas, el procesador Pentium MMX ha demostrado entre un 10% y 20% de superioridad en velocidad de procesamiento de aplicaciones estándares (las que no hacen uso de las instrucciones MMX, sino simplemente aprovechan las mejoras estructurales internas), sobre los procesadores Pentium convencionales. Esto sin duda se debe al nuevo cache‚ mas grande como también a las capacidades de predicción de ramificación.

Pero con aplicaciones que hacen uso de características multimediales, el Pentium MMX es un 60% más rápido que sus parientes Pentium no MMX. El ICOMP es una métrica propia de Intel, que significa: Índice Comparativo de Rendimiento de Microprocesadores Intel - Intel Comparative Microprocessor Performance index. Este índice esta también desarrollado que maneja y controla de manera plena todos los aspectos de los microprocesadores. Los números siempre permiten tener una mejor idea de las capacidades de cualquier dispositivo, la Figura siguiente muestra los resultados de las pruebas efectuadas por Intel.

Resultado del ICOMP.

LOGOTIPO NUEVO.

Uno de los procesadores más potentes lanzados por la Intel es el Pentium Pro, sin embargo este no ha tenido un logo tan llamativo como lo van a tener los microprocesadores Pentium MMX y también todo tipo de software y hardware que explota estas características. El diseño del nuevo logo está compuesto básicamente por el viejo Intel Incide tan conocido ya, pero además en la parte superior izquierda del mismo se agregar la marca registrada de Intel MMXTM. Ciertamente no ha de ser nada difícil reconocer este logo, y por cierto que habrá que estar prevenidos para verlo por todos lados.

Logotipo del Pentium MMX.

PENTIUM MMX Y PENTIUM MMX OVERDRIVE.

El procesador Pentium MMX esta disponible actualmente en una versión OverDrive para computadoras cuyas tarjetas madres soportan un zócalo para el procesador tipo ZIF. Se pueden cambiar los siguientes procesadores: Pentium de 100MHz por uno Pentium MMX para tener un rendimiento de 166MHz, Pentium de 90MHz por uno Pentium MMX con un rendimiento de 150MHz y finalmente el Pentium de 75MHz por un Pentium MMX con un rendimiento de 125MHz. En todos los casos el factor de aceleración es de 1.6. Estos que ya están a la venta en muchos países vienen con un disquete de utilidades para detectar compatibilidad del BIOS (mas adelante se analiza este punto), como también con un CD-ROM lleno de programas y aplicaciones demostrativas de las capacidades MMX.

Están también ya disponibles procesadores Pentium MMX para los viejos Pentium de 60MHz y de 66MHz, inclusive para los 80486 de 100 MHz.

Muchos usuarios que anhelan mejorar sus procesadores Pentium de 120MHz, 133MHz, 150MHz, 166MHz y 200MHz, tendrán que armarse de paciencia hasta que pasado medio año (justo cuando haga su debut el Pentium II), se lancen al mercado procesadores Pentium MMX Overdrive para estas velocidades. Esta demora se debe a que un procesador Pentium MMX que sustituya a uno anterior de una de las velocidades citadas, superar los 200MHz, aspecto que influye cuando se considera las demandas de voltaje para el mismo. Requieren de regulaciones de alimentación eléctrica adicionales como sistemas de administración térmica que impida sobrecalentamiento. En esto se halla trabajando arduamente Intel, y los resultados se verán luego. Bueno, pronto estarán disponibles estos nuevos CPUs Pentium MMX overdrive para actualización de procesadores Pentium de las velocidades citadas.

Existe una ligera pero importante diferencia entre un Pentium MMX y un Pentium MMX overdrive: el voltaje. El Pentium MMX nativo trabaja con una tarjeta madre capaz de brindarle 2.8 voltios. Las tarjetas madres Pentium actuales alimentan al procesador con 3.3 voltios. Insertar un Pentium MMX nativo al zócalo de un Pentium no sería una tarea muy difícil, ya que ambos operan sobre un zócalo número 7 de 321 pines con control VRM (Voltaje Regulator Module - Módulo de Regulación de Voltaje), mas todo el trabajo debería detenerse, ya que encender la computadora podría dañar seriamente e inutilizar por completo el nuevo procesador Pentium MMX. Por esta razón, y para todos los usuario están disponibles los Pentium MMX OverDrive que tienen un módulo incorporado de regulación de voltaje. Además de ello, el ventilador o enfriador vienen fabricado con el mismo procesador. Ha de transcurrir un poco más de tiempo hasta que salgan al mercado nuevas tarjetas madres que soporten el Pentium MMX nativo. Pero, es mejor utilizar el Pentium II, por cierto tiene una ranura totalmente incompatible con cualquier tarjeta madre actual. Los que planean actualizar sus tarjetas madres, ya no lo podrán hacer.

Finalmente cabe anotar que solo existen procesadores Pentium MMX OverDrive para CPUs 486 de 100MHz en adelante. Todos los que posean un procesador anterior pueden lamentablemente estar perdiendo cualquier ilusión. Prácticamente MMX es una tecnología disponible solo para procesadores Pentium.

Pentium MMX Overdrive.

ACTUALIZACION DEL BIOS.

En algunas computadoras, el código del BIOS puede ser incompatible con el procesador Pentium MMX OverDrive. Por esta razón, incluido con el CPU viene un disquete de diagnóstico que determina la compatibilidad del BIOS. Si este es compatible no habrá ningún problema, pero caso contrario habrá que actualizar el código del BIOS antes de proceder al reemplazo del CPU. La mayoría del los BIOS son: AMD, Award y Phoenix. De todas formas, no existe una empresa de fabricación de BIOS que no tenga su sitio Web en Internet. En varios de ellos ya se ofrecen las utilidades de actualización para los BIOS que requieren soportar un Pentium MMX OverDrive, y pueden ser transferidas a nuestra computadora. Si el BIOS no es de tipo Flash, (la edición de Técnicas De Selección Y Evaluación De PCs explicaba este termino), nada podrá hacerse m s que cambiar el BIOS completo por uno nuevo con soporte Flash, y esto es algo un poco más complicado (sin embargo no imposible). Para las personas que no posea un nivel adecuado de experiencia en hardware de computadoras, es conveniente siempre solicitar ayuda profesional experta.

Una software de actualización de BIOS típicamente contiene dos partes: un programa de actualización del BIOS y los datos que serán grabados al BIOS. El procedimiento general de actualización del BIOS incluye los siguientes pasos: Crear un disquete inicializable (booteable) y grabar en el mismo las utilerias de actualización, registrar la información de las diferentes pantallas del Setup por cualquier inconveniente, inicializar la computadora con el disquete creado y finalmente seguir al pie‚ de la letra las instrucciones provistas por el fabricante del software de actualización. Si hay algo que sería realmente desastroso es que la corriente eléctrica sea interrumpida durante el proceso de actualización del BIOS, podría dejarlo completamente inservible. As¡ que a tomar muy en cuenta este aspecto, y proveerse de una UPS o asegurarse de que no habrá cortes eléctricos. En caso de que el BIOS sea dañado puede ser reemplazado por uno de la misma marca y versión, que afortunadamente no son caros, pero es raro encontrarlos por unidades.

PRECIOS

Como siempre el precio uno lo conoce siempre al final cuando el anzuelo ya ha sido mordido. Pero en este caso no es un precio que pueda alterar los nervios de un cliente que esta acostumbrado a los precios de hardware para PCs. A nivel vendedor y por cada 1000 unidades de este chip, se tiene calculado un precio de lanzamiento de 400US$ aproximadamente. Se calcula una reducción de hasta unos 350US$ una vez que el chip este‚ en auge. Sin embargo el Pentium MMX no ha de tener un tiempo de vida muy largo, el Pentium II lo reemplazara, y de este coloso que también trae la tecnología MMX, será de lo próximo que se hable en este informe.

Introducción al Microprocesador Pentium II

Cuando aún muchos de los usuarios de computadoras en el mundo se hallan migrando sus equipos a los procesadores Pentium MMX, Intel ya tiene en el mercado computadoras con un nuevo tipo de procesador: el Intel Pentium II, cuyo nombre de proyecto fue simplemente Klamath (el nombre Klamath representa un río de California, ¿por qué ese nombre?, bueno, podría haber sido cualquier otro). Parecería inevitable tener que adaptarse constantemente a los cambios de hardware, esto significa no poder poseer un equipo por más de unos meses antes que tener que efectuar en el mismo actualizaciones y mejoras a bajo nivel, caso contrario el equipo corre serios riesgos de quedar desactualizado, lento para las nuevas aplicaciones de software y lo peor de todo, devaluado. Algo que tampoco se puede discutir es que el rendimiento alcanzado por un computador luego de efectuados los cambios, hará que todo usuario demuestre a través de una sonrisa su plena complacencia por el poder adicional incorporado a su computadora. Es cierto

que los procesadores Pentium MMX de 200MHz, 233MHz y 266MHz están recién ingresando al mercado, pero las empresas en el mundo que se dedican a la producción de CPUs compiten ferozmente lanzando al mercado nuevos productos constantemente. Nosotros, no tendremos más remedio que seguir este ritmo vertiginoso, sin embargo no todo es malo, ya que para la gente interesada en la computación esto significará una eterna aventura.

Así, es tiempo de revisar un poco este nuevo procesador, ciertamente existen una gran cantidad de aspectos nuevos inherentes al mismo que deben ser del conocimiento de todo usuario antes de lanzarse a una actualización, particularmente con este procesador cuya estructura y presentación física difiere radicalmente de la línea de los Pentium, Pentium MMX y Pentium Pro, aunque su arquitectura y recursos internos sean más cercanos al Pentium Pro.

EL MICROPROCESADOR PENTIUM II

El procesador Pentium con tecnología MMX™, ahora disponible con 166 MHz y 200 MHz. Con tecnología MMX de Intel, los PCs obtienen un nuevo nivel de funcionamiento en multimedia y otras nuevas capacidades que sobre pasan lo experimentado anteriormente.

1. Sonido intenso

2. Colores brillantes

3. Rendimiento 3D realístico

4. Animación y vídeo fluido

Para beneficios de funcionamiento completo, se debe combinar un procesador Pentium con un PC basado en tecnología MMX con programas especialmente diseñados para tecnología MMX.

Características

Con el procesador Pentium II, se obtienen todos los últimos avances de la familia de microprocesadores de Intel: la potencia del procesador Pentium Pro más la riqueza en capacidad de la tecnología mejorada de medios MMX. El procesador Pentium II, entregando el más alto desempeño de Intel, tiene abundante capacidad de desempeño para medios, comunicaciones e Internet en el ámbito empresarial.

Operando a 233 MHz y 266 MHz para desktops y servidores y a 300 MHz para estaciones de trabajo, el procesador utiliza la tecnología de alto desempeño Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente) para entregar un amplio ancho de banda adecuado para su elevado poder de procesamiento. El diseño del cartucho Single Edge Contact (S.E.C) [Contacto de un Solo Canto] incluye 512KB de cache dedicada de nivel dos (L2). El procesador Pentium II también incluye 32KB de cache L1 (16K para datos, 16K para instrucciones), el doble de la del Pentium Pro.

Características Técnicas:

Arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente): al igual que el procesador Pentium Pro, el procesador Pentium II también usa la arquitectura D.I.B. Ésta tecnología de alto desempeño combina ambos, un bus cache L2 dedicado de alta velocidad más un bus del sistema con anticipación que hace posible múltiples transacciones simultáneas.

La tecnología MMX de Intel: la nueva tecnología mejorada de medios de Intel permite al procesador Pentium II ofrecer un alto rendimiento para aplicaciones de medios y comunicaciones.

Ejecución dinámica: el procesador Pentium II usa esta combinación única de técnicas de procesamiento, utilizadas por primera vez en el procesador Pentium Pro, para acelerar el desempeño del software.

Cartucho Single Edge Contact (S.E.C) [Contacto de un Solo Canto]: el nuevo e innovador diseño de empaquetamiento de Intel para éste y los procesadores futuros, el cartucho S.E.C. permite que todas las tecnologías de alto desempeño de los procesadores Pentium II sean entregadas en los sistemas dominantes de hoy en día.

EL NUEVO "SLOT ONE"

La denominada "Ranura Uno", es la nueva arquitectura del Pentium II, esto significa que ya no cabe en la ranura Nº 7 del Pentium y Pentium MMX, como tampoco cabe en la ranura Nº 8 del Pentium Pro (las ranuras Nº 7 y Nº8 son estandarizaciones, tanto en tamaño como en cantidad de orificios empleadas por Intel para las ranuras que sostienen sus procesadores como los clones). El Pentium II viene junto con la memoria caché L2 y algunos elementos de soporte en una pequeña tarjeta de circuito, que tiene una ranura única y muy particular, lo que ha de constituirse en el mayor obstáculo para todos los que estén acostumbrados a remover un procesador y a incorporar otro a la misma ranura de la tarjeta madre. El Pentium II no trae incorporado dentro del mismo chip el caché de nivel 2 o L2 como sucedía con el Pentium Pro, aspecto que elevaba considerablemente el precio de fabricación. En vez, tanto el microprocesador como los chips de memoria de caché vienen en una pequeña tarjeta de 242 contactos, que es la que en definitiva se inserta a la tarjeta madre (un poco más adelante se vera las tarjetas madres que soportan el Slot One). En la figura Nro. 3.8.a se puede apreciar una tarjeta Slot One, y como se puede apreciar, en la parte central de la misma se halla la ranura para el microprocesador, es decir el Pentium II, y a los lados las memorias caché L2 más el tradicional conjunto de circuitos y dispositivos electrónicos de apoyo. Ciertamente que el Pentium II no ha de tener el mismo rendimiento que el Pentium Pro, nada como tener el caché L2 dentro del mismo procesador y corriendo a la misma velocidad, pero el hecho de que estén tan cerca incrementa notablemente el rendimiento, mucho más que cualquiera de los procesadores de la línea del Pentium. La velocidad de reloj del caché L2 del Pentium II será la mitad de la velocidad del procesador, y el tipo de memoria es BSRAM (Burst Static RAM - RAM Estática de Estallido), con un tamaño de 256 ó 512KB. Por otra parte, la comunicación del procesador con el bus seguirá siendo a 66.6MHz, esto en tanto las tarjetas madres de 75MHz o más comiencen a ganar mercado. El procesador siguiente al Pentium II, cuyo nombre de proyecto es Deschutes saldrá con tarjetas madres de la velocidad indicada.

Figura. Tarjeta Slot One

Figura. Esquema del Slot One del Pentium II

La velocidad inicial de las computadoras Pentium II es ya de 233MHz, y existirán modelos también a 266MHz. El primero tendrá un multiplicador de reloj de x3.5 para los 66MHz de la tarjeta madre (66*3.5 aproximadamente igual a 233MHz) y un multiplicador de x1.75 para el caché L2 (66*1.75 aproximadamente igual a 115MHz). Para el segundo modelo, es decir el de 266MHz, el multiplicador para la tarjeta madre será de x4 (66*4 aproximadamente igual a 266) y un multiplicador de x2 para el caché L2 (66*2 = 132). Por otra parte, el caché de nivel 1 o L1 será incrementado de los 16KB originales del Pentium, a 32KB tal como sucede con los Pentium MMX: 16KB para datos y 16KB para instrucciones. Este incremento del tamaño de la memoria caché L1 busca paliar un poco el hecho de que el caché L2 no se encuentre construido dentro del mismo procesador como sucedía con el Pentium Pro. Ciertamente que un caché interno es de gran ayuda cuando se desea incrementar la velocidad y rendimiento final de un procesador. Por cierto y para todos los que disfrutan y van a disfrutar del conjunto adicional de instrucciones MMX, el Pentium II las trae incorporadas. Estas instrucciones mejoran considerablemente la ejecución de aplicaciones multimediales: sonido y vídeo, nada mejor para los que suelen emplear aplicaciones para navegar por Internet, ya sea el Internet Explorer o el Netscape, que deben levantar tanto animaciones, gráficos y sonido de la red.

El Procesador Pentium II Trabajando.

Diseñado para desktops, estaciones de trabajo y servidores de alto desempeño, la familia de procesadores Pentium II es completamente compatible con las generaciones precedentes de procesadores de Arquitectura Intel.

Las empresas pequeñas tanto como las grandes pueden beneficiarse del procesador Pentium II. Éste entrega el mejor desempeño disponible para las aplicaciones que se ejecutan en sistemas operacionales avanzados tales como Windows 95, Windows NT y UNIX.

Sobre su poder intrínseco como procesador Pentium Pro, el procesador Pentium II aprovecha el software diseñado para la tecnología MMX de Intel para desbordar la pantalla plena, video de movimiento total, colores más vivos, gráficas más rápidas y otras mejoras en los medios. Con el tiempo, muchas aplicaciones para empresas se beneficiarán del desempeño de la tecnología MMX. Éstas incluyen:

Suites para oficina

Lectura óptica de documentos

Manejo de imágenes

Video conferencia

Edición y ejecución de video

La tecnología MMX mejora la compresión/descompresión de video, manipulación de imágenes, criptografía y el procesamiento I/O ("Entrada/Salida").

PRUEBAS SOBRE EL PENTIUM II.-

Por lo general, y para probar un procesador de esta índole, se suelen emplear partes acordes al mismo, esto significa un sistema operativo de 32 bits como Windows NT, 64MB de RAM tipo EDO de 50ns, un BIOS adecuado al procesador, y por supuesto, una tarjeta madre que lo soporte. En la actualidad ya existen en el mercado diferentes fabricantes de tarjetas madres para este procesador (este punto lo veremos un poco más adelante). El único problema y como suele suceder siempre con toda tecnología nueva es que los precios iniciales de venta suelen ser elevados, nada que el tiempo no pueda arreglar cuando el mercado y la producción crecen y los precios bajan.

Tabla. Algunas pruebas sobre el Pentium II

Antes de arrancar más precisamente el análisis del rendimiento comparativo de los procesadores, vale la pena conocer o bien simplemente aclarar que las mediciones de los mismos se efectúan en base a diversos programas de aplicaciones desarrollados exclusivamente para medir aspectos particulares de un procesador, por ejemplo: capacidad de movimiento de información al disco, manejo de imágenes, vídeo, sonido, velocidad de operación interna, etc. En el mercado existe una gran cantidad de estos programas que miden el rendimiento de los procesadores, y particularmente existen empresas y revistas especializadas que evalúan microprocesadores, tarjetas de video, discos, etc. Dentro de la revisión se incluyen procesadores Pentium II, Pentium Pro y Pentium MMX, todos de 233MHz. Esta es una buena elección, dado que las siguientes versiones del Pentium II, de 266MHz y 300MHz, serían competidores demasiado formidables para sus pares. En todo caso el rendimiento de los procesadores Pentium II de 266MHz y 300MHz es por demás notable respecto al Pentium Pro y Pentium MMX.

RENDIMIENTO DOS.

Observando la tabla Nro. 3.8-1, se puede apreciar que el fuerte del Pentium II no son las aplicaciones del DOS con resoluciones bajas, más bien el Pentium MMX tiene un mejor desempeño en varias pruebas, y aunque el Pentium Pro no es un procesador optimizado para aplicaciones de 16 bits, tiene la delantera en varias pruebas. Ciertamente que la instrucción adicional que el Pentium Pro puede ejecutar resulta siempre en una ventaja extra para el computador. Claramente se puede apreciar que los famosos juegos que corren bajo DOS no han de ser de lo más adecuado para el Pentium II, sí para el Pentium MMX, y aunque resulta mucho para tales aplicaciones, también para el Pentium Pro.

Pero en la actualidad algunos juegos deben ser lo único que permanece en el mercado del viejo DOS, el fuerte del software está disponible para 32 bits, es decir Windows 95 y sistemas operativos superiores.

Tabla. Algunas pruebas sobre unos Pentiums.

RENDIMIENTO WINDOWS 95.-

Particularmente vale la pena analizar el rendimiento de Pentium II bajo un sistema operativo como Windows 95, ya que ahora y por algún tiempo más continuará siendo el sistema operativo más difundido del mundo. La Tabla Nro. 3.8-2 muestra algunas de las pruebas clásicas sobre el Pentium II en un ambiente 16/32 bits. Viendo los resultados no cabe duda en que este procesador tiene un desempeño importante en todo lo que se refiere a operación gráfica y multimedial, particularmente con código de 32 bits, sin embargo su rendimiento no es destacable con código de 16 bits, contra su más director opositor, el Pentium MMX. Si existe un punto importante a favor del Pentium II es que su rendimiento de operación interna. Esto significa que algunas aplicaciones que hacen uso intensivo del CPU como cálculos matemáticos o aplicaciones gráficas, y que no emplean demasiado accesos a discos duros o a memoria, sacarán partido del procesador mejor que ninguna otra aplicación de software estándar.

RENDIMIENTO WINDOWS NT.-

Windows NT ha sido siempre del dominio del Pentium Pro, mucho más cuando consideramos que en las pruebas anteriores no se ha empleado el más poderoso de los Pentium Pro, como el que tiene 512KB de caché. No cabe duda que esos 512KB construidos con el mismo procesador es la clave del alto rendimiento de estos procesadores. Parece que por ahora y por un buen tiempo más, el Pentium Pro no tendrá rivales en aplicaciones puras y nativas de 32 bits.

Tabla. Algunas pruebas sobre algunos Pentiums

RENDIMIENTO MMX.

Desde hace un tiempo atrás que esas tres letras son lo único que la gente desea saber si un computador y más específicamente si su procesador soporta: MMX. La demanda del software por procesadores con capacidades mejoradas para el manejo de vídeo y sonido, es decir multimedios, se ha incrementado considerablemente, y en este punto es donde el Pentium II reúne el mayor puntaje. De forma general y como se aprecia en la tabla Nro. 3.8-3, el Pentium II en aplicaciones que hacen uso intensivo del conjunto de instrucciones MMX, es superior a sus opositores, en puntos específicos como ser la velocidad de vídeo, el procesamiento de imágenes, gráficos tridimensionales y audio el Pentium II tiene un claro desempeño mejorado. Esta ha de constituir una buena noticia para todos los que emplean aplicaciones multimediales, como también para todos los que desean observar Internet en sus computadoras como debe ser. Sin embargo, y para ser sinceros, es importante destacar el rendimiento del Pentium MMX, que sigue demostrando una capacidad mejorada gracias a la tecnología MMX. Desde ese punto de vista, ambos procesadores son relativamente similares, no tanto en estructura, ya que el Pentium II se asemeja estructuralmente más al Pentium Pro, pero si en el tamaño de los caches y en el rendimiento. Cabe notar que el Pentium II en definitiva, siempre ha de tener ventaja sobre el Pentium MMX por su nueva estructura interna.

Dentro de una visión general es importante notar que el Pentium II ha de significar una mejora importante para todos aquellos usuarios de computadoras personales, sin embargo no es recomendable dotar de un procesador Pentium II a un servidor de archivos, realmente el Pentium Pro tiene un lugar muy bien ganado dentro de este ambiente, y mientras no suceda nada extraordinario, seguirá manteniendo su sitial, más si consideramos que estarán disponibles en el mercado procesadores Pentium Pro con tecnología MMX y 32KB de caché L1. Mientras, las PCs darán un salto importante una vez dotadas de procesadores Pentium II, aunque actualizar un PC basado en un procesador Pentium cualquiera a un Pentium II no es una tarea tan sencilla.

PRECIOS.-

Uno de los objetivos básicos de Intel durante el desarrollo del Pentium II ha sido poner a disposición de la comunidad de usuarios de computadoras del mundo, un procesador todo lo potente posible, pero a un precio asequible. Hablar de precios es siempre un problema serio, más cuando conocemos que los mismos bajan constantemente a medida que el producto incursiona en el mercado, pero vale la pena conocer algo de los mismos, siempre brinda una idea de cuán asequible será una tecnología a las personas.

A fin de impresionar a todos, Intel anunció que el precio del Pentium II será de agresivamente unos $130.000.- (unos US$250) menos que el precio de un procesador Pentium Pro. Pero exactamente cuánto es el valor?, bueno, inicialmente unos $390.000.- (unos US$750) por procesador si la venta es por mil o más procesadores. Y es un precio que efectivamente está unos US$250 menos que un Pentium Pro de $538.200.- (unos US$1035) con un caché de 256KB, pero algo más distanciado de los 1300US$ del Pentium Pro con 512KB de caché L2. Sin embargo, nadie ha de poder decir que sea un precio completamente accesible. Nuevamente debemos consolarnos recordando que los precios son relativos e inversamente proporcionales a la demanda del mercado por el procesador. A fines de año, desde su lanzamiento, se espera que el precio del Pentium II baje a unos 500US$. Sobre este punto vale la pena aclarar que existe una falacia clara que se debe aclarar: el Pentium II es un procesador cuyo rendimiento se puede ubicar entre el Pentium MMX y el Pentium Pro. Su rendimiento está ciertamente por encima de los Pentium MMX de alta velocidad, pero el Pentium Pro es un procesador realmente muy potente. Claro que Intel intenta poner en el mercado procesadores Pentium II de 300MHz para incursionar en el mercado de los servidores, pero eso está por verse. El Pentium Pro seguirá siendo un procesador destinado a servidores de archivos y estaciones gráficas, muy pocas personas tienen la fortuna de contar con una computadora personal dotada de este procesador, pero si muchos poseen equipos provistos de procesadores Pentium y Pentium MMX, y valga la pena la aclaración, pero los procesadores Pentium MMX están muy por debajo del precio del Pentium II, aunque se hallan relativamente cerca del rendimiento de este último. De esta forma, la baja del precio del Pentium II se constituye en una necesidad a fin de que este procesador le gane algo de mercado al Pentium MMX.

También vale la pena aclarar lo que muchos dicen que el mercado del Pentium Pro ha muerto con el Pentium II. Basta echarle una mirada a los resultados de las tablas anteriores para darse cuenta que el Pentium Pro es realmente una fortaleza, más cuando se planea poner al mercado los procesadores Pentium Pro con tecnología MMX. Además de esto, ya está disponible en el mercado un procesador Pentium Pro que ha sufrido un ligero cambio: se ha incrementado su caché L2 de 512KB a nada menos y nada más que 1MB (1024KB). Este es un producto de Intel que ya se halla disponible, cuyas características básicas son las mismas del Pentium Pro estándar, incluyendo funcionamiento interno, estructura de registros, unidades de ejecución, etc. Lo que es diferente es el tamaño de la memoria caché L2: 1MB puede considerarse un tamaño descomunal, ni duda quepa acerca del mismo incremento en su rendimiento. Este procesador seguirá afianzando y soportando todo tipo de equipos grandes o workstations, con un rendimiento insuperable. De todas formas en el campo de la computación nadie tiene la última palabra, solo hay que dejar que el tiempo aclare las cosas.

Esta es una razón más que presiona al mayor fabricante de procesadores del mundo: Intel, a bajar el precio del Pentium II a fin de que gane lugar dentro del mercado de las computadoras personales, porque parece que en el mercado de los servidores no podrá ingresar, al menos por ahora. Una de las primeras acciones tomadas por Intel es delegar a una pocas pero eficientes compañías la fabricación de la tarjeta de circuito Slot One, de esta forma, Intel se concentrará exclusivamente en desarrollar los microprocesadores que impulsarán a toda la computadora.

Como siempre, hablar de precios es conflictivo, y en estas circunstancias es el tiempo y los factores de mercado los que definirán el precio final de este producto.

BASES ELÉCTRICAS DEL PENTIUM II.-

Si bien a los ojos de la mayoría de los usuarios lo único apreciable es el mayor o menor rendimiento de un procesador, a los ojos de los diseñadores e ingenieros, existe y existirá siempre un problema crítico: el manejo de los voltajes eléctricos de un procesador, no solamente en cuanto a su distribución dentro del procesador, sino también al enfriamiento que se debe propinar al mismo a fin de que no se sobrecaliente. Mientras mayor sea la velocidad de procesamiento de un CPU, más enfriamiento debe tener. Particularmente los procesadores actuales que superan los 200MHz son proclives a recalentamientos, mucho más lo podría ser el Pentium II cuando se calcula que saldrán al mercado procesadores de este tipo corriendo a la increíble velocidad de 300MHz.

Los tres voltajes que requiere el Pentium Pro desde la tarjeta madre fue un problema en su momento: 5 voltios para el manejo del bus, 3.3 voltios para la lógica interna del procesador y 2.45 voltios para el intercambio de información entre el CPU y el caché. Estos tres voltajes son suministrados por una unidad especial reguladora situada muy cerca al Pentium Pro. El Pentium II va un poco más allá de estos tres voltajes.

Intel ha optimizado el Pentium II a fin de que pueda regular sus propios voltajes hasta alcanzar sus especificaciones de performance. El Pentium II requiere de una unidad de suministro de energía capaz de aceptar una señal identificadora de voltaje compuesta por 5 bits. Este código le indicará a la unidad de suministro, el voltaje requerido por el procesador. Este código será emitido por el procesador a través de 5 pines del mismo, contra los 4 pines que el Pentium Pro emplea para especificar sus demandas. Por su parte y en respuesta al código, la unidad de suministro de energía debe ser capaz de devolver un voltaje entre 2.1 y 3.5 voltios regulada dentro de un rango de +-100mV. Como sea, el procesador no debe recibir voltajes superiores a los indicados, el recalentamiento sería inmediato, y los circuitos podrían verse seriamente dañados. Este punto ha sido un gran problema a resolver para los fabricantes de unidades de alimentación eléctrica para el Pentium II.

A fin de atacar el problema de la disipación masiva de calor, el procesador puede automáticamente bajar su consumo a fin de reducir el recalentamiento, esto en períodos de baja actividad. Por supuesto, el ventilador permanecerá siempre disponible, construido en un chasis especial (denominado SEC, que revisaremos un poco más adelante), que recubre todo el Slot One del Pentium II. Este detalle puede ser apreciado en la Figura siguiente.

Figura. Ventilador del Pentium II

DETALLES TÉCNICOS DEL PENTIUM II.

Este procesador tiene algunos elementos muy particulares e interesantes que vale la pena conocerlos adecuadamente: Arquitectura De Bus Independiente Y Dual, Tecnología MMX, Tecnología De Ejecución Dinámica y Cartucho de Contactos De Borde Simple. Esto aspectos deben incrementar el potencial del procesador desde tres puntos de vista que para Intel son cruciales: mejora en el cálculo del punto flotante, mejora multimedial y mejora en el cálculo de enteros.

La Arquitectura De Bus Independiente Y Dual fue originalmente implementada por los procesadores Pentium Pro. Con esta capacidad, los procesadores aprovechan al máximo el ancho de bus disponible en el sistema, comunicándose de forma independiente por una parte con el caché y por otra parte con el bus del sistema. La figura Nro. 3.8.d muestra ambos buses, como también la asombrosa velocidad de transferencia de 1066MB/seg manejada por el bus del caché L2.

La Tecnología MMX, posibilita al procesador mejorar la ejecución de aplicaciones con uso intensivo de audio, vídeo y gráficos a través del procesamiento de datos en paralelo. Adicionalmente, se mejora de sobremanera el encriptamiento y compresión de datos. Este último punto será de real ventaja para todos los usuarios que trabajan con unidades de almacenamiento comprimidas. La Tecnología De Ejecución Dinámica posibilita al procesador manejar más convenientemente las instrucciones que debe procesar, incrementando el paralelismo de ejecución de las instrucciones en un mismo período de tiempo. Finalmente, todo este conjunto de elementos: tarjeta de circuito Slot One, microprocesador, memoria caché, etc., vienen dentro de un cartucho denominado Cartucho de Contacto de Borde Simple - S.E.C. (Single Edge Contact). Intel planea que en el futuro, todos los procesadores que fabrique emplearán esta misma presentación física, de forma que se pueda considerar ya a S.E.C. como un nuevo estándar de zócalo para los microprocesadores, reemplazando al famoso PGA (Pin Grid Array - Vector de Grilla de Pines), que sustentaba a las ranuras nº 7 y nº8 de los procesadores de Intel. Este paquete o cartucho está fabricado de materiales plásticos y metálicos, por cierto altamente resistentes al calor y de fácil enfriamiento.

 

Figura. Esquema de Buses del Pentium II

CARACTERÍSTICAS DEL PROCESADOR.

Este es un procesador que incorpora en su seno a aproximadamente 7.5 millones de transistores basado en la arquitectura P6, lo que no significa que sea un Pentium Pro en esencia, sino que incorpora algunas de las características más importantes de ese procesador. Adicionalmente la tecnología que soporta su fabricación es al de 0.35 micrones. Están disponibles en el mercado ya máquinas provistas de estos procesadores con una velocidad de reloj de 233 y 266MHz, y estarán disponibles en el mercado unidades a 300MHz de velocidad.

ARQUITECTURA INTERNA DE LOS PENTIUM.

El procesador Pentium es un miembro de la familia Intel de procesadores de propósito general de 32 bits. Al igual que los miembros de esta familia, el 386 y el 486, su rango de direcciones es de 4 Goctetos de memoria física y 64 Toctetos de memoria virtual. Proporciona unas prestaciones más elevadas gracias a una arquitectura mucho más optimizada. Su bus de datos es de 64 bits. Las distintas unidades funcionales con las que cuenta el procesador Pentium son entre otras cosas dos caches denominadas data cache y code cache, el prefetcher, unidad de paginación, etc.

UNIDAD DE ENTEROS SUPERESCALAR.

El Pentium se basa en un diseño superescalar. Esto significa que en su interior hay más de una unidad de ejecución dedicadas a realizar las mismas funciones. En el caso del Pentium tenemos dos unidades de enteros de 32 bits que operan en paralelo. Ambas constan de una segmentación de instrucciones de cinco etapas: Prefetch de instrucciones, Decodificación, Cálculo de la dirección efectiva, ejecución y escritura de los resultados. Cada una de ellas es capaz de funcionar independientemente de la otra. El resultado es como existieran dos procesadores del tipo 486 trabajando al mismo tiempo, por lo que el Pentium podría proporcionar dos resultados enteros por ciclo de reloj.

Cada unidad de proceso interno tiene su propia unidad aritmético-lógica, su circuito de generación de direcciones exclusivo y un interfaz especifico con la memoria caché de datos. Los resultados de las operaciones se almacenan en la caché interna y no se transfieren a la memoria principal a no ser que sea necesario.

Sin embargo ambas unidades son exactamente iguales. Una de ellas es más completa que la otra ya que puede ejecutar todo tipo de instrucciones. La otra sólo realiza operaciones simples y del núcleo RISC. No puede ejecutar instrucciones de compatibilidad, aquellas que precisan de la ejecución de un microprograma interno. Este microcódigo también ha sido mejorado respecto al que incorporan el 486. El bloqueo en la ejecución paralela de instrucciones se realiza de forma totalmente transparente al software y al usuario.

Este bloqueo se produce también cuando existen dependencias entre los operandos de las instrucciones. Por ejemplo, si una instrucción realiza una operación que deja el resultado en el registro EDX, la siguiente si utiliza el registro EDX como uno de los operandos origen para cualquier otra operación.

De cualquier forma, el Pentium intenta paralelizar al máximo la ejecución de las instrucciones, siempre que se cumplan todos los requisitos para garantizar la integridad de los datos. Valores medidos indican que el procesador Pentium es capaz de ejecutar una media de 1´3 instrucciones por cada ciclo de reloj, rompiendo, por tanto, la mítica barrera de conseguir la ejecución de una instrucción en cada ciclo de reloj.

FUNCIONAMIENTO DEL PIPELINE.

El prefetcher manda una dirección a la code cache (caché de instrucciones), la cual comprueba si esta existe. Si está presente, una línea de información (32 bytes) es mandada a uno de los buffers de prefetch. Este buffer de prefetch transfiere las instrucciones a la unidad decodificadora donde son decodificadas. Inicialmente las instrucciones están decodificadas para determinar si pueden ser pares. Si lo son, una instrucción irá al "U" pipeline, y la otra ira al "V" pipeline. Las instrucciones serán pares si no existen dependencias entre ellas. ( Se dice que existe dependencias entre instrucciones cuando una instrucción deba de completar su ejecución antes de que la otra comience.) Existe en esta arquitectura un predictor de branch que va mirando si una instrucción de este tipo se pudiera producir.

Cuando se predice un branch, la dirección de esta instrucción es demandada por la code cache. Si se encuentra allí, una línea de código se manda al otro prefetch buffer de tal manera que se impida ningún retraso cuando la instrucción branch se produzca. Si no se da ninguna instrucción de este tipo ambos pipelines de instrucciones son tratados conjuntamente, realizando los prefetchings línealmente.

Con esta arquitectura se pueden entrar y salir dos instrucciones en cada etapa del pipeline. A esto en inglés se denomina Pairing instrucción, lo cual permite ejecutar dos instrucciones al mismo tiempo en cada unidad de ejecución. El pipeline que se utiliza en el Pentium es de cinco etapas, como lo hacían los procesadores más antiguos de intel, como el 486. Durante el primer ciclo de reloj un par de instrucciones realizan el prefetch .en el segundo ciclo de reloj, las dos instrucciones se tratan en paralelo en cada uno de los "U" o "V" pipelines, mientras otro par de instrucciones hacen el prefetch. Después de realizar el fetch de las instrucciones pasan a la etapa de decodificación, tercer ciclo de reloj. En el último ciclo de reloj las dos instrucciones son ejecutadas. Esto quiere decir que el máximo número de instrucciones que puede ejecutar el procesador Pentium son dos.

Como he indicado anteriormente existen dos unidades de ejecución dedicados respectivamente a cada uno de los pipelines. Cada unidad de ejecución maneja un conjunto de registros, cuando se finaliza el resultado de un computo, la información es escrita en estos registros. Mientras las unidades de ejecución no terminen de escribir los datos ninguna otra instrucción se podrá ejecutar.

UNIDADES DE MEMORIA CACHE.

La memoria caché está dividida en dos subsistemas de memoria en dos subsistemas de memoria caché totalmente independientes. Ambos son del mismo tamaño, ocho Koctetos. Uno se dedica a almacenar las instrucciones y el otro, los datos. Así pues, tenemos dos memorias caché, una para código y otra para datos. Este esquema acelera las prestaciones y la capacidad de transferencia del procesador. Por ejemplo, durante la prebusqueda, las instrucciones se obtienen de la memoria caché de instrucciones. Si hubiera una única memoria caché, no podría realizarse un acceso a un dato al mismo tiempo. Con memorias caché independientes para instrucciones y datos, ambas operaciones, de búsqueda y acceso a datos, pueden realizarse simultáneamente.

Ambas están organizadas como memorias asociativas de dos vías, mucho más eficiente que si fueran de correspondencia directa. El tamaño de la línea es de 32 octetos, el doble que en el 486, ya que el bus externo del Pentium es de 64 bits, el doble que en el 486. De esta forma, en un acceso de tipo ráfaga se puede llenar una línea completa de la caché, igual que ocurría con el 486. Los dos buses independientes que abastecen a la cachés internas, desde la unidad de bus externo, son de 64 bits cada uno.

Cada caché tiene su propio interfaz con cada una de las unidades de enteros, por lo que se puede proveer de datos o instrucciones al mismo tiempo a las dos unidades de ejecución para la realización de dos operaciones independientes en un mismo ciclo de reloj. El bus que parte de la caché de datos es de 64 bits. El que conecta la caché de instrucciones con los registros de prebusqueda de instrucciones es de 256bits. Cuando se precisa almacenar instrucciones o datos en la caché correspondiente y ésta está totalmente ocupada con valores válidos, se usa el algoritmo ppseudo-LRU para sustituir la línea que tenga menos probabilidad de ser nuevamente referenciada.

Las cachés son del tipo escritura obligada ("Write back") por lo que los resultados de las operaciones o actualizaciones no se transfieren a la memoria principal, sino que se quedan dentro del procesador Pentium hasta que sea preciso actualizar aquella. Esta técnica es mucho más eficiente que la utilizada en el 486, tipo de escritura inmediata, donde los datos se almacenan en la caché y en la memoria principal al mismo tiempo.

En el tipo de escritura obligada, las operaciones se terminan antes, al no existir la fase de escritura en memoria principal. Existen dos situaciones en las que se producen este tipo de escrituras. Uno de los casos es cuando hay que eliminar de la caché para introducir otros nuevos, cuando ésta se halla totalmente llena. Entonces, los datos a reemplazar tienen que ser escritos en la memoria principal antes de nada.

La otra situación se da cuando otro procesador, DMA o maestro de bus intenta acceder a una posición de memoria cuyo dato está almacenado en la caché interna del Pentium. Como el dato puede no puede estar actualizado, este acceso se detiene hasta que el procesador escribe el dato en la memoria principal Una vez que ésta se ha actualizado, se permite que continué el acceso del otro maestro de bus al dato ya actualizado. En sistemas multiprocesador hay que asegurar la consistencia de los datos entre la memoria principal y las memorias cache de todos los procesadores que integren el sistema multiprocesador. Para ello, la caché de datos utiliza el protocolo MESI.

De cualquier modo, el Pentium puede configurarse dinámicamente para trabajar con esquemas de caché del tipo escritura inmediata, si es necesario. El uso de una memoria caché de segundo nivel aumentará significativamente las prestaciones. Para equipos de sobremesa 128 ó 256 Koctetos es un valor óptimo. En el caso de servidores de redes de área local, 256 o 512 Koctetos es el valor más recomendable.

UNIDAD DE INTERCONEXION CON EL BUS.

El procesador Pentium tiene el mismo rango de direccionamiento que los 386 y 486, esto es debido que también utiliza bus de direcciones de 64 bits. El subsistema de memoria debe estar ordenado en ocho grupos de ocho bits cada uno, es decir 64bits, para adecuarse al bus del procesador.

Si el bus de memoria es de 128 bits, los resultados serán mejores se la memoria está organizada en dos bancos de 64 bits cada uno, de forma que un acceso se haga en un banco y el siguiente al otro banco, para permitir la recuperación de los chips de memoria y obtener un mejor tiempo de acceso.

Existe una diferencia en el tamaño de la página de memoria con la que puede trabajar el Pentium. Además del clásico tamaño de página de 4 Koctetos, el Pentium tiene una posibilidad de trabajar con tamaños de página de 4Moctetos. Este tamaño tan grande es ideal en entornos gráficos, adaptadores de vídeo del tipo "Frame Buffer" y sistemas operativos multitarea. Evita una elevada frecuencia de cambio de las páginas y, además, hace que disminuya en gran medida la probabilidad de ausencia en memoria de la página pedida.

Con el uso cada vez mayor de grandes objetos, que ocupan gran cantidad de memoria esta nueva característica eleva el rendimiento en gran medida. Lo más importante es que estas ventajas resultan transparentes al software de aplicación.

Al ser la caché interna del tipo escritura obligada, la ocupación del bus externo por el procesador es mucho menor. Los valores que se obtienen dependen del tipo de aplicación y el diseño del subsistema de memoria. Como ejemplo de referencia, para un sistema ideal, sin estados de espera, la ocupación del bus, es aproximadamente, del 15% cuando se utiliza AUTOCAD sobre dos, un 17% para una aplicación Unix y un 28% para la hoja de calculo Excel sobre Windows.

En cuanto al tipo de ciclos del bus, los valores medios corresponden a un 36% de prebusqueda de instrucciones, un 21% de lecturas de datos, un 36% de escrituras de datos y el 7% restante son escrituras obligadas de datos. El tipo de ciclo de bus de ráfaga permite cargar 256 bits en la caché de datos de una vez. El bus externo de 64 bits es capaz de transferir datos entre la memoria y el procesador a velocidad que pueden llegar a 528 Moctetos por segundo. Esto significa que, por ejemplo, el contenido completo de un disco fijo de 100Moctetos pasaría por este bus en menos de un quinto de segundo. Esta velocidad de transferencia es superior en más de tres veces al ancho de banda del bus de un 486 a 50MHz (160 Moctetos).

El bus del procesador Pentium funciona en un modo llamado Pipeline. En este modo, se puede comenzar un segundo ciclo de bus antes de que haya terminado el primero. Con ello, se da más tiempo al subsistema de memoria para decodificar la dirección del siguiente acceso, con lo que los chips de memoria pueden ser más lentos y, por tanto, más baratos.

El uso de un bus local de altas prestaciones, como puede ser el PCI, permite obtener el máximo rendimiento en aplicaciones intensivas en gráficos, entrada/salida en disco, accesos a red local, etc. En la siguiente figura se puede ver el diagrama de bloques de un ordenador Pentium haciendo uso de un bus PCI.

MONITOR DE PRESTACIONES.

Desarrollar aplicaciones es cada vez más complejo y precisa de una cuidadosa realización para evitar que la mayor parte del tiempo se pierda en ciertas rutinas o selecciones del código que no son excesivamente importantes. Para facilitar el trabajo de los desarrolladores de software, el procesador Pentium incorpora un monitor de prestaciones y una unidad de depuración software.

El procesador posee una serie de contadores internos y unidades de rastreo y traza que permiten conocer su estado, el tiempo que se emplea en la realización de operaciones y las instrucciones que se ejecutan. Desde el exterior al procesador se puede interactuar con el procesador con esta unidad vía unos puertos serie accesibles por unas patillas especificas.

Se puede medir el número de ciclos que el procesador emplea en operaciones internas que afectan a la lectura y escritura de datos, a la presencia o ausencia de datos o código en las memorias caché internas, las interrupciones o la utilización del bus. También es posible conocer cuánto tiempo el procesador tiene que esperar hasta que se consigue el control del bus externo. Así, es más fácil optimizar el diseño del bus de memoria y del propio subsistema de memoria para conseguir un sistema más rápido.

La unidad de traza detecta cuando se produce cierta condición de bifurcación o los saltos a subrutinas o si la ejecución se produce en determinada sección de código o que instrucción ha provocado una interrupción, etc. Por tanto, es posible detectar los cuellos de botella donde el sistema se ralentiza o la aplicación pierde una gran parte de tiempo inútilmente, y optimizarlos para conseguir las mejores prestaciones y el mejor tiempo de respuesta.

Los desarrolladores de herramientas de software, como compiladores, pueden optimizar el código generado para sacar partido de la arquitectura superescalar y aumentar el paralelismo en la ejecución de las instrucciones.

UNIDAD DE REDUNDANCIA FUNCIONAL

Se emplean una serie de técnicas para asegurar la integridad de los datos. La detección de errores se realiza tanto externamente como internamente. Cada octeto del bus de datos lleva asociado un bit de paridad, lo que hace un total de ocho bits de paridad para todo el bus de datos. Los bits de paridad son comprobados por el procesador en cada lectura. A su vez, el Pentium genera un bit de paridad por cada octeto de los 64 bits que componen cada escritura hacia el exterior. También el bus de direcciones añade un bit de paridad por cada octeto. Así, hay cuatro bits de paridad para las direcciones que se generan y comprueban en cada acceso de escritura o lectura, respectivamente.

Mediante este método, el procesador Pentium es capaz de detectar si se ha producido un error en el bus de direcciones o en el de datos. Por tanto, el Pentium, no sólo detecta que el dato leído o escrito es correcto, sino que también es capaz de saber si la dirección de memoria es correcta.

Internamente, también se hacen controles de paridad en la cache interna, en los registros internos y en la memoria ROM que almacena el microcódigo. Hay otro tipo de recursos que asegura la fiabilidad del procesador. Siempre, después de una reinicialización, se realiza un autodiagnóstico interno que comprueba que, al menos, un 70 % de los dispositivos internos funcionan adecuadamente.

El Pentium implementa un sistema de redundancia funcional de una forma muy simple. Basta con poner dos procesadores Pentium en el mismo bus, uno trabajando en el modo Maestro y el otro como comprobador. Los dos procesadores ejecutan las mismas instrucciones al mismo tiempo. El que actúa como comprobador chequea cada resultado obtenido por el maestro con el suyo propio. Si existe discrepancia, se produce una interrupción de máxima prioridad que detiene el sistema y avisa que los dos procesadores no están de acuerdo en los resultados de la ejecución del programa.

UNIDAD DE PREDICCION DE BIFURCACIONES 

El Pentium aumenta prestaciones mediante el empleo de una pequeña caché especifica de 256 posiciones llamada BTB ("Branch Target Buffer"). Esta es la encargada de hacer una predicción dinámica de hacia donde van a bifurcar las instrucciones de salto condicional, consultando en la BTB las últimas 256 instrucciones de ese tipo por las que el flujo de ejecución del código haya pasado.

Cuando una instrucción conduce a un salto, la BTB recuerda dicha instrucción y la dirección del salto efectuado y predice en qué dirección se va a producir el salto la próxima vez que se ejecute. Si la predicción es correcta, la bifurcación se realiza en cero ciclos de reloj, puesto que ésta ya se realizó, y se siguieron buscando instrucciones en dicha dirección. Si falta la predicción hay una penalización de tiempo pues hay que anular todas las operaciones efectuadas con las instrucciones que seguían al salto, Intel calcula una tasa de acierto en la predicción del 90%.

UNIDAD DE COMA FLOTANTE

Esta unidad se ha rediseñado totalmente respecto a la que se usa el 486. Sin embargo, mantiene compatibilidad 100% binaria con ella. Incorpora un cauce segmentado de instrucciones de ocho etapas, que permite obtener resultados partiendo de instrucciones de coma flotante en cada ciclo de reloj. Las cuatro primeras etapas son las mismas que se poseen las unidades de enteros. La quinta y la sexta, corresponden a la ejecución de las instrucciones de coma flotante. La séptima etapa se encarga de escribir el resultado en los registros adecuados y la octava realiza el informe de posibles errores que se hayan producido.

Esta unidad hace uso de nuevos algoritmos que aceleran la ejecución de las operaciones e incluye elementos de hardware dedicados, como son : un multiplicador, un sumador y un divisor. Instrucciones de suma, multiplicación y carga de datos se ejecutan tres veces más rápido que en un 486.

En cuanto al banco de registros de trabajo, el Pentium, como sus predecesores, dispone de 16, ocho de los cuales actúan como registros de propósito general (EAX, EBX, ECX, EDX, ESP, ESI, EBP, EDI). Al igual que en el 386, 486, dispone de 6 registros de segmento (CS, DS, EX, FS, GS, SS), un registro puntero de instrucciones (EIP), y un registro de señalizadores (EFLAGS), con señalizadores de control (TF, IF, ID, IOPL, NT, RF, VM, AC, VIF y VIP), y señalizadores de estado (CF, PF, AF, ZF, SF, OF).

DIAGRAMA DE CONEXIONADO.

El Pentium se presenta en una cápsula del tipo PGA , con 273 patas, distribuidas matricialmente en 21 filas y 21 columnas.

La distribución funcional de las patitas es la siguiente y su análisis permite comprender la extraordinaria potencia de control y los enormes recursos del procesador.

Alimentación.

Hay 50 patitas, designadas como Vcc, que sirven para recibir la alimentación de +5V, y otras 49 (Vss), para conectarse a tierra.

El consumo normal del procesador es de 13 W y alcanza un máximo de 16 W. Esta elevada potencia, ocasiona que la temperatura que adquiere la cápsula ronde a los 70 grados centígrados, por eso es conveniente tener un ventilador en el procesador de tal manera que se disipe un poco de este calor.

Señal de reloj.

CLK (E): Por esta pata se proporciona la frecuencia estable que regula el ciclo de trabajo del procesador.

Señal de Inicialización.

RESET (E): Su activación fuerza al procesador a comenzar la ejecución en su estado conocido e invalidar las cachés internas.

INIT(E): Similar a RESET, pero sin invalidar las cachés.

Señales de direcciones.

A3-A31 (E/S) : Líneas bidireccionales, como 486, de dirección.

BE7# -BE0#(S) : Determinan los bytes a acceder.

A20M#(E) : Se pone a 0 cuando se trabaja en Modo Real y en el primer Megabyte de memoria.

AP(S) : Paridad para la dirección, que genera la CPU .

APCHK # (S) : Se activa cuando el procesador ha detectado un error de paridad en el bus de direcciones.

Señales de datos.

D0-D63 (E/S): Patitas del bus de datos.

DP7-DP0 (E/S): Bits de paridad de los bytes del bus de datos.

PCHK #(S): Se activa al detectarse error de paridad en los datos.

PEN # (E): Indica si se ha generado una excepción en la detección de un error de paridad en un ciclo de lectura.

Señales de error.

IERR # (S): Se activa al detectarse error de paridad interna, o bien, de redundancia general.

BUSCHK # (E): Permite detectar cuando no se ha completado correctamente un ciclo de bus. Al activarse la CPU mira la dirección y las señales de control.

Señales para definir el ciclo de bus.

M/IP # (S) : Distingue entre los ciclos de memoria y de E/S.

D/C #(S) : Distingue entre datos, código y ciclos especiales.

W/R #(S) : Ciclos de escritura y lectura.

CACHE # (S) : Si el ciclo es de lectura, indica que hay capacidad en la caché mientras que si es de escritura, si hay que realizar una "escritura obligada".

SYSC (S) : Se activa en las transferencias con LOCK, para indicar que hay más de 2 ciclos LOCK juntos.

Señales de control del bus.

ASD # (S) : Indica ciclo de bus rápido.

BRDY # (E) : Indica que el sistema externo ha ofrecido un dato válido en respuesta a una lectura, o bien, que ha aceptado un dato se es de escritura.

NA #(E) : El sistema de memoria externo está preparado para aceptar un nuevo ciclo de bus, aunque no se haya completado la transferencia del ciclo actual.

Señales de control de la caché.

KEN # (E) : Determina si el ciclo actual es cacheable o no.

WB/WT #(E) : Permite definir una línea de cache de datos como de escritura obligada o diferida.

AHOLD (E/S) : Inhabilita el uso del bus de direcciones en el siguiente ciclo de reloj.

EADS # (S) : Indica presencia de una dirección válida.

HIT # (S) : Se activa para reflejar la validez de una línea en el ciclo requerido.

HITM # (S) : Aceptación de una modificación de una línea, inhibe el acceso a datos de otro bus maestro hasta que la línea sea escrita por completo.

INV (E) : Determina el estado final de la caché (S ó I) si se acepta el ciclo.

FLUSH # (E) : Cuando se activa, fuerza al procesador a la escritura obligada de todas las líneas en la cache de datos, e invalida las cachés internas.

Señales de caché de páginas.

PCD (S) : Reproduce el nivel lógico del bit PCD del registro CR3, que indica página de caché externa.

PWT (S) : Refleja el nivel lógico del bit PWT (escritura obligada).

Señales de Orden de Escritura.

EWBE #(E) : indica si está pendiente un ciclo de escritura para que rechace el procesador todas las escrituras siguientes a todas las líneas en la cache de datos.

Señales de arbitraje del bus.

BOFF # (E) : Al activarse se abortan todos los ciclos de bus que no se han completado.

BREQ (S) : Indica al sistema que el procesador ha generado una petición de bus.

HOLD (E) : Petición de bus.

HLDA (S) : Indica la cesión del bus por parte del Pentium.

Señales de interrupción.

INTR (E) : Petición de interrupción mascarable, que depende del señalizador IF del registro EFLAGX.

NMI (E) : Petición de interrupción no mascarable.

Señales de error en coma flotante.

FERR # (S) : Su activación indica la producción de un error no enmascarable en la unidad de coma flotante.

IGNNE # (E) : Si el bit EN = 0 del CR0, el procesador ignora las excepciones mascarables de carácter numérico.

Señales de SMM (Modo de Gestión del Sistema) .

SMI # (E) : Su activación provoca la entrada del procesador en el estado o modo de gestión del sistema, que caracteriza a los procesadores de Intel a partir del 386 SL.

SMIACT # (S) : Su activación indica que el procesador en modo SMM.

Señales de chequeo de redundancia funcional.

FRCMC # (E) : Determina si el procesador está configurado en modo maestro o modo controlador.

Señales de punto de ruptura (PB) y monitor de ejecución (PM).

PM/PB [1 :0] BP [3 :2] (S) : Las líneas BP[1 :0] de punto de ruptura están multiplexadas con las PM [0 :1]. PB1 y PB0, en el registro de control de depuración, determinan si las líneas están configuradas como PM o BP. Dichas líneas quedan configuradas como PM después de un RESET.

BP0-3 se corresponden con los registros de depuración DR0-DR3. Indican un punto de ruptura cuando los registros de depuración están programados para testear puntos de ruptura.

Señales de segmento de ejecución.

BT3-BT0 (S) : BT0-BT2 proporcionan las salidas de las bifurcaciones y BT3 da el tamaño del operando.

IV (S) : Se activa durante un ciclo de reloj para indicar que la instrucción del cauce V ha terminado su ejecución.

IU (S) : Igual que la anterior, pero en el cauce U.

IBT (S) : Indica la opción escogida en la instrucción de salto.

Señales del modo de prueba.

R/S # (E) : Cuando esta línea pasa de nivel alto a bajo, interrumpe al procesador en la siguiente instrucción, dejándole en estado inactivo.

PRDY (S) : Indica que el procesador

BUS UNIT.

La unida de bus sirve de interfaz fisico entre el procesador Pentium y el resto del sistema, esta constituido por :

Write Buffers. El Pentium emplea dos write buffers, uno para cada uno de las pipelines internos. Estos buffers guardan 64 bits. Si la unidad de bus está ocupada haciendo porque se está realizando un ciclo de bus, la escritura desde las unidades de ejecuci´´on se realiza guardando su valor en estos buffers, lo que permite a las unidades de ejecución seguir trabajando.

Address Drivers and Receivers. Durante los ciclos de reloj los address drivers ponen una dirección en el bus de direcciones local del procesador.

Bus master Control. Permiten al procesador demandar los buses.

Bus control Logic. Permite controlar cuando un ciclo de bus se va a realizar.

Level Two (L2) Cache control. El Pentium permite controlar a L2, la cache secundaria, de tal manera que se puede coger información de ella cuando se necesite, además cuando se utilice la política de write-back controla cuando se debe de transferir una instrucción de escritura a través de la memoria principal.

Internal Cache Control.

Control y generación de paridad.

PENTIUM II

El procesador Intel Pentium II, surgió, al igual que su antecesor Pentium, para los sistemas de sobremesa comerciales de uso general, portátiles, PC domésticos de rendimiento y servidores de nivel básico.

En este procesador se combinan los avances de la arquitectura Intel P6 con las extensiones del conjunto de instrucciones de la tecnología MMX™ para ofrecer un rendimiento excelente en las aplicaciones de PC actuales y del futuro.

Además, el procesador Pentium II proporciona un notable rendimiento para el software avanzado de comunicados y multimedia, incluidas potentes funciones de tratamiento de imágenes y gráficos realistas, videoconferencias y la posibilidad de ejecutar vídeo de pleno movimiento y a toda pantalla.

La combinación de estas tecnologías hacen del procesador Pentium II la opción ideal para la ejecución de cargas de trabajo de modernas aplicaciones con funciones multimedia y un uso intensivo de datos en sistemas operativos avanzados.

Los microprocesadores actuales se utilizan para ejecutar una amplia gama de aplicaciones de software. En concreto, la utilización de aplicaciones multimedia, 3D e Internet ha experimentado un tremendo auge en los últimos años y se prevé que esta tendencia continúe en el futuro.

La última incorporación a esta familia de procesadores fue el procesador Pentium II 450 MHz que funciona con un bus de sistema de 100 MHz, y la familia de procesadores de sobremesa Pentium II estaba compuesta por los siguientes productos:

Procesador Pentium II 450 MHz

Procesador Pentium II 400 MHz

Procesador Pentium II 350 MHz

Procesador Pentium II 333 MHz

Procesador Pentium II 300 MHz

Basado en la avanzada tecnología de proceso CMOS de 0,25 micras de Intel, el núcleo del procesador tiene 7,5 millones de transistores aproximadamente. Disponible en PC de sobremesa, estaciones de trabajo, servidores y sistemas portátiles, a velocidades de reloj de 300 MHz a 450 MHz, el procesador Pentium II también incorpora funciones avanzadas como, por ejemplo, arquitectura de bus doble independiente, una caché de nivel 2 dedicada, ejecución dinámica, código de corrección de errores y escalabilidad a sistemas de doble procesador.

Los procesadores Pentium II para sistemas de sobremesa, estaciones de trabajo y servidores están disponibles en el formato de encapsulado de contacto único de Intel (S.E.C.) para disponibilidad de volúmenes grandes, mayor protección durante el manejo y compatibilidad con las plataformas más utilizadas. El procesador Pentium II está respaldado por los más de 25 años de experiencia de Intel en la fabricación de microprocesadores fiables y de alta calidad.

CARACTERÍSTICAS DEL PROCESADOR INTEL PENTIUM II

El procesador Pentium II es totalmente compatible con toda una biblioteca de software para PC basado en sistemas operativos tales como MS-DOS*, Windows* 3.1, Windows para Trabajo en Grupo* 3.11, Windows* 98, Windows* 95, OS/2*, UnixWare*, SCO UNIX*, Windows* NT, OPENSTEP*, y Sun Solaris*. Entre las características de arquitectura del procesador Pentium II se incluyen:

Tecnología de ejecución dinámica

¿Qué es Ejecución Dinámica?

La Ejecución Dinámica es una innovadora combinación de tres técnicas de procesamiento diseñada para ayudar al procesador a manipular los datos más eficientemente. Éstas son la predicción de salto múltiple, el análisis del flujo de datos y la ejecución especulativa.

La ejecución dinámica hace que el procesador sea más eficiente manipulando datos en lugar de sólo procesar una lista de instrucciones. La forma en que los programas de software están escritos puede afectar al rendimiento del procesador. Por ejemplo, el rendimiento del software será afectado negativamente si con frecuencia se requiere suspender lo que se está haciendo y "saltar" a otra parte en el programa. También pueden producirse retardos cuando el procesador no puede procesar una nueva instrucción hasta completar la instrucción original. La ejecución dinámica permite al procesador alterar y predecir el orden de las instrucciones. La Ejecución Dinámica consta de:

Predicción de salto Múltiple:

Predice el flujo del programa a través de varias ramificaciones: mediante un algoritmo de predicción de salto múltiple, el procesador puede anticipar los saltos en el flujo de las instrucciones. Éste predice dónde pueden encontrarse las siguientes instrucciones en la memoria con una increíble precisión del 90% o mayor. Esto es posible porque mientras el procesador está buscando y trayendo instrucciones, también busca las instrucciones que están más adelante en el programa. Esta técnica acelera el flujo de trabajo enviado al procesador.

Análisis del Flujo de Datos:

Analiza y ordena las instrucciones a ejecutar en una sucesión óptima, independiente del orden original del programa: mediante el análisis del flujo de datos, el procesador observa las instrucciones de software decodificadas y decide si están listas para ser procesadas o si dependen de otras instrucciones. Entonces el procesador determina la sucesión óptima para el procesamiento y ejecuta las instrucciones en la forma más eficiente.

Ejecución Especulativa:

Aumenta la velocidad de ejecución observando las instrucciones posteriores al contador de programa y ejecutando las instrucciones que posiblemente van a necesitarse. Cuando el procesador ejecuta las instrucciones (hasta cinco a la vez), lo hace mediante la "ejecución especulativa". Esto aprovecha la capacidad de procesamiento superescalar del procesador Pentium II tanto como es posible para aumentar el rendimiento del software. Como las instrucciones del software que se procesan están basadas en predicción de salto, los resultados se guardan como "resultados especulativos". Una vez que su estado final puede determinarse, las instrucciones se colocan en su orden original y formalmente se les asigna un estado de máquina.

En la ejecución dinámica se incorporan los conceptos de ejecución especulativa y no por orden. La implementación que el procesador Pentium II hace de estos conceptos elimina las limitaciones de la secuencia lineal de la ejecución de instrucciones con las fases tradicionales de recogida y ejecución de la instrucción. Se pueden descodificar hasta 3 instrucciones por ciclo de reloj. Estas instrucciones descodificadas se colocan en un "buffer", que puede contener hasta 40 instrucciones, que se pueden ejecutar desde este "buffer" cuando están disponibles sus operadores (a diferencia del orden de instrucciones). Se pueden ejecutar hasta 4 por ciclos de reloj.

Supercanalización

El canal de la familia de procesadores P6 consta de aproximadamente 12 fases frente las 5 del procesador Pentium y las 6 del procesador Pentium con tecnología MMX, lo que hace posible que el procesador Pentium II obtenga una frecuencia aproximadamente un 50% superior a la del procesador Pentium con la misma tecnología de fabricación. El sofisticado mecanismo de predicción de bifurcación de dos niveles y de formación adaptable de la arquitectura del procesador Pentium II es fundamental para mantener la eficacia de la microarquitectura supercanalizada.

Arquitectura de bus doble independiente (DIB)

Esta arquitectura consta de dos buses diferentes que proceden del procesador Pentium II: el bus de caché L2 y el bus de sistema (que se utiliza para solicitudes de E/S y memoria). La velocidad del bus de caché L2 se escala con la frecuencia del procesador. En el procesador Pentium II a 266 MHz, el bus de caché L2 funciona a 133 MHz, el doble de la velocidad de los sistemas con procesador Pentium. El bus de sistema para ambos procesadores funciona a 66 MHz. El resultado es que el procesador Pentium II a 266 MHz triplica el ancho de banda máximo del bus del sistema de procesador Pentium más rápido que sólo dispone de un bus ejecutándose a una velocidad máxima de MHz. Además, como la velocidad de los accesos a la caché L2 es uno de los factores más importantes a la hora de determinar el rendimiento global, el rendimiento del sistema se escalará bien con frecuencias de procesador más altas. A diferencia del bus de sistema del procesador Pentium, el bus de sistema del Pentium II admite hasta 8 solicitudes de bus pendientes (4 por procesador). Con esto se consigue un mayor paralelismo entre los procesadores y la E/S, así como soporte para un escalado de rendimiento sin problemas a un sistema de 2 procesadores. La señalización eléctrica GTL+ del bus de sistema facilita su migración a frecuencias más altas a medida que se introducen en el mercado tecnologías DRAM de rendimiento más elevado.

Tecnología Intel MMX de alto rendimiento

La tecnología MMX de Intel es una mejora importante de la arquitectura Intel que hace posible que los PC ofrezcan prestaciones más sofisticadas multimedia y de comunicaciones. Esta tecnología incluye 57 instrucciones orientadas a operaciones de gran paralelismo con tipos de datos multimedia y de comunicaciones. Estas instrucciones utilizan una técnica conocida como SIMD (instrucción única, datos múltiples) para facilitar un rendimiento superior en informática multimedia y de comunicaciones. Los procesadores Intel que incluyen tecnología MMX son totalmente compatibles con las generaciones anteriores de arquitectura Intel y con la base instalada de software. Para mejorar aún más el rendimiento, el procesador Pentium II, al igual que el procesador Pentium con tecnología MMX, puede ejecutar 2 instrucciones Intel MMX a la vez.

Combinación de escritura

Con la tecnología de combinación de escritura (Write Combining) de la arquitectura P6 se puede conseguir un rendimiento E/S en gráficos muy elevado. Esta característica combina varias escrituras en una parte de la memoria (por ejemplo, en el "buffer" de marcos para el controlador de vídeo) declarada como tipo WC en una única operación de escritura de ráfaga, muy adecuada para el bus, que se ve optimizado para las transferencias de ráfagas. El chipset combina aún más estas escrituras, llevando a una elevada velocidad de E/S de gráficos, lo que mejora aún más el rendimiento multimedia y hace posible un vídeo con un movimiento más realista y además un rendimiento de gráficos rápido y también realista.

Cachés

El procesador Pentium II tiene 32 K de caché L1 sin bloqueo, dividida en 16 K de caché de instrucciones y 16 K de caché de datos. Cada caché se ejecuta en la frecuencia del procesador y proporciona acceso rápido a los datos más utilizados. El procesador Pentium II tiene 512 K de caché L2 unificada para código y datos, y sin bloqueo. Hay un bus de 64 bits dedicado para facilitar mayor velocidad de transferencia de datos entre el procesador y la caché L2. El canal de coma flotante admite formatos IEEE* 754 de 32 y 64 bits, así como formato de 80 bits. La FPU tiene compatibilidad de código de objetos con las FPU del procesador Pentium y del i486™. El bus GTL+ proporciona un soporte sin problemas para dos procesadores y ofrece así una solución SMP rentable. Este bus puede utilizarse para mejorar significativamente el rendimiento de las aplicaciones y del sistema operativo en entornos multitarea o multilectura o para comprobación de redundancia funcional.

Funciones de prueba y control del rendimiento

Built-in Self Test (BIST) proporciona cobertura única contra fallos integrada para el microcódigo y PLA grandes, además de pruebas de caché de instrucciones, caché de datos, Translation Lookaside Buffers (TLB) y ROM. Con el mecanismo de puerto de acceso a pruebas estándar y la arquitectura de exploración de límites según la norma IEEE 1149.1 puede probar el procesador Pentium II con una interfaz estándar. Contadores internos de rendimiento para controlar el rendimiento y contar los eventos.

PENTIUM III

El procesador Intel Pentium III, el procesador de Intel más avanzado y potente para PC de sobremesa, presenta varias funciones nuevas para un rendimiento, productividad y capacidad de gestión máximos. Para los usuarios que interactúan con Internet o que trabajan con aplicaciones multimedia con muchos datos, las innovaciones más importantes son las extensiones "Streaming SIMD" del procesador Pentium III, 70 instrucciones nuevas que incrementan notablemente el rendimiento y las posibilidades de las aplicaciones 3D, de tratamiento de imágenes, de vídeo, sonido y de reconocimiento de la voz. Con toda la potencia necesaria para el software con capacidad para Internet de la próxima generación, los procesadores Pentium III seguirán ofreciendo a los usuarios de PC unas prestaciones excepcionales bien entrado el futuro.

El procesador Intel Pentium III ofrece excelentes prestaciones para todo el software para PC y es totalmente compatible con el software existente basado en la arquitectura Intel. El procesador Pentium III a 500 y 450 MHz amplía aún más la potencia de proceso al dejar margen para una mayor exigencia de rendimiento para funciones de Internet, comunicaciones y medios comerciales. El software diseñado para el procesador Pentium III libera todas las posibilidades multimedia del procesador, incluido el vídeo de pantalla completa y movimiento pleno, gráficos realistas y la posibilidad de disfrutar al máximo de Internet. Los sistemas basados en el procesador Pentium III también incluyen las últimas funciones para simplificar la gestión del sistema y reducir el coste total de propiedad para entornos de empresas grandes y pequeñas. El procesador Pentium III ofrece un rendimiento excepcional para las aplicaciones actuales y del futuro, así como la calidad, fiabilidad y compatibilidad que puede esperarse de la primera empresa de microprocesadores del mundo.

Los microprocesadores actuales se utilizan para ejecutar una amplia gama de aplicaciones de software. En concreto, la utilización de aplicaciones multimedia, 3D e Internet ha experimentado un tremendo auge en los últimos años y se prevé que esta tendencia continúe en el futuro, por lo que se debería considerar una amplia gama de programas de prueba a la hora de evaluar el rendimiento del procesador y del sistema. Los usuarios y compradores de PC deberían tener en cuenta los diferentes niveles de rendimiento, incluida productividad, multimedia, 3D e Internet.

En determinados programas de prueba 3D y multimedia, el procesador Pentium III ha demostrado ventajas sustanciales en cuanto a rendimiento. En comparación con el procesador Pentium II 450 MHz, por ejemplo, el procesador Pentium III 450 MHz muestra una mejora en el rendimiento del 29% en MultimediaMark* 99 y del 74% en la prueba de transformación e iluminación 3D de Winbench* 99. El aumento de rendimiento del procesador Pentium III 500 MHz en estos programas de prueba 3D y multimedia es incluso mayor, y ofrece el rendimiento en PC de sobremesa más alto de Intel en productividad y aplicaciones de Internet.

Hoy en día hay muchos desarrolladores trabajando en aplicaciones de próxima generación que elevarán el rendimiento del procesador Pentium III a nuevas cotas. A medida que se actualizan los programas de prueba que tengan en cuenta estas aplicaciones y los programas de pruebas sintéticos hacen lo propio para aprovechar al máximo las posibilidades del procesador Pentium III.

Hasta este momento, la familia del procesador Intel Pentium III incluye los siguientes productos:

Procesador Pentium III 500 MHz

Procesador Pentium III 450 MHz

El procesador Intel Pentium III ofrece nuevos niveles de rendimiento y productividad para las aplicaciones y sistemas operativos actuales más exigentes. Este procesador incorpora funciones avanzadas para sacar el máximo partido de la arquitectura de empresa "Wired for Management" y del entorno de proceso constante que llevará la productividad comercial a nuevas cotas en el nuevo milenio.

El procesador Pentium III presenta las extensiones "Streaming SIMD" que incluyen 70 nuevas instrucciones para acelerar el proceso y mejorar los resultados en las aplicaciones existentes y las de próxima generación, incluidas aplicaciones avanzadas de tratamiento de imágenes, sonido y vídeo 3D, acceso a la web, reconocimiento de voz, nuevas interfaces de usuario y otras aplicaciones de tecnología de vanguardia.

Basado en la tecnología avanzada de proceso CMOS de 0,25 de Intel, el núcleo del procesador tiene más de 9,5 millones de transistores. Presentado a velocidades de 450 MHz y 500 MHz, elprocesador Pentium III también incorpora funciones avanzadas como 32K de caché de nivel 1 sin bloqueo y 512K de caché de nivel 2 sin bloqueo para acceso rápido a datos de prioridad, almacenamiento caché para un máximo de 4GB de espacio en memoria direccionable y escalabilidad a sistemas de proceso dual con hasta 64GB de memoria física. Un número de serie de procesador con comunicación automática proporciona a las aplicaciones de seguridad, autenticación y gestión del sistema una nueva y potente herramienta para identificar sistemas individuales.

Los procesadores Pentium III están disponibles en el formato de encapsulado de contacto único 2 de Intel (S.E.C.C.2) para disponibilidad de volúmenes grandes, mayor protección durante el manejo y compatibilidad con los procesadores de alto rendimiento del futuro. La compatibilidad con la plataforma 400BX AGPset de amplia utilización garantiza también la compatibilidad con los sistemas existentes y un ciclo de calificación corto para obtener el máximo rendimiento de la inversión.

CARACTERÍSTICAS DEL PROCESADOR INTEL PENTIUM III

El procesador Pentium III es totalmente compatible con toda una biblioteca de software para PC basado en sistemas operativos tales como MS-DOS*, Windows* 3.1, Windows para Trabajo en Grupo* 3.11, Windows* 98, Windows* 95, OS/2*, UnixWare*, SCO UNIX*, Windows* NT, OPENSTEP*, y Sun Solaris. Entre las características de arquitectura del procesador Pentium III se incluyen:

Extensiones "Streaming SIMD"

Las extensiones "Streaming SIMD" constan de 70 nuevas instrucciones que incluyen: instrucciones únicas, datos múltiples para coma flotante, instrucciones de enteros SIMD adicionales e instrucciones para el control del almacenamiento caché. Entre las tecnologías que se benefician de las extensiones "Streaming SIMD" se incluyen las aplicaciones avanzadas de tratamiento de imágenes, sonido y vídeo, y reconocimiento de la voz. Más concretamente:

Visualización y manipulación de imágenes de mayor resolución y calidad.

Vídeo MPEG2 y sonido de alta calidad, y codificación y decodificación MPEG2 simultáneas.

Menor utilización de la CPU para aplicaciones de reconocimiento de voz, así como una mayor precisión y tiempos de respuesta más rápidos.

Número de serie del procesador Intel

El número de serie del procesador, el primero de los módulos de montaje diseñados por Intel para la seguridad del PC, actúa como número de serie electrónico para el procesador y, por extensión, para su sistema y usuario, y sirve para que las redes y aplicaciones identifiquen al usuario y al sistema. Este número de serie se utilizará en aplicaciones que se beneficien de métodos más estrictos de identificación de sistemas y usuarios como, por ejemplo, los siguientes:

Aplicaciones que utilicen funciones de seguridad: acceso gestionado a nuevo contenido y servicios de Internet, intercambio de documentos electrónicos.

Aplicaciones de gestión: gestión de activos, carga y configuración remotas del sistema.

Tecnología de mejora de medios Intel MMX

La tecnología Intel MMX se ha diseñado como un conjunto de 57 instrucciones de enteros de uso general y cuatro tipos de datos que se aplican fácilmente a las necesidades de una amplia variedad de aplicaciones de comunicaciones y multimedia. Entre los aspectos destacados de esta tecnología se incluyen:

Técnica de instrucción única, datos múltiples (SIMD).

Ocho registros de tecnología MMX de 64 bits.

Tecnología de ejecución dinámica.

Predicción de bifurcación múltiple: predice la ejecución del programa a través de varias bifurcaciones lo que acelera el flujo de trabajo al procesador.

Análisis de flujo de datos: crea una planificación reorganizada y optimizada de las instrucciones mediante el análisis de las dependencias entre instrucciones.

Ejecución especulativa: ejecuta las instrucciones de forma especulativa y, basándose en esta planificación optimizada, garantiza la actividad constante de las unidades de ejecución superescalar del procesador lo que potencia al máximo el rendimiento global.

Funciones de prueba y control del rendimiento

Built-in Self Test (BIST) proporciona cobertura única contra fallos integrada para el microcódigo y matrices lógicas grandes, además de pruebas de caché de instrucciones, caché de datos, Translation Lookaside Buffers (TLB) y ROM. Con el mecanismo de puerto de acceso a pruebas estándar y la arquitectura de exploración de límites según la norma IEEE 1149.1 puede probar el procesador Pentium III y las conexiones del sistema con una interfaz estándar.

Contadores internos de rendimiento para controlar el rendimiento y contar los eventos. Incluye un diodo integrado en el chip que puede utilizarse para controlar la temperatura del chip. El sensor térmico situado en la placa madre puede controlar la temperatura del chip del procesador Pentium III para la gestión térmica.

Otras funciones destacadas del procesador Pentium III

-El encapsulado S.E.C.C.2., diseñado por Intel, facilita la disponibilidad de volúmenes altos, una mejor protección durante el manejo y un factor de forma común para commpatibilidad con futuros procesadores de alto rendimiento.

-La arquitectura de doble bus independiente (DIB) de alto rendimiento (bus del sistema y bus de caché) proporciona un ancho de banda mayor, rendimiento y escalabilidad con futuras tecnologías de sistemas.

-El bus de sistema admite varias transacciones para incrementar la disponibilidad del ancho de banda. También proporciona un soporte sin problemas para dos procesadores, lo que hace posible el multiproceso simétrico bidireccional de bajo coste y proporciona un incremento significativo del rendimiento para sistemas operativos multitarea y aplicaciones multilectura.

-Una caché unificada, sin bloqueo de dos niveles y 512K mejora las prestaciones al reducir el tiempo medio de acceso a la memoria y al proporcionar acceso rápido a los últimos datos e instrucciones utilizados. El rendimiento mejora mediante un bus caché de 64 bits dedicado. La velocidad de la caché L2 se escala con la frecuencia del núcleo del procesador. Este procesador también incorpora cachés de nivel independientes y de 16K, una para instrucciones y otra para datos.

-Los procesadores Pentium III a 500 y 450 MHz admiten almacenamiento caché para un máximo de 4 GB de espacio en memoria direccionable.

-El procesador dispone de funcionalidad de código de corrección de errores (ECC) en el bus de caché de nivel 2 para aplicaciones en las que la intensidad y fiabilidad de los datos es esencial.

-La unidad de coma flotante canalizada (FPU) admite los formatos de 32 y 64 bits especificados en la norma IEEE 754 así como un formato de 80 bits.

-Señales del bus de sistema de solicitud y respuesta/dirección con protección de paridad con un mecanismo de reintento para garantizar una elevada integridad y fiabilidad de los datos.

PROCESADOR INTEL PENTIUM OVERDRIVE 200 MHZ. MMX

Equipos

Hemos instalado los tres programas anteriores en dos equipos con diferente procesador pero bastante similares en equipamiento: el primero tiene un procesador Pentium a 120 MHz sin tecnología MMX sobre una placa ATC-5000 Intel 430 TX, una tarjeta gráfica Number Nine de 2 Megas sin aceleradores integrados, una memoria RAM de 16 Megas y un disco duro Seagate de 2 Gigas. El segundo incluye un procesador Pentium a 133 MHz sobre una placa SOYO 5BT5 82430 TX, una tarjeta gráfica Virge S3 con 2 Megas, una memoria RAM de 16 Megas y un disco duro Seagate de 2,5 Gigas. Ambos ordenadores los tenemos con una resolución gráfica de 640 x 480 y color de 24 bits.

Resultados

Los resultados obtenidos por las Utilidades Norton son bastante buenos. Este benchmark tiene en cuenta la velocidad real del procesador, de la memoria y de la placa base para dar sus resultados, tomando como referencia el microprocesador 386SX a 16 MHz, al que da valor 1, con lo que el aumento de prestaciones en el caso del Pentium 120 es del 56% y en el caso del Pentium a 133 MHz es del 57%.

Los resultados que hemos logrado mediante «Info Pro» son similares a los obtenidos mediante las Utilidades Norton. Este benchmark toma como referencia el microprocesador Pentium a 100 MHz, al que de valor 1.00, y separa los datos de la CPU (Central Processing Unit, unidad central de procesamiento), o sea, del procesador en su conjunto, de los de la FPU (Floating Point Unit, unidad de punto flotante) que es el circuito del microprocesador que maneja las operaciones de coma (punto) flotante. La mejora de resultados en el Pentium 120 es del 53% en ambos casos y en el Pentium a 133 MHz es del 58% y del 55% respectivamente.

Mediante el uso de las DirectX de Microsoft hemos comprobado que las mejoras en ambos equipos, a la hora de la generación de polígonos, intersección y rellenado de los mismos, rondan (punto arriba, punto abajo) el 45%. En el caso de haber dispuesto de una tarjeta gráfica con acelerador 3D los resultados probablemente habrían sido mucho mejores.

Lo que nos lleva a comprobar que nuestro viejo ordenador mejoraría alrededor de un 50% en todas sus prestaciones en el caso de que decidiéramos actualizarlo. Lo que no hemos podido valorar en cifras ha sido un test particular que hemos realizado al margen de todos los datos: De la página Web de Ubi Soft (www.ubisoft.com/pod) nos hemos bajado la versión shareware del juego «POD» -un juego de carreras de vehículos futuristas- y un "patch" para actualizarlo a MMX. Lo hemos hecho funcionar normalmente en ambos ordenadores con los procesadores a 120 y 133 MHz, hemos incorporado el "patch" MMX al juego, hemos instalado de nuevo el Pentium OverDrive y entonces... entonces sí que hemos descubierto las capacidades reales del nuevo procesador y la importancia de la tecnología MMX, ya que con ésta, «POD» pasa de ser un buen juego a ser un juego realmente espectacular, con un sonido envolvente increíble y a una velocidad de 30 imágenes por segundo. Os recomendamos a todos que realicéis este entretenido test, ya que además de ser ilustrativo, resulta de lo más divertido.

Ante todo estos resultados, parece bastante obvio señalar que el actualizar un equipo con el microprocesador Intel Pentium OverDrive 200 MHz MMX puede resultar bastante interesante en general, muy necesario si nos vamos a dedicar a trabajar con gráficos y prácticamente imprescindible si le queremos sacar todo el jugo a las nuevas generaciones de juegos.

Aclaraciones finales

No queremos terminar sin comentar que las mejoras que Intel facilita en sus Benchmarks en el manejo de programas en general coinciden aproximadamente con las que hemos obtenido nosotros, aunque indica que las mejoras en el manejo de audio sería del 160% y en el procesamiento de imágenes sería del 500%, siempre que hablemos de programas multimedia programados con tecnología MMX.

El «Benchmark Multimedia» de las Utilidades Norton no lo hemos podido realizar, y eso que parece bastante interesante, dado que ni en la documentación del programa ni en la página Web de Symantec hemos logrado encontrar cuales son exactamente los drivers que hay que tener instalados en Windows 95 para que funcione. Tan sólo tiene una referencia indicando que si no están presentes todos los drivers y especificaciones necesarias no se activará la opción del benchmark.

Como no todos nuestros lectores dispondrán de acceso a Internet, en el CD-ROM del próximo número de PCmanía incluiremos los programas shareware y trial que hemos utilizado en el presente artículo. Lamentamos que no se puedan incluir en el del presente mes, pero hemos llegado con el control cerrado.

NUEVO PROCESADOR PENTIUM III

Intel Tecnología de Colombia presentó en nuestro país su nuevo procesador Pentium III, disponible en velocidades de 450 y 500 Mhz en el contexto de negocios.

Este es considerado como el procesador más rápido disponible para PCs y servidores de nivel de entrada.

Los nuevos procesadores Pentium III establecen un nuevo nivel para la computación empresarial de alto rendimiento. Sustentándose en la microarquitectura P6 de Intel, el procesador Pentium III lleva a al computación a mejoras en tres áreas centrales:

Velocidades de reloj de hasta 500 Mhz ofrecen rendimiento sobresaliente para aplicaciones exigentes y procesos de tareas simultáneas.

70 nuevas instrucciones hacen que una amplia variedad de aplicaciones se ejecuten a mayor velocidad e incrementen el rendimiento de la red, el sistema operativo y de los controladores.

El número de serie del procesador, más la compatibilidad con la especificación Wired for Management, ayudan a incrementar la seguridad del sistema, control de los activos y la facilidad de uso integral.

Múltiples plataformas basadas en el chipset 440BX, configuración probada a nivel corporativo, soportan el procesador Pentium III. Además de las mejoras en desempeño en aplicaciones de productividad, el procesador de 500 Mhz es 93% más rápido que el de 450 Mhz en operaciones de cálculo en tercera dimensión con grandes exigencias para la CPU.

Microprocesadores.

Como ya sabemos, el microprocesador es el corazón de la PC, con millones de transistores, funcionando con el sistema binario.

Cada 18 meses los microprocesadores doblan su velocidad. En tal sentido dentro de 25 años una computadora será más poderosa que todas las que estén instaladas actualmente en el Silicon Valley californiano. La performance de estos pequeños y grandes artefactos ha mejorado 25.000 veces en sus 25 años de vida y he aquí algunas prospectivas:

Los microprocesadores del futuro brindarán aún mas recursos a la memoria cache para acercar la actual brecha de velocidad que existe entre ambos.

Los modernos microprocesadores superescalables desempeñan desde tres a seis instrucciones por ciclo de reloj. Por tal motivo, a 250 MHz, un microprocesador superescalable de cuatro direcciones puede ejecutar un billón de instrucciones por segundo. Un procesador del siglo XXI podría lanzar docenas de instrucciones en cada paso.

Algunos sostienen que la tecnología óptica reemplazará inevitablemente a la tecnología electrónica. Las computadoras podrían ser, por ejemplo, construidas completamente de materiales biológicos.

Pipeling, organizaciones superescalares y cachés continuarán protagonizando los avances de la tecnología, estando presente también el multiprocesamiento paralelo.

Probablemente, los microprocesadores existan en varias formas, desde llaves de luz páginas de papel. En el espectro de aplicaciones, estas extraordinarias unidades soportarán desde reconocimiento de voz hasta realidad virtual.

En el futuro cercano, los procesadores y memorias convergirán en un chip, tal como en su momento el microprocesador unió componentes separados en un solo chip. Esto permitirá achicar la distancia entre el procesado y la memoria y sacar ventajas del procesamiento en paralelo, amortizar los costos y usar a pleno la cantidad de transistores de un chip.

El microprocesador del siglo XXI será una computadora completa. Podría denominársela IRAM, para expresar Intelligent Random Access Memory: la mayoría de los transistores en este chip dependerán de la memoria. Mientras que los microprocesadores actuales están asentados sobre cientos de cables para conectar a los chips de memoria externa, los IRAMs no necesitarán más que una red y un cable de electricidad. Todas las unidades de entrada y salida estarán vinculadas a ellos vía red. Si precisan más memoria, tendrán mas poder de procesamiento y viceversa. Mantendrán la capacidad de memoria y velocidad de procesamiento en equilibrio.

Los microprocesadores IRAMs son la arquitectura ideal para el procesamiento en paralelo. Debido a que requerirían tan pocas conexiones externas, estos chips podrían ser extraordinariamente pequeños. Podríamos estar ante microprocesadores más pequeños que el antiguo 4004 de Intel. Si el procesamiento en paralelo prospera, este mar de transistores podría ser, además frecuentado por múltiples procesadores en un solo chip, creándose el "micromultiprocesador".

La performance de los microprocesadores se duplicará cada 18 meses cerca del giro del milenio. Una comparación no descabellada para el primer cuarto del siglo venidero señala que una computadora del 2020 será tan poderosa como todas las que están instaladas en este momento en Silicon Valley.

NUEVAS TECNOLOGIAS

Con décadas de innovaciones potenciales por delante, los diseños microelectrónicos convencionales dominarán el siglo próximo. Esta tendencia impulsa a los laboratorios a explorar una variedad de nuevas tecnologías que podrían ser útiles en el diseño de nuevas computadoras y unidades de procesamiento. En algunos casos estos avances contribuirán a obtener chips más diminutos, niveles inalcanzables a través de las técnicas convencionales litográficas. Entre las tecnologías que se investigan en el presente, de cara al siglo XXI, se encuentran las siguientes:

Cuántica de puntos y otras unidades de electrones simples la cuántica de puntos son "acuerdos moleculares "que habilitan a los investigadores a circunscribir los electrones individuales y monitorear sus movimientos. Estas unidades pueden, en teoría ser usadas como registro binarios en los cuales la presencia o ausencia de un solo electrón se utiliza para representar los ceros y unos de los bits. En una variante de este esquema, el rayo láser iluminado sobre los átomos podría producir el intercambio entre sus estados electrónicos mínimos de energía y los de excitación con el fin de activar el valor de bit. Una complicación de fabrica los transistores y cables extremadamente pequeños está dada cuando los efectos mecánicos comienzan a interrumpir su función. Los componentes lógicos mantienen sus valores I y O menos confiables porque la ubicación de los electrones Individuales se vuelve difícil de especificar. Pero aun esta propiedad puede ser mejorada: los investigadores del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) estudian en este momento, las posibilidades de desarrollar técnicas de computación cuántica, que ayudarían a los sistemas informáticos a cumplir comportamientos no convencionales.

Computación molecular: en lugar de fabricar componentes de silicio, se investiga el desarrollo de almacenamiento utilizando moléculas biológicas. Por ejemplo, se analiza el potencial computacional de moléculas relacionadas con "bacteriorhodopsin", un pigmento que altera su configuración cuando reacciona a la luz. Una ventaja de este sistema molecular es que puede ser aplicado a una computadora óptica, en la que los flujos de fotones tomarían el lugar de los electrones. Otra posibilidad es que muchas de estas moléculas podrían ser sintetizadas por microorganismos, más que fabricados en plantas industriales. De acuerdo con algunas estimaciones, los biomoléculas activadas fotónicamente pueden vincularse en un sistema de memoria tridimensional que tendría una capacidad 300 veces mayor que los actuales CD-ROMs

Puertas lógicas reversibles: como la densidad de los componentes de los chips crece, la disipación del calor generado por los sistemas de microprocesamiento se volverá más dificultosa. Investigadores de Xerox e IBM están testeando las posibilidades de retornar a los capacitores a sus estados originales al final de los cálculos. Debido a que las puertas de acceso lógico podrían recapturar algo de la energía expulsada, generarían menos pérdidas de calor.

Aún no está claro de que manera se las ingeniará la industria informática para crear transistores más delgados y más rápidos en los años venideros. Por ejemplo, en la técnica fotolitográfica, la luz es empleada para transferir patrones de circuitos de una máscara o plantilla de cuarzo a un chip de silicio. Ahora la tecnología modela diseños de chips de alrededor de 0,35 micrones de ancho, pero achicar esta medida parece imposible mientras se utilice la luz; las ondas luminosas son muy anchas. Muchas compañías han invertido en la búsqueda de maneras de sustituir los más pequeños haces de luz por rayos X. De cualquier manera, los rayos X aún no han resultado como método para masificar la producción de los chips de última generación.

Pentium II

El procesador Pentium con tecnología MMX™, ahora disponible con 166 MHz y 200 MHz.

Con tecnología MMX de Intel, las PCs obtienen un nuevo nivel de funcionamiento en multimedia y otras nuevas capacidades que sobre pasan lo experimentado anteriormente.

Sonido intenso

Colores brillantes

Rendimiento 3d realístico

Animación y vídeo fluido

Para beneficios de funcionamiento completo, se debe combinar un procesador Pentium con una PC basada en tecnología MMX con programas especialmente diseñados para tecnología MMX.

Características.

Con el procesador Pentium II, se obtienen todos los últimos avances de la familia de microprocesadores de Intel: la potencia del procesador Pentium Pro más la riqueza en capacidad de la tecnología mejorada de medios MMX. El procesador Pentium II, entregando el más alto desempeño de Intel, tiene abundante capacidad de desempeño para medios, comunicaciones e Internet a nivel empresarial.

Operando a 233 MHz y 266 MHz para desktops y servidores y a 300 MHz para estaciones de trabajo, el procesador utiliza la tecnología de alto desempeño Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente) para entregar un amplio ancho de banda adecuado para su elevado poder de procesamiento. El diseño del cartucho Single Edge Contact (S.E.C) [Contacto de un Solo Canto] incluye 512KB de cache dedicada de nivel dos (L2). El procesador Pentium II también incluye 32KB de cache L1 (16K para datos, 16K para instrucciones), el doble de la del procesador Pentium Pro.

Características Técnicas:

Arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente): al igual que el procesador Pentium Pro, el procesador Pentium II también usa la arquitectura D.I.B. Ésta tecnología de alto desempeño combina ambos, un bus cache L2 dedicado de alta velocidad más un bus del sistema con anticipación que hace posible múltiples transacciones simultáneas.

La tecnología MMX de Intel: la nueva tecnología mejorada de medios de Intel permite al procesador Pentium II ofrecer un alto rendimiento para aplicaciones de medios y comunicaciones.

Ejecución dinámica: el procesador Pentium II usa esta combinación única de técnicas de procesamiento, utilizadas por primera vez en el procesador Pentium Pro, para acelerar el desempeño del software.

Cartucho Single Edge Contact (S.E.C) [Contacto de un Solo Canto]: el nuevo e innovador diseño de empaquetamiento de Intel para éste y los procesadores futuros, el cartucho S.E.C. permite que todas las tecnologías de alto desempeño de los procesadores Pentium II sean entregadas en los sistemas dominantes de hoy en día.

El Procesador Pentium II Trabajando.

Diseñado para desktops, estaciones de trabajo y servidores de alto desempeño, la familia de procesadores Pentium II es completamente compatible con las generaciones precedentes de procesadores de Arquitectura Intel.

Las empresas pequeñas tanto como las grandes pueden beneficiarse del procesador Pentium II. Éste entrega el mejor desempeño disponible para las aplicaciones que se ejecutan en sistemas operacionales avanzados tales como Windows 95, Windows NT y UNIX.

Sobre su poder intrínseco como procesador Pentium Pro, el procesador Pentium II aprovecha el software diseñado para la tecnología MMX de Intel para desbordar la pantalla plena, vídeo de movimiento total, colores más vivos, gráficas más rápidas y otras mejoras en los medios. Con el tiempo, muchas aplicaciones para empresas se beneficiarán del desempeño de la tecnología MMX. Éstas incluyen:

Suites para oficina

Lectura óptica de documentos

Manejo de imágenes

Video conferencia

Edición y ejecución de video

La tecnología MMX mejora la compresión/descompresión de video, manipulación de imágenes, criptografía y el procesamiento I/O - todas estas se usan hoy en día en una variedad de características de las suites de oficina y medios avanzados, comunicaciones e Internet.

Técnica de la Instrucción Simple, Datos Múltiples (SIMD).

Las aplicaciones de multimedia y comunicaciones de hoy en día con frecuencia usan ciclos repetitivos que, aunque ocupan 10 por ciento o menos del código total de la aplicación, pueden ser responsables hasta por el 90 por ciento del tiempo de ejecución. Un proceso denominado Instrucción Simple Múltiples Datos (SIMD, por sus siglas en inglés) hace posible que una instrucción realice la misma función sobre múltiples datos, en forma semejante a como un sargento de entrenamiento ordena a la totalidad de un pelotón "media vuelta", en lugar de hacerlo soldado a soldado. SIMD permite al chip reducir los ciclos intensos en computación comunes al video, gráfica y animación.

Nuevas Instrucciones

Los ingenieros de Intel también agregaron 57 poderosas instrucciones nuevas, diseñadas específicamente para manipular y procesar datos de video, audio y gráficas más eficientemente. Estas instrucciones están orientadas a las sucesiones supremamente paralelas y repetitivas que con frecuencia se encuentran en las operaciones de multimedia.

Aunque la tecnología MMX del procesador Pentium II es compatible binariamente con la usada en el procesador Pentium con tecnología MMX, también está sinérgicamente combinada con la avanzada tecnología central del procesador Pentium II. Las poderosas instrucciones de la tecnología MMX aprovechan completamente las eficientes técnicas de procesamiento de la Ejecución Dinámica, entregando las mejores capacidades para medios y comunicaciones.

Arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente)

Para satisfacer las demandas de las aplicaciones y anticipar las necesidades de las generaciones futuras de procesadores, Intel ha desarrollado la arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente) para resolver las limitaciones en el ancho de banda de la arquitectura de la plataforma actual de la PC.

La arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente) fue implementada por primera vez en el procesador Pentium Pro y tendrá disponibilidad más amplia con el procesador Pentium II. Intel creó la arquitectura del bus dual independiente para ayudar al ancho de banda del bus del procesador. Al tener dos buses independientes el procesador Pentium II está habilitado para acceder datos desde cualesquiera de sus buses simultáneamente y en paralelo, en lugar de hacerlo en forma sencilla y secuencial como ocurre en un sistema de bus simple.

Cómo Trabaja

Dos buses conforman la arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente): el "bus del caché L2" y el "bus del sistema" entre el procesador y la memoria principal.

El procesador Pentium II puede utilizar simultáneamente los dos buses.

La arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente) permite al caché L2 del procesador Pentium II de 266MHz, por ejemplo, operar al doble de velocidad del caché L2 de los procesadores Pentium. Al aumentar la frecuencia de los procesadores Pentium II futuros, también lo hará la velocidad del caché L2.

El bus del sistema de procesamiento por canalización permite transacciones múltiples simultáneas (en lugar de transacciones únicas secuenciales), acelerando el flujo de la información dentro del sistema y elevando el desempeño total.

Conjuntamente estas mejoras en la arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente) brindan hasta tres veces el desempeño del ancho de banda sobre un procesador de arquitectura de bus sencillo. Además, la arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente) soporta la evolución del bus de memoria del sistema actual de 66 MHz a velocidades más elevadas en el futuro. Esta tecnología de bus de alto ancho de banda está diseñada para trabajar concertadamente con el poder de procesamiento de alto desempeño del procesador Pentium II.

Ejecución Dinámica

¿Qué es Ejecución Dinámica?

Utilizada por primera vez en el procesador Pentium Pro, la Ejecución Dinámica es una innovadora combinación de tres técnicas de procesamiento diseñada para ayudar al procesador a manipular los datos más eficientemente. Éstas son la predicción de ramificaciones múltiples, el análisis del flujo de datos y la ejecución especulativa. La ejecución dinámica hace que el procesador sea más eficiente manipulando datos en lugar de sólo procesar una lista de instrucciones.

La forma cómo los programas de software están escritos puede afectar el desempeño de un procesador. Por ejemplo, el desempeño del software será afectado adversamente si con frecuencia se requiere suspender lo que se está haciendo y "saltar" o "ramificarse" a otra parte en el programa. Retardos también pueden ocurrir cuando el procesador no puede procesar una nueva instrucción hasta completar la instrucción. La ejecución dinámica permite al procesador alterar y predecir el orden de las instrucciones.

La Ejecución Dinámica Consiste de: Predicción de Ramificaciones Múltiples

Predice el flujo del programa a través de varias ramificaciones: mediante un algoritmo de predicción de ramificaciones múltiples, el procesador puede anticipar los saltos en el flujo de las instrucciones. Éste predice dónde pueden encontrarse las siguientes instrucciones en la memoria con una increíble precisión del 90% o mayor. Esto es posible porque mientras el procesador está buscando y trayendo instrucciones, también busca las instrucciones que están más adelante en el programa. Esta técnica acelera el flujo de trabajo enviado al procesador.

Análisis del Flujo de Datos

Analiza y ordena las instrucciones a ejecutar en una sucesión óptima, independiente del orden original en el programa: mediante el análisis del flujo de datos, el procesador observa las instrucciones de software decodificadas y decide si están listas para ser procesadas o si dependen de otras instrucciones. Entonces el procesador determina la sucesión óptima para el procesamiento y ejecuta las instrucciones en la forma más eficiente.

Ejecución Especulativa

Aumenta la velocidad de ejecución observando adelante del contador del programa y ejecutando las instrucciones que posiblemente van a necesitarse. Cuando el procesador ejecuta las instrucciones (hasta cinco a la vez), lo hace mediante la "ejecución especulativa". Esto aprovecha la capacidad de procesamiento superescalar del procesador Pentium II tanto como es posible para aumentar el desempeño del software. Como las instrucciones del software que se procesan con base en predicción de ramificaciones, los resultados se guardan como "resultados especulativos". Una vez que su estado final puede determinarse, las instrucciones se regresan a su orden propio y formalmente se les asigna un estado de máquina.

Cartucho Single Edge Contact (S.E.C) (Contacto de un Solo Canto)

¿Qué es el cartucho de empaquetamiento S.E.C.?

El cartucho Single Edge Contact (S.E.C) [Contacto de un Solo Canto] es el diseño innovador de empaquetamiento de Intel que permite la entrega de niveles de desempeño aún más altos a los sistemas predominantes.

Utilizando esta tecnología, el núcleo y el caché L2 están totalmente encerrados en un cartucho de plástico y metal. Estos subcomponentes están montados superficialmente a un substrato en el interior del cartucho para permitir la operación a alta frecuencia. La tecnología del cartucho S.E.C. permite el uso de los BSRAMs de alto desempeño y gran disponibilidad para el caché L2 dedicado, haciendo posible el procesamiento de alto desempeño a los precios predominantes. Esta tecnología de cartucho también permite al procesador Pentium II usar la misma arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual Independiente) utilizada en el procesador Pentium Pro.

El procesador Pentium II se conecta a una tarjeta madre mediante un conector simple de borde en lugar de hacerlo mediante las patillas múltiples utilizadas en los empaquetamientos PGA existentes. Similarmente, el conector de la ranura 1 reemplaza al zócalo PGA utilizado en los sistemas anteriores. Las versiones futuras del procesador Pentium II también serán compatibles con el conector de la ranura 1.

Aplicaciones del cartucho S.E.C. de Intel

Intel se está moviendo hacia el diseño del cartucho S.E.C. como la solución para los procesadores de alto rendimiento de la siguiente década. El primer cartucho S.E.C. está diseñado para desktops, estaciones de trabajo y servidores de procesamiento sencillo y dual. Posteriormente, Intel optimizará los diseños del cartucho para estaciones de trabajo y servidores de desempeño aún mayor y diseñará soluciones similares, altamente integradas para los sistemas de computación móvil.

DVD (Digital Video Disc).

No es fácil encontrar, en el campo de la electrónica de consumo, un estándar capaz de poner de acuerdo a los principales fabricantes de CD-ROM, vídeos VHS, laserdiscs y equipos musicales. La tecnología DVD ha obrado el milagro, situándose en una posición de privilegio para convertirse en el estándar de almacenamiento digital del próximo milenio.

Introducción

Migrar de un sistema a otro, en cualquiera de los eslabones de la compleja cadena que da lugar al hardware de un ordenador, es uno de los procesos más complicados a los que un avance tecnológico debe enfrentarse.

En el caso de los compatibles PC, con cientos de millones de máquinas funcionando bajo miles de configuraciones distintas, en manos de millones de usuarios con distintos niveles económicos, es todavía más complejo.

A modo de ejemplo, tenemos el sistema de almacenamiento que todos conocemos con el nombre de CD-ROM y que, paradójicamente, si todas las previsiones se cumplen, será sustituido por las nuevas unidades DVD-ROM, que aquí vamos a tratar de analizar. Han sido necesarios más de 10 años, cinco desde que se produjo la espectacular bajada de precios de los lectores, para que el CD-ROM se haya convertido en un elemento imprescindible en todos los ordenadores. Ahora que casi todo el mundo se ha habituado a utilizar este derivado de los clásicos CD musicales, un nuevo formato amenaza con enterrarlo definitivamente. El proceso, por supuesto, será muy lento; tendrán que pasar unos cuantos años para que alcance el nivel de popularidad de los CD, pero pocos dudan que acabará convirtiéndose en el estándar digital del siglo XXI.

Al contrario que otros sistemas similares, como es el caso de los discos removibles, donde cada fabricante utiliza su propio estándar - con la dificultad que esto implica a la hora de implantarse en todos los ordenadores -, la tecnología DVD no sólo unifica aquellos criterios relacionados con el almacenamiento de datos informáticos, sino que va mucho más allá, abarcando todos los campos donde se utilice la imagen y el sonido.

Todavía es muy pronto para predecir el impacto que las siglas mágicas DVD provocarán en nuestras vidas. Pero, si las previsiones de sus creadores se cumplen, dentro de dos o tres años no existirán los televisores, altavoces, vídeos, laserdiscs, cadenas musicales, consolas, tarjetas gráficas, o lectores de CD-ROM, tal como hoy los conocemos.

Una primera aproximación

La especificación DVD - según algunos fabricantes, Digital Vídeo Disc, según otros, Digital Versatile Disc -, no es más que un nuevo intento por unificar todos los estándares óptico - digitales de almacenamiento, es decir, cualquier sistema de grabación que almacene imágenes o sonido. DVD abarca todos los campos actualmente existentes, por lo que, si llega a implantarse, un mismo disco DVD podrá utilizarse para almacenar películas, música, datos informáticos, e incluso los juegos de consolas.

La gran ventaja del DVD, en relación a los sistemas actuales, es su mayor velocidad de lectura - hasta 4 veces más que los reproductores CD tradicionales -, y su gran capacidad de almacenamiento, que varía entre los 4.7 y los 17 Gigas, es decir, el tamaño aproximado de 25 CD-ROM. Todo ello, en un disco DVD que, externamente, es exactamente igual que un CD tradicional. Esta elevada capacidad permite, no sólo almacenar gran cantidad de información, aplicable a todo tipo de enciclopedias, programas o bases de datos, sino también reproducir 133 minutos de vídeo con calidad de estudio, sonido Dolby Surround AC-3 5.1, y 8 pistas multilenguaje para reproducir el sonido en 8 idiomas, con subtítulos en 32 idiomas. Estos minutos pueden convertirse en varias horas, si se disminuye la calidad de la imagen hasta los límites actuales. Las más importantes compañías electrónicas, los más influyentes fabricantes de hardware y software, y las más sobresalientes compañías cinematográficas y musicales están apoyando fuertemente el proyecto.

No obstante, pese a todas estas características tan espectaculares, la gran baza de la tecnología DVD está todavía por desvelar: gracias a la compatibilidad con los sistemas actuales, los lectores DVD-ROM son capaces de leer los CD-ROM y CD musicales que actualmente existen, por lo que el cambio de sistema será mucho más llevadero, ya que podremos seguir utilizando los cientos de millones de discos digitales existentes en el mercado.

Distintas ramificaciones

Tal como hemos visto, las siglas DVD se implantarán en los más dispares medios de almacenamiento. Para satisfacer todas las necesidades y bolsillos, está previsto que se comercialicen tres reproductores DVD independientes: DVD-Audio, DVD-Vídeo, y DVD-ROM. En realidad, son el equivalente a las cadenas musicales, los vídeos VHS o laserdisc, y el CD-ROM. Los lectores DVD-Audio serán los más baratos, ya que sólo podrán reproducir discos sonoros DVD. Los DVD-Vídeo se conectarán al televisor, y se utilizarán para visionar películas, con imagen de alta calidad. Incluso es posible que la propia película venga acompañada de la banda sonora completa, todo en un mismo disco. Más de 50 películas han sido anunciadas para este mes, y se han planeado más de 500 para final de año, con una estimación de unos 8000 títulos en el año 2000.

Los lectores más apetecibles son los conocidos como DVD-ROM, ya que son capaces de reproducir CD-ROM, CD musicales, discos DVD-ROM, discos de audio DVD y, bajo ciertas condiciones que veremos a continuación, las mencionadas películas DVD. En definitiva, los tres aparatos señalados quedan condensados en uno sólo.

Las primeras unidades DVD-ROM, fabricadas por Pioneer y Hitachi, ya pueden encontrarse en Japón. Para finales de año, aparecerán las unidades grabables, que cerrarán el ciclo reproducción - grabación que todo estándar óptico - digital debe completar.

La especificacion DVD-ROM

Pese a que los lectores DVD-Vídeo y DVD-Audio son, a priori, muy interesantes, vamos a centrarnos en los lectores DVD-ROM, más acordes con la temática de nuestra revista. Pero, antes de discutir sus posibilidades, vamos a conocer todas sus características principales.

Los lectores DVD-ROM más básicos nos permiten leer discos DVD-ROM - obviamente -, así como CD musicales y CD-ROM, a una velocidad 8X, es decir, 1200 Ks/sg, y un tiempo de acceso situado entre los 150 y 200 milisegundos. Esta compatibilidad es posible, no sólo porque soporta el estándar ISO 9660 utilizado por los CD-ROM, sino también porque los discos, externamente, son iguales a los CD convencionales. Al contrario que los CD-ROM, existen discos DVD de distinto tamaño. Todos están formados por dos capas de sustratos de 0.6 mm, que se unen para formar un sólo disco.

En primer lugar, tenemos los discos que podemos considerar estándar (120 mm), de una cara, una capa, y una capacidad de 4.7 Gigas, o 133 minutos de vídeo de alta calidad, reproducido a una velocidad de 3.5 Megas. Puesto que un CD-ROM sólo puede almacenar 650 Megas, este espacio es el equivalente a 6 CD-ROM. Estos serán los discos utilizados para almacenar películas.

Llegados este punto, hay que decir que los Gigas ofrecidos por los fabricantes de unidades DVD, no se corresponden exactamente con Gigas informáticos, ya que los primeros utilizan múltiplos de 1000, mientras que en informática, el cambio de unidad se realiza multiplicando o dividiendo por 1024. Así, los 4.7 Gigas de esta primera clase de discos se corresponden con 4.38 Gigas informáticos, mientras que 17 Gigas equivalen a 15.9 Gigas reales. A pesar de ello, mantendremos durante todo el artículo la primera nomenclatura, ya que es la utilizada por los diferentes fabricantes.

Continuaremos con el segundo tipo de disco DVD. Hasta ahora, hemos hablado de los discos de una cara, y una capa. Si se almacena información en la segunda cara, entonces tenemos un disco de dos caras y una capa, con 9.4 Gigas de capacidad. También es posible añadir una segunda capa a cualquiera de las dos caras. Esta doble capa utiliza un método distinto al de los CD tradicionales, ya que se implementa mediante resinas y distintos materiales receptivos/reflectantes. Si la capa es de 120 mm, y dispone de una sola cara, la cantidad almacenada es de 8.5 Gigas, o 17 Gigas si dispone de dos caras. En el caso, también posible, de que la capa disponga de un grosor de 80 mm, la capacidad se sitúa entre los 2.6 y 5.3 Gigas de capacidad - simple o doble cara -. Puede parecer un galimatías, pero sólo se trata de distintos discos con distintas capacidades

Para leer la información, el lector DVD-ROM utiliza un láser rojo con una longitud de onda situada entre los 630 y los 650 nanómetros, frente a los 780 nanómetros de los CD convencionales. Otras diferencias, con respecto a la arquitectura de los CD-ROM, está en el tamaño de las pistas y los pits - marcas que guardan la información -, ya que son más pequeños, por lo que hay muchos más y, consecuentemente, se almacena más información.

Con estos primeros datos, podemos sacar las primeras conclusiones. En primer lugar sobresalen, por encima de todo, sus grandes ventajas: la compatibilidad CD y CD-ROM, su velocidad, y la gran capacidad de almacenamiento, que varía entre los 1.4 y los 17 Gigas. Todas las aplicaciones que, por definición, necesiten una gran cantidad de espacio, se verán beneficiadas: bases de datos, programas con secuencias de vídeo, recopilaciones, enciclopedias, etc. Estas últimas podrán mejorar su contenido, al añadir muchos más vídeos, animaciones y sonidos. Igualmente, se podrán comercializar las versiones dobladas de un programa en todos los idiomas, y en un sólo disco. A pesar de todo, como cualquier tecnología nueva, no está exenta de problemas. El primero de ellos es la incompatibilidad con ciertos estándares. En algunos casos, como puede ser el laserdisc, es inevitable, ya que se trata de discos de diferentes tamaños. Pero, a estas alturas, todavía no está muy claro si las unidades DVD serán compatibles Photo CD y CD-I. Los DVD-ROM tampoco pueden leer CD-R, es decir, CD-ROM grabados con una grabadora de CD-ROM. De forma recíproca, una grabadora CD-R no puede crear discos DVD.

La compatibilidad CD-R es un tema tan importante que es posible que quede solucionado en muy poco tiempo, incluso antes de que los lectores DVD-ROM vean la luz en el mercado europeo.

Un CD-ROM grabado no es reconocido por un lector DVD-ROM, debido a que utiliza un láser con una longitud de onda que es incapaz de detectar las marcas realizadas en un CD-R. Esta limitación tecnológica provocaría que millones de CD-R grabados con valiosa información quedasen inutilizados, por lo que ya se han propuesto distintas medidas para superarlo. En primer lugar, los fabricantes de CD-ROM grabables están trabajando en un nuevo formato de disco llamado CD-R 2, que permitirá a las grabadoras actuales crear CD-R que pueden ser leídos en las unidades DVD-ROM. Para reconocer los discos ya grabados en el formato CD-R 1, se barajan distintas soluciones. Samsung ha anunciado que sus lectores DVD dispondrán de unas lentes holográficas que reconocerán los CD-R. Los reproductores de Sony irán equipados con dos lasers, uno para leer DVD-ROM, y otro para los CD y CD-R. Philips también asegura su compatibilidad con los discos grabados. En definitiva, parece ser que este tema quedará solucionado a lo largo del año.

Otra de las dificultades tiene que ver con la reproducción de películas en el ordenador. El estándar utilizado por el sistema DVD-Vídeo es el formato MPEG-2, a una velocidad de 24 fps (cuadros por segundo). El problema es que ni siquiera los ordenadores más potentes son capaces de soportar semejante flujo de datos por segundo.

En la actualidad, los ordenadores equipados con la tarjeta apropiada (adquirida en el último año) pueden reproducir vídeo MPEG-1, que dispone de una calidad inferior al mencionado formato MPEG-2. Para solucionar esto, existen distintos enfoques, tal como se explica en uno de los recuadros adjuntos.

Todo se reduce a comercializar tarjetas gráficas compatibles MPEG-2, o incluir los chips necesarios en los propios lectores de DVD-ROM.

Como podemos observar, los posibles obstáculos van a poder ser solucionados en muy poco tiempo, por lo que las posibilidades que se nos avecinan no pueden ser más prometedoras, posibilidades que se verán reflejadas en las actuales unidades que están a punto de ser comercializadas.

El software, presente y futuro

Gracias a su compatibilidad con los sistemas actuales, los lectores de DVD-ROM nacen con decenas de miles de títulos a sus espaldas, tanto en el apartado musical, como en el informático. Además, aprovechando que soporta el formato MPEG-1, también pueden utilizarse para ver las cientos de películas existentes en formato Vídeo-CD.

Lo más interesante de todo, se centra en comprobar sus posibilidades como sistema de almacenamiento independiente, es decir, utilizando discos DVD-ROM. De momento, los títulos comercializados no son excesivos, aunque se espera que una gran cantidad de DVD-ROM se publiquen a lo largo del año. En un principio, los títulos más abundantes serán las películas y las recopilaciones de programas. En el primer caso, ya se han puesto a la venta varios títulos (en EE.UU. y Japón), como "Blade Runner", "Eraser", "Batman Forever" o "Entrevista con el Vampiro". Para primeros de marzo, han sido anunciados más de 100 títulos, que superarán los 500 a finales de año. En el caso de las aplicaciones en DVD-ROM, el proceso es algo más lento, pero casi la mitad de los distribuidores de software han anunciado que publicarán programas en formato DVD-ROM. Algunos títulos ya presentados son «Silent Steel», de Tsunami Media, y «PhoneDisc PowerFinger USA I», de Digital Directory. Este último es nada menos que la guía telefónica de Estados Unidos, en donde se guardan más de 100 millones de números de teléfonos, a los que se puede acceder por nombre, dirección, e incluso distancias. Por ejemplo, es posible localizar las tiendas de informática que se encuentran en un radio de 5 Km. de un determinado lugar. El programa original ocupaba 6 CD-ROM, que ahora pueden agruparse en un sólo DVD-ROM con 3.7 Gigas, y sobra espacio para ampliar la base de datos de telefónica.

DVD-R y DVD-RAM

Los discos DVD-ROM no se pueden grabar, pero a finales de año esto va a cambiar, con la entrada en escena de las grabadoras DVD, en dos versiones diferentes. Las grabadoras DVD-R serán el equivalente a las grabadoras CD-R actuales, es decir, mecanismos "write once" que permiten escribir en un disco DVD en blanco una sola vez. Los discos dispondrán de una capacidad cercana a los 3 Gigas, aunque se acercarán a los 4.7, para equipararse al formato DVD-Vídeo. Así, las grabadoras DVD-RAM. Son discos DVD que pueden borrarse y escribirse múltiples veces. Su capacidad es de 2,6 Gigas.

MPEG-2: EL NUEVO ESTÁNDAR DE VÍDEO

La tecnología DVD utiliza el formato MPEG-2 para reproducir vídeo digital. La primera consecuencia lógica de esta decisión, es que será necesario disponer de una tarjeta gráfica compatible MPEG-2 para visionar películas almacenadas en formato DVD, en un ordenador. El problema es que ningún ordenador actual, ni siquiera los Pentium Pro más potentes, son capaces de reproducir vídeo MPEG-2, y las tarjetas MPEG-2 son demasiado caras o están poco extendidas en el mercado.

Las placas gráficas actuales reproducen vídeo MPEG-1, ya sea mediante hardware o software, pero no pueden ir más allá. Antes de conocer las soluciones que los distintos fabricantes tienen pensado aportar, vamos a descubrir las características principales que encierra el sistema MPEG-2.

Es un hecho conocido por todos, que el almacenamiento digital de imágenes en movimiento necesita una gran cantidad de espacio. Por ejemplo, una sola película de hora y media de duración con unas mínimas garantías de calidad, bajo una resolución de 640x480 y color de 16 bits, puede utilizar varios CD-ROM. La única solución viable, si se quiere reducir este espacio a uno o dos CD, es comprimir el vídeo. Así nacieron los conocidos formatos de compresión AVI y QuickTime. No obstante, la compresión de vídeo trae consigo dos desventajas: la calidad de la imagen es mucho menor, y, además, se necesita un hardware relativamente elevado para descomprimir las imágenes en tiempo real, mientras se reproducen.

El estándar MPEG es otro más de estos sistemas de compresión, solo que mucho más avanzado. La calidad de imagen se acerca a la del vídeo no comprimido, pero se necesita un hardware muy potente - es decir, una tarjeta de vídeo muy rápida, y un procesador muy veloz -, para poder reproducirlo. Con la tecnología actual, es posible reproducir vídeo MPEG-1 mediante software, en un Pentium con una tarjeta medianamente rápida. Sin embargo, el nuevo protocolo MPEG-2, utilizado por los reproductores DVD-Vídeo, es mucho más exigente.

El formato MPEG-2 está basado en el protocolo ISO/IEC 13818. La especificación DVD toma sólo algunas de sus reglas, para reproducir vídeo de alta calidad, según el estándar NTCS (720x640), a 24 fps (cuadros por segundo).

En realidad, éste es el estándar DVD de máxima calidad, ya que la propia especificación es compatible AVI, QuickTime, MPEG-1 y Vídeo CD, en donde la resolución es más o menos la mitad, es decir, vendría a ser: 352x240.

Por lo tanto, para reproducir una película DVD en un ordenador, será necesario disponer, no sólo de un decodificador MPEG-2 para las imágenes, sino también un decodificador Dolby para el sonido.

Las soluciones previstas para solucionar esto, son muy variadas. Algunos fabricantes adaptarán sus tarjetas gráficas al formato MPEG-2. Precisamente, los nuevos procesadores MMX pueden jugar un papel esencial en este apartado, ya que la aceleración multimedia que aportan es ideal para este tipo de procesos. Otra solución consiste en comercializar placas independientes, que incorporen los chips necesarios para reproducir vídeo DVD. Finalmente, la propuesta más lógica apuesta por incluir los mencionados chips en los propios reproductores DVD-ROM, como ya han confirmado algunas empresas. Esto encarecerá un poco el precio de la unidad, pero asegurará la total compatibilidad con los miles de títulos cinematográficos que comenzarán a comercializarse en el segundo cuatrimestre de 1997.

CÓDIGOS REGIONALES: LA PRIMERA POLÉMICA

Una de las primeras discusiones que se han entablado, relacionadas con las unidades DVD, es la más que previsible implantación de códigos regionales que impedirán que ciertos discos DVD puedan leerse en lectores DVD adquiridos en zonas regionales distintas a la zona de venta del disco.

Afortunadamente, no serán utilizados en los discos DVD-ROM, ya que sólo afectan a las películas DVD.

El código regional no es más que un byte de información, que llevarán implantados algunos discos DVD. Cada reproductor DVD tendrá su propio código regional, por lo que, si encuentra un byte que no se corresponde con el suyo, no leerá el disco. Esta medida de protección ha sido impuesta por las compañías cinematográficas, ya que las películas no se estrenan simultáneamente en todo el mundo. Puesto que es una protección opcional, sólo los estrenos llevarán este código. En un principio, parece ser que las zonas geográficas serán las siguientes, aunque pueden variar:

Norteamérica (Estados Unidos y Canadá).

Japón.

Europa, Australia y Nueva Zelanda.

Sudamérica y México.

Asia (excepto China y Japón) y Africa.

China.

Como no podía ser de otra forma, hecha la ley, hecha la trampa, y no ha faltado tiempo para extenderse el rumor de que algunas compañías asiáticas ya disponen de chips que anulan la protección. Incluso se habla de la posible comercialización de reproductores capaces de leer DVD con cualquier código regional.

VIDEO DIGITAL

La información de video es provista en una serie de imágenes ó "cuadros" y el efecto del movimiento es llevado a cabo a través de cambios pequeños y continuos en los cuadros. Debido a que la velocidad de estas imágenes es de 30 cuadros por segundo, los cambios continuos entre cuadros darán la sensación al ojo humano de movimiento natural. Las imágenes de video están compuestas de información en el dominio del espacio y el tiempo. La información en el dominio del espacio es provista en cada cuadro, y la información en el dominio del tiempo es provista por imágenes que cambian en el tiempo (por ejemplo, las diferencias entre cuadros). Puesto que los cambios entre cuadros colindantes son diminutos, los objetos aparentan moverse suavemente. En los sistemas de video digital, cada cuadro es muestreado en unidades de pixeles ó elementos de imagen. El valor de luminancia de cada pixel es cuantificado con ocho bits por pixel para el caso de imágenes blanco y negro. En el caso de imágenes de color, cada pixel mantiene la información de color asociada; por lo tanto, los tres elementos de la información de luminancia designados como rojo, verde y azul, son cuantificados a ocho bits. La información de video compuesta de esta manera posee una cantidad tremenda de información; por lo que, para transmisión o almacenamiento, se requiere de la compresión (o codificación) de la imagen. La técnica de compresión de video consiste de tres pasos fundamentalmente, primero el preprocesamiento de las diferentes fuentes de video de entrada (señales de TV, señales de televisión de alta definición HDTV, señales de videograbadoras VHS, BETA, S-VHS, etc.), paso en el cual se realiza el filtrado de la señal de entrada para remover componentes no útiles y el ruido que pudiera haber en esta. El segundo paso es la conversión de la señal a un formato intermedio común (CIF), y por último el paso de la compresión. Las imágenes comprimidas son transmitidas a través de la línea de transmisión digital y se hacen llegar al receptor donde son reconvertidas al formato común CIF y son desplegadas después de haber pasado por la etapa de postprocesamiento. Mediante la compresión de la imagen se elimina información redundante, principalmente la información redundante en el dominio de espacio y del tiempo. En general, las redundancias en el dominio del espacio son debidas a las pequeñas diferencias entre pixeles contiguos de un cuadrado, y aquellas dadas en el dominio del tiempo son debidas a los pequeños cambios dados en cuadros contiguos causados por el movimiento de un objeto. El método para eliminar las redundancias en el dominio del espacio es llamado codificación intracuadros, la cual puede ser dividida en codificación por predicción, codificación de la transformada y codificación de la subbanda. En el otro extremo, las redundancias en el dominio del tiempo pueden ser eliminadas mediante el método de codificación de intercuadros, que también incluye los métodos de compensación/estimación del movimiento, el cual compensa el movimiento a través de la estimación del mismo.

El Estándar MPEG (Grupo de Expertos en Imágenes en movimiento).

Codificación de video.

El estándar MPEG especifica la representación codificada de video para medios de almacenamiento digital y especifica el proceso de decodificación. La representación soporta la velocidad normal de reproducción así como también la función especial de acceso aleatorio, reproducción rápida, reproducción hacia atrás normal, procedimientos de pausa y congelamiento de imagen. Este estándar internacional es compatible con los formatos de televisión de 525 y 625 líneas y provee la facilidad de utilización con monitores de computadoras personales y estaciones de trabajo. Este estándar internacional es aplicable primeramente a los medios de almacenamiento digital que soporten una velocidad de transmisión de más de 1.5 Mbps tales como el Compact Disc, cintas digitales de audio y discos duros magnéticos. El almacenamiento digital puede ser conectado directamente al decodificador o a través de vías de comunicación como lo son los bus, LANs o enlaces de telecomunicaciones. Este estándar internacional esta destinado a formatos de video no interlazado de 288 líneas de 352 pixeles aproximadamente y con velocidades de imagen de alrededor de 24 a 30 Hz.

Codificación de audio.

Este estándar especifica la representación codificada de audio de alta calidad para medios de almacenamiento y el método para la decodificación de señales de audio de alta calidad. Es compatible con los formatos corrientes (Compact disc y cinta digital de audio) para el almacenamiento y reproducción de audio. Esta representación soporta velocidades normales de reproducción. Este estándar esta hecho para aplicaciones a medios de almacenamiento digitales a una velocidad total de 1.5 mbps para las cadenas de audio y video, como el CD, DAT y discos duros magnéticos. El medio de almacenamiento digital puede ser conectado directamente al decodificador, ó vía otro medio tal como líneas de comunicación y la capa de sistemas MPEG. Este estándar fue creado para velocidades de muestreo de 32 khz, 44.1 khz, 48 khz y 16 bit PCM entrada/salida al codificador/decodificador.

 

 

 

 

Autor:


Douglas Zambrano
dzambranorodriguez2001[arroba]yahoo.com


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