Componentes externos
Previamente IBM siempre había desarrollado sus propios componentes, pero no lo hicieron así en este caso. Desarrollaron el PC en alrededor de un año. Para lograrlo, primero decidieron construir la máquina con partes disponibles (off-the-shelf) de una variedad de diferentes fabricantes de equipos originales (OEM) y de diferentes países, en segundo lugar, por razones de tiempo y costo, en vez de desarrollar diseños únicos para el monitor y la impresora del IBM PC, la gerencia del proyecto decidió utilizar un monitor IBM disponible existente, desarrollado anteriormente en IBM de Japón así como un muy popular modelo existente de impresora, el Epson MX 80. Consecuente, los únicos elementos de diseño industrial del IBM PC fueron relegados a la unidad del sistema y el teclado.
El procesador era un 8088 de Intel
Los chips de soporte de la tarjeta madre eran un generador de reloj 8284A, un controlador de interrupciones 8259A, un controlador de bus 8288, un controlador DMA 8237A, un timer 8253, una interface programable de periféricos 8255A, todos de Intel, más lógica discreta adicional implementada con circuitos TTL usados como lógica .
Los chips de memoria RAM eran fabricados por terceros
El controlador de video, tanto para la tarjeta monocromática (MDA), como para la tarjeta gráfica de color (CGA), era el 6845 de Motorola
Las unidades de diskette eran de la marca Tandon y el controlador de las unidades de diskette era un NEC &µPD765
El teclado tenía un microprocesador 8048 de Intel
El BIOS de la tarjeta madre ocupaba 8 KiB de memoria ROM y fue escrito por IBM
Había un interpretador BASIC escrito por Microsoft en 32 KiB de ROM de la tarjeta madre
Arquitectura abierta
También decidieron usar una arquitectura abierta, de modo que otros fabricantes pudieran producir y vender componentes periféricos y software compatible sin la compra de licencias.
IBM también vendió un manual, el IBM PC Technical Reference Manual que incluyó completos diagramas esquemáticos de los circuitos, un listado del código fuente del ROM BIOS, y mucha información detallada de ingeniería y de programación sobre cada uno de los componentes del IBM PC y su diseño en general. Seis semanas después que IBM anunció el IBM PC, el 12 de agosto de 1981, en COMDEX, Tecmar tenía 20 productos para el PC disponibles para la venta. Estos productos incluyeron la expansión de memoria, IEEE-488, adquisición de datos y chasis de expansión.
En ese tiempo, Don Estridge y su equipo consideraban usar el procesador IBM 801 (un temprano CPU RISC) y su sistema operativo que habían sido desarrollado en el Thomas J. Watson Research Center en Yorktown Heights, Nueva York.
El 801 era por lo menos un orden de magnitud más poderoso que el Intel 8088, y el sistema operativo era muchos años más avanzado que el sistema operativo DOS 1.0 de Microsoft el cual finalmente fue seleccionado. La eliminación de una solución interna hizo el trabajo del equipo mucho más fácil y puedo haber evitado un retardo en el horario, pero las últimas consecuencias de esta decisión para IBM eran de gran envergadura. IBM tenía recientemente desarrollado el microcomputador de negocios Datamaster que utilizó un procesador e ICs periféricos Intel.
La familiaridad con estos chips y la disponibilidad del procesador Intel 8088 fue un factor que decidiría en la opción del procesador para el nuevo producto. Incluso las 62 ranuras del slot del bus de expansión fue diseñado para ser similar a los slots del Datamaster. Retardos debido al desarrollo interno del software del Datamaster también influyeron al equipo de diseño hacia un proceso de desarrollo acelerado para el PC, con información técnica públicamente disponible para animar a desarrolladores terceros.
El precio para el IBM PC comenzó en $1565 para una configuración escueta con 16 KiB de RAM y sin unidades de diskette. Sin embargo, la mayoría de los sistemas se vendieron con una o dos unidades de diskette y el sistema operativo PC DOS, y para trabajar con el sistema operativo se necesitaba un sistema con al menos 32 KiB de RAM. Todo esto subió el precio base del IBM PC a más de 2000 dólares.
Consecuencias
IBM esperaba mantener su posición en el mercado al tener los derechos de licencia del BIOS, y manteniéndose delante de la competencia. Desafortunadamente para IBM, otros fabricantes rápidamente hicieron ingeniería inversa del BIOS y produjeron sus propias versiones sin pagar derechos de uso a IBM. Columbia Data Products introdujo el primer computador IBM PC compatible en junio de 1982, (Compaq Computer Corporation anunció el Compaq Portable, el primer PC portable compatible IBM. Los primeros modelos fueron despachados en marzo de 1983.
Una vez que el IBM PC se convirtió en un éxito comercial, el producto regresó al usual control de la gerencia tradicional más apretado de IBM. La tradición de IBM de "racionalizar" sus líneas de productos, restringiendo deliberadamente el desempeño de modelos de menor precio para evitar que "canibalizaran" los beneficios de modelos más caros, trabajara en contra de ellos. Por ello los competidores no tuvieron inconvenientes en quitarle el liderazgo a IBM.
El IBM PC como estándar
El éxito del IBM PC llevó a otras compañías a desarrollar sistemas compatibles de IBM, que a su vez llevó a mercadear cosas como diskettes publicitados como con "Formato IBM". Debido a la arquitectura abierta y con componentes externos estándar que se conseguían fácilmente en el mercado, un clon del IBM PC podía ser construido con piezas disponibles, pero el BIOS requirió una cierta ingeniería inversa. Las compañías como Phoenix Software Associates, American Megatrends, Award y otras lograron versiones funcionales del BIOS, permitiendo a compañías como Dell, Compaq, y HP, y otras, manufacturar PCs que funcionaron como los productos de IBM. El IBM PC se convirtió en el estándar industrial.
Distribución por parte de terceros
ComputerLand y Sears Roebuck se asociaron con IBM desde el principio del desarrollo. El jefe de ventas y mercadeo de IBM, H.L. ('Sparky') Sparks, confió en estos socios al por menor en el importante conocimiento del mercado. Computerland y Sears se convirtieron en los puntos de venta principales para el nuevo producto. Ya existían más de 190 almacenes Computerland, mientras que Sears estaba en proceso de crear un puñado de centros de computadores,
Dentro de los almacenes, para la venta del nuevo producto. Esto garantizó la amplia distribución de IBM a través de los E.E.U.U.
Apuntando la nueva PC al mercado hogareño, las ventas de Sears Roebuck no pudieron llenar las expectativas. Este resultado desfavorable reveló que la estrategia de apuntar al mercado a las oficinas era la clave a ventas más altas.
Éxito comercial
El primer IBM PC fue lanzado el 12 de agosto de 1981. Aunque no era barato, con un precio base de USD 1.565, era económico para las empresas. Sin embargo, no fueron los departamentos de cómputo de las empresas los responsables de comprarlo, sino una serie de administradores de rango medio que vieron el potencial del PC cuando se portó la hoja de cálculo VisiCalc. Confiando en el prestigio del nombre IBM, empezaron a comprar máquinas con sus propios presupuestos para hacer los cálculos que habían aprendido en las escuelas de negocios.
En pocos años el IBM PC y sus sucesores, tanto de IBM como los clones, desplazaron a casi todos los microcomputadores con otras arquitecturas, surgiendo así el estándar de la arquitectura x86, y del sistema operativo de disco MS DOS en un principio, y luego el sistema operativo Windows, convirtiéndose así en computadores Wintel.
TAREA #8
1.-Como se llamaba el presidente de la empresa IBM que ordeno la creación del PC?
2.-Cual era el nombre código del grupo de ingenieros del proyecto?
3.-Cual era el nombre código del proyecto de la PC?
4.-Porque fue un éxito la PC?
5.-Cuales fueron los antecesores de la PC?
6.-Menciones nombre de las primeras aplicaciones que se utilizaron en La PC?
7.-Mencione nombre de los primeros juegos usados en las PC?
8.-Mencione que sistemas operativos se estaban utilizando?
9.- Porque la PC utilizaba BASIC?
10.- Que es Basic?
11.-Cual era la configuración de hardware básica de la PC?
12.- Cual fueron los resultados de la aplicación de ingeniería inversa?
13.- A que se dedican las compañías como: Phoenix Software Associates, American Megatrends, Award?
14.- En qué fecha se lanzó al mercado la IBM PC?
15.- Cuales fueron las primeras empresas en clonar la IBM PC?
El transistor
Con el fin de procesar la información, el microprocesador posee un grupo de instrucciones, denominado "conjunto de instrucciones", hecho posible gracias a los circuitos electrónicos. Más precisamente, el conjunto de instrucciones se realiza con la ayuda de semiconductores, pequeños "conmutadores de circuito" que utilizan el efecto transistor, descubierto en 1947 por John Barden, Walter H. Brattain y William Shockley, quienes recibieron por ello el premio Nobel en 1956.
Un transistor (contracción de los términos transferencia y resistor) es un componente electrónico semi-conductor que posee tres electrodos capaces de modificar la corriente que pasa a través suyo, utilizando uno de estos electrodos (denominado electrodo de control). Éstos reciben el nombre de "componentes activos", en contraste a los "componentes pasivos", tales como la resistencia o los capacitores, que sólo cuentan con dos electrodos (a los que se denomina "bipolares").
El transistor MOS (metal, óxido, semiconductor) es el tipo de transistor más común utilizado en el diseño de circuitos integrados. Los transistores MOS poseen dos áreas con carga negativa, denominadas respectivamente fuente (con una carga casi nula), y drenaje (con una carga de 5V), separadas por una región con carga positiva, denominada sustrato. El sustrato posee un electrodo de control superpuesto, denominado puerta, que permite aplicar la carga al sustrato.
Cuando una tensión no se aplica en el electrodo de control, el sustrato con carga positiva actúa como barrera y evita el movimiento de electrones de la fuente al drenaje. Sin embargo, cuando se aplica la carga a la puerta, las cargas positivas del sustrato son repelidas y se realiza la apertura de un canal de comunicación con carga negativa entre la fuente y el drenaje.
El transistor actúa entonces como conmutador programable, gracias al electrodo de control. Cuando se aplica una carga al electrodo de control, éste actúa como interruptor cerrado, y cuando no hay carga, actúa como interruptor abierto.
Descargue : http://www.mediafire.com/download/6qi4t0kt1d3jk3m/ernesto_pineda_funcionamiento_transistor.mp4.mp4
CIRCUITOS INTEGRADOS.
Una vez combinados, los transistores pueden constituir circuitos lógicos que, al combinarse, forman procesadores. El primer circuito integrado data de 1958 y fue construido por Texas Instruments.
Los transistores MOS se componen, entonces, de láminas de silicio (denominadas obleas), obtenidas luego de múltiples procesos. Dichas láminas de silicio se cortan en elementos rectangulares para formar un "circuito". Los circuitos se colocan luego en carcasas con conectores de entrada-salida, y la suma de esas partes compone un "circuito integrado".
La minuciosidad del grabado, expresado en micrones (micrómetros, se escribe &µm) y en la actualidad en nanómetros, define el número de transistores por unidad de superficie. Puede haber millones de transistores en un sólo procesador.
La Ley de Moore, escrita en 1965 por Gordon E. Moore, cofundador de Intel, predijo que el rendimiento del procesador (por extensión del número de transistores integrados a la silicona) se duplicaría cada 12 meses. Esta ley se revisó en 1975, y se cambió el número de meses a 18. La Ley de Moore sigue vigente hasta nuestros días.
"La complejidad de los circuitos integrados se duplicaría cada año con una reducción de costo conmensurable. "
TAREA #9
1.- Que es un transistor?
2.- Quienes inventaron el transistor y en qué empresa?
3.- Porque se le llama Transistor?
4.- Que transistor se usa en circuitos integrados?
5.- Explique transistor MOS?
6.- Como actúa el transistor?
7.- De que se construyen los Circuitos integrados, en qué año se hizo el primero?
8.- Que es una oblea y para que se usa?
9.- Unidades de medición de los grabados?
10.- Que es la ley de Moore, para que sirve, por quien fue elaborada, que dice la Ley? Descargue: http://www.mediafire.com/download/2gtcgcm2lc39b8p/ernesto_pineda_ci.mp4
El procesador. Parte I.
El procesador (CPU, por Central Processing Unit o Unidad Central de Procesamiento), es por decirlo de alguna manera, el cerebro del ordenador. Permite el procesamiento de información numérica, es decir, información ingresada en formato binario, así como la ejecución de instrucciones almacenadas en la memoria.
El primer microprocesador (Intel 4004) se inventó en 1971. Era un dispositivo de cálculo de 4 bits, con una velocidad de 108 kHz. Desde entonces, la potencia de los microprocesadores ha aumentado de manera exponencial. ¿Qué son exactamente esas pequeñas piezas de silicona que hacen funcionar un ordenador?
Funcionamiento
El procesador (denominado CPU, por Central Processing Unit) es un circuito electrónico que funciona a la velocidad de un reloj interno, gracias a un cristal de cuarzo que, sometido a una corriente eléctrica, envía pulsos, denominados "picos". La velocidad de reloj (también denominada ciclo), corresponde al número de pulsos por segundo, expresados en Hertz (Hz). De este modo, un ordenador de 200 MHz posee un reloj que envía 200.000.000 pulsos por segundo. Por lo general, la frecuencia de reloj es un múltiplo de la frecuencia del sistema (FSB, Front-Side Bus o Bus de la Parte Frontal), es decir, un múltiplo de la frecuencia de la placa madre. Con cada pico de reloj, el procesador ejecuta una acción que corresponde a su vez a una instrucción o bien a una parte de ella.
La unidad IPC o Instrucciones por ciclo (en inglés Instructions per cycle) indica la cantidad de instrucciones que un procesador ejecuta en un ciclo de reloj. La medida CPI (Cycles Per Instruction o Ciclos por Instrucción) representa el número promedio de ciclos de reloj necesarios para que el microprocesador ejecute una instrucción. En consecuencia, la potencia del microprocesador puede caracterizarse por el número de instrucciones por segundo que es capaz de procesar. Los MIPS (millions of instructions per second o millones de instrucciones por segundo) son las unidades que se utilizan, y corresponden a la frecuencia del procesador dividida por el número de CPI.
TAREA #10
1.- Que es el Procesador, explique detalladamente?
2.- Que es el Front Side Bus, Cpi, Ipc, Mips. Explique?
3.- Explique el término Micrómetro y Nanómetro?
Instrucciones
Una instrucción es una operación elemental que el procesador puede cumplir.. Las instrucciones se almacenan en la memoria principal, esperando ser tratadas por el procesador. Las instrucciones poseen dos campos:
el código de operación, que representa la acción que el procesador debe ejecutar;
el código operando, que define los parámetros de la acción. El código operando depende a su vez de la operación. Puede tratarse tanto de información como de una dirección de memoria.
El número de bits en una instrucción varía de acuerdo al tipo de información (entre 1,4,8 bytes de 8 bits).
Las instrucciones pueden agruparse en distintas categorías. Algunas de las más importantes:
Acceso a Memoria: acceso a la memoria o transferencia de información entre registros.
Operaciones Aritméticas: operaciones tales como suma, resta, división o multiplicación.
Operaciones Lógicas: operaciones tales como Y, O, NO, NO EXCLUSIVO, etc.
Control: controles de secuencia, conexiones condicionales, etc.
Registros
Cuando el procesador ejecuta instrucciones, la información almacena en forma temporal en pequeñas ubicaciones de memoria local de 8, 16, 32 o 64 bits, denominadas registros. Dependiendo del tipo de procesador, el número total de registros puede variar de 10 a varios cientos.
Los registros más importantes son:
el registro acumulador (ACC), que almacena los resultados de las operaciones aritméticas y lógicas;
el registro de estado (PSW, Processor Estado: Word o Palabra de Estado del Procesador), que contiene los indicadores de estado del sistema (lleva dígitos, desbordamientos, etc.);
el registro de instrucción (RI), que contiene la instrucción que está siendo procesada actualmente;
el contador ordinal (OC o PC por Program Counter, Contador de Programa), que contiene la dirección de la siguiente instrucción a procesar;
el registro del búfer, que almacena información en forma temporal desde la memoria.
TAREA #11
1.- Que es instrucción de procesador?
2.- Que campos poseen las instrucciones?
3.- Como se Agrupan las Instrucciones, explique cada una?
4.- Que es un registro?
5.- Cuales son los registros más importantes, explique cada uno?
6.- Que operaciones lógicas ejecuta?
7.- Que operaciones Aritméticas ejecuta?
Memoria caché
La memoria caché (también memoria buffer) es una memoria rápida que permite reducir los tiempos de espera de las distintas informaciones almacenada en la RAM (Random Access Memory o Memoria de Acceso Aleatorio). En efecto, la memoria principal del ordenador es más lenta que la del procesador. Existen, sin embargo, tipos de memoria que son mucho más rápidos, pero que tienen un costo más elevado. La solución consiste entonces, en incluir este tipo de memoria local próxima al procesador y en almacenar en forma temporal la información principal que se procesará en él. Los últimos modelos de ordenadores poseen muchos niveles distintos de memoria caché:
La Memoria caché nivel 1 (denominada L1 Cache, por Level 1 Cache) se encuentra integrada directamente al procesador. Se subdivide en dos partes:
la primera parte es la caché de instrucción, que contiene instrucciones de la RAM que fueron decodificadas durante su paso por las canalizaciones.
la segunda parte es la caché de información, que contiene información de la RAM, así como información utilizada recientemente durante el funcionamiento del procesador.
El tiempo de espera para acceder a las memorias caché nivel 1 es muy breve; es similar al de los registros internos del procesador.
La memoria caché nivel 2 (denominada L2 Cache, por Level 2 Cache) se encuentra ubicada en la carcasa junto con el procesador (en el chip). La caché nivel 2 es un intermediario entre el procesador con su caché interna y la RAM. Se puede acceder más rápidamente que a la RAM, pero no tanto como a la caché nivel 1.
La memoria caché nivel 3 (denominada L3 Cache, por Level 3 Cache) se encuentra ubicada en la placa madre.
Todos estos niveles de caché reducen el tiempo de latencia de diversos tipos de memoria al procesar o transferir información. Mientras el procesador está en funcionamiento, el controlador de la caché nivel 1 puede interconectarse con el controlador de la caché nivel 2, con el fin de transferir información sin entorpecer el funcionamiento del procesador. También, la caché nivel 2 puede interconectarse con la RAM (caché nivel 3) para permitir la transferencia sin entorpecer el funcionamiento normal del procesador.
TAREA #12
1.- Que es la memoria Cache?
2.- Que tipo de memoria es la memoria Cache?
3.- Como se clasifican las memorias Caches?
4.- Como se clasifican de acuerdo a la información que manejan?
5.- Explique que hace cada nivel?
6.- Que nivel de cache es más veloz y porque?
7.- Que es latencia?
8.- Porque se dice que es memoria buffers?
SEÑALES DE CONTROL DEL PROCESADOR.
Las señales de control son señales electrónicas que orquestan las diversas unidades del procesador que participan en la ejecución de una instrucción. Dichas señales se envían utilizando un elemento denominado secuenciador. Por ejemplo, la señal Leer/Escribir permite que la memoria se entere de que el procesador desea leer o escribir información.
Esencialmente, un microprocesador es un circuito de alta escala de integración (LSI), compuesto de muchos circuitos más simples como son los Fip-flops, contadores, registros, decodificadores, comparadores, etc; todos ellos en una misma pastilla de silicio, de modo que el microprocesador puede ser considerado un dispositivo lógico de propósito general o universal. Todos estos componentes que llevan a cabo físicamente la lógica y operación del microprocesador se denominan el hardware del micro. Además existe una lista de instrucciones que puede realizar o acciones que puede llevar a cabo el micro. Éstas constituyen el lenguaje del micro o software.
Pongamos de ejemplo un micro que puede realizar cuatro tareas lógicas: AND, OR, NAND, XOR. Estas cuatro acciones serian el lenguaje del micro y a cada una le corresponderá una combinación binaria de dos dígitos.
Acción | Código |
AND | 00 |
OR | 01 |
NAND | 10 |
XOR | 11 |
Tabla 1. Operaciones y su código
El hardware quedaría de la siguiente manera:
Fig 1. Ejemplo de procesador de operaciones lógicas.
En este ejemplo se puede ver claramente lo que es un microprocesador. Las señales de control son las que ejecutan cada una de las cuatro instrucciones que el micro puede realizar. Los datos se presentan en las líneas A y B.
Sin embargo, en la actualidad se requiere que un sistema cuente con una unidad de control, unidad aritmético / lógica y algunos registros para que se le pueda denominar microprocesador. La forma en que están conectadas estas unidades se denomina la organización de un microprocesador.
Los sistemas digitales simples pueden ser diseñados por medio de tablas de estado. De esta manera se llega a circuitos lógicos secuenciales de grado no muy complejo. Sin embargo, a la hora de diseñar circuitos lógicos complejos las tablas de estado se tornan increíblemente complicadas, extensas y poco prácticas.
Una manera de poder llegar a este tipo de circuitos es describir el sistema digital desde el punto de vista operacional. De esta manera se encuentran cuatro partes fundamentales en los sistemas digitales complejos:
Registros
Información en código binario
Operaciones realizadas con la información en los registros
Funciones de control que inician las operaciones.
Esta manera de ver al sistema (operacionalmente) se conoce también como lógica de transferencia ente registros y fue sumamente útil en el diseño de sistemas lógicos complejos como los sistemas de procesamiento o procesadores.
En la lógica de transferencia entre registros la unidad registro abarca una gran gama de circuitos lógicos como son los contadores, registros de desplazamiento, unidades de la memoria, etc. Una unidad de memoria se considera como una colección de registros de almacenamiento donde se guarda la información. De hecho, un flip-flop se considera como un registro de un bit. La información binaria puede ser código, números binarios, decimales codificados en binario, etc. Dicha información es guardada en los registros antes mencionados. Las operaciones realizadas con la información en los registros se conocen como micro operaciones. Una micro operación es una operación elemental que se realiza en paralelo durante un periodo del pulso de reloj. Por ejemplo, sumar, restar, desplazar, borrar, cargar, etc. Las funciones de control, son las condiciones que deben de prevalecer para iniciar una secuencia de operación.
TAREA #13
1.-Que son las señales de control y para que se usan?
2.-Que tareas lógicas puede hacer el microprocesador, hacer tabla?
3.-Dibuje Diagrama de procesador de funciones lógicas?
4.- Que es organización de un microprocesador?
5.- Desde el punto de vista operaciones en cuantas partes se describe el sistema digital?
6.- Que es Lógica de transferencia?
7.- Que es un Flip Flop?
8.- Que es una micro operación?
9.- De que tipo puede ser la información binaria?
10.- Que es una función de Control?
Unidades Funcionales de una Computadora.
Básicamente un procesador tiene tres bloques funcionales íntimamente relacionados: la unidad de control, unidad de ejecución y la unidad de administración de buses.
Aunque la arquitectura del microprocesador varía considerablemente de un diseño a otro, los elementos principales del microprocesador son los siguientes:
a.- Unidad de Control que vincula la información entrante para luego decodificarla y enviarla a la unidad de ejecución.
La unidad de control de un microprocesador es un circuito lógico que, como su nombre lo indica, controla la operación del microprocesador entero. En cierto modo, es el "cerebro dentro del cerebro", ya que controla lo que pasa dentro del procesador, y el procesador a su vez controla el resto de la PC. Diferente a los circuitos integrados más comunes, cuyas funciones son fijadas por su diseño de hardware, la unidad de control es más flexible. La unidad de control sigue las instrucciones contenidas en un programa externo y le dice a la ALU qué hacer. La unidad de control recibe instrucciones de la BIU, las traduce a una forma que puedan ser entendidas por la ALU, y mantiene un control sobre la instrucción del programa que se está ejecutando.
Las funciones realizadas por la unidad de control varían con la arquitectura interna del CPU, puesto que la unidad de control realmente es la que implementa la arquitectura.
En un procesador regular que ejecuta instrucciones nativas x86, la unidad del control realiza las tareas de traer instrucción, decodificarla, controlar la ejecución de ésta y almacenar el resultado obtenido.
En un procesador con un núcleo RISC, la unidad de control realiza significativamente más trabajo.
Gestiona la traducción de las instrucciones x86 a microinstrucciones RISC, controla la planificación de las micro-instrucciones hacia las varias unidades de la ejecución, y controla la salida de estas unidades para asegurarse que los resultados sean transferidos al lugar apropiado. En algunos de estos procesadores con núcleo RISC, la unidad de control puede ser dividida en otras unidades (como en una unidad de planificación para ocuparse de la planificación y una unidad de retiro para tratar con resultados que vienen de los canales) debido a la complejidad del trabajo que se debe realizar.
La unidad de control se compone de los siguientes elementos:
secuenciador (o unidad lógica y de supervisión), que sincroniza la ejecución de la instrucción con la velocidad de reloj. También envía señales de control:
contador ordinal, que contiene la dirección de la instrucción que se está ejecutando actualmente;
registro de instrucción, que contiene la instrucción siguiente.
La unidad de control (UC) es uno de los tres bloques funcionales principales en los que se divide una unidad central de procesamiento (CPU). Los otros dos bloques son la Unidad de Ejecución o proceso y el bus de entrada/salida.
Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas (interpretación) y ejecutarlas, empleando para ello la unidad de ejecución.
b.- unidad de Ejecución (o unidad de proceso), que cumple las tareas que le asigna la unidad de instrucción que es parte de la unidad de control.
La unidad de ejecución se compone de los siguientes elementos:
la unidad aritmética lógica (se escribe ALU); sirve para la ejecución de cálculos aritméticos básicos y funciones lógicas (Y, O, O EXCLUSIVO, etc.);
La unidad aritmética y lógica maneja toda la toma de decisiones (los cálculos matemáticos y las funciones lógicas) que es realizada por el microprocesador.
La unidad toma las instrucciones decodificadas por la unidad de control y las envía hacia fuera directamente o ejecuta el micro código apropiado para modificar los datos contenidos en sus registros. Los resultados son enviados al exterior a través de la BIU (o unidad de E/S) del microprocesador.
El ALU también es llamada Unidad de Ejecución Entera en cuanto al manejo de las operaciones aritméticas; la mayoría del trabajo hecho en la PC se hace con información entera, es decir, números enteros y datos que se representan con números enteros (datos discretos).
Los enteros incluyen los números enteros regulares, caracteres y otros datos discretos similares. Se le llaman números no-enteros a los números de "punto flotante" (datos continuos).
Este tipo de datos son manejados de forma diferente utilizando una unidad dedicada llamada unidad del punto flotante o FPU (Floating Poit Unit).
La FPU maneja operaciones avanzadas de las matemáticas (tales como funciones trigonométricas y trascendentales) con mayor precisión. Los primeros microprocesadores de Intel podían agregar una unidad de punto flotante como un chip opcional por separado a veces llamado un coprocesador matemático.
Incluso los chips equipados solamente con las unidades de ejecución entera, pueden realizar operaciones matemáticas avanzadas con programas avanzados que solucionaban los problemas al dividirlos en pasos simples de números discretos. El uso de la unidad de punto flotante separada, se dedicaba a instrucciones de funciones avanzadas y realizaban las operaciones más rápidamente.
La ALU es donde (finalmente) las instrucciones se ejecutan y el trabajo es realizado. Los procesadores más viejos tienen una sola unidad de éstas, y las instrucciones son procesadas secuencialmente.
Los procesadores actuales utilizan varias ALU (o unidades de ejecución entera), permitiendo que más de una instrucción pueda ser ejecutada simultáneamente, lo que incrementa el desempeño y rendimiento.
Los procesadores que hacen esto son llamados procesadores súper escalares. Los procesadores más avanzados pueden tener algunas unidades de ejecución, dedicadas diseñadas sólo para ejecutar ciertos tipos de instrucciones.
Esto es especialmente utilizado en los procesadores que utilizan la emulación x86 con un núcleo RISC.
Diagrama ALU:
A y B son operando; R es la salida; F es la entrada de la unidad de control
D es un estado de la salida.
Su misión es realizar las operaciones con los datos que recibe, siguiendo las indicaciones dadas por la unidad de control.
El nombre de unidad aritmética y lógica se debe a que puede realizar operaciones tanto aritméticas como lógicas con los datos transferidos por la unidad de control.
La unidad de control maneja las instrucciones y la aritmética y lógica procesa los datos.
Para que la unidad de control sepa si la información que recibe es una instrucción o dato, es obligatorio que la primera palabra que reciba sea una instrucción, indicando la naturaleza del resto de la información a tratar.
Para que la unidad aritmética y lógica sea capaz de realizar una operación aritmética, se le deben proporcionar, de alguna manera, los siguientes datos:
1. El código que indique la operación a efectuar.
2. La dirección de la celda donde está almacenado el primer sumando.
3. La dirección del segundo sumando implicado en la operación.
4. La dirección de la celda de memoria donde se almacenará el resultado.
Unidad de punto flotante (se escribe FPU), que ejecuta cálculos complejos parciales que la unidad aritmética lógica no puede realizar;
La unidad del punto flotante es una unidad de ejecución dedicada, diseñada para realizar las funciones matemáticas con números del punto flotante. Un número del punto flotante es cualquier número continuo, esto es no entero; cualquier número que requiere un punto decimal para ser representado es un número del punto flotante. Los enteros (y los datos almacenaron como enteros) se procesan usando la unidad de ejecución entera.
Al hablar de Punto Flotante se describe una manera de expresar los valores, no como un tipo matemáticamente definido del número tal como un número entero, número racional, o número real. La esencia de un número de punto flotante es que su punto "flota " entre un número predefinido de dígitos significativos, igual a la notación científica, donde el punto decimal puede moverse entre diferentes posiciones del número.
Matemáticamente hablando, un número en punto flotante tiene tres porciones: un signo, que indica si el número es mayor o menor de cero; un significado– llamado a veces mantisa — que abarca todos los dígitos que son matemáticamente significativos; y un exponente, que determina la magnitud del significado, esencialmente la localización del punto flotante. Como mencionamos anteriormente es igual a la notación científica, la diferencia está en que los científicos usan exponentes de potencias de 10 y los coprocesadores matemáticos al utilizar el sistema binario utilizan el punto flotante digital, ó sea utilizan potencias de dos.
Como cuestión práctica, la forma en que los números de punto flotante son usados en cálculos de computadora siguen los estándares establecidos por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos.
Los formatos de IEEE (por sus siglas en inglés) toman los valores que se pueden representar en forma binaria usando 80 bits. Aunque 80 bits parecen algo arbitrarios (pues en el mundo de las computadoras está basado en potencias de dos y constantemente se acostumbra doblar los tamaños de los registros de 8 a 16 a 32 a 64 bits), es el tamaño exacto para acomodar un valor de 64 bits significativos con 15 bits de sobra para un exponente y un bit adicional para el signo del número. Aunque el estándar de IEEE permite valores de punto flotante de 32 bits y 64 bits, la mayoría de las unidades de punto flotante se diseñan para acomodar los valores completos de 80 bits.
Las unidades de punto flotante de los procesadores de Intel tienen ocho de estos registros de 80 bits, en los cuales realizan sus cálculos.
Las instrucciones en sus programas le dicen al chip matemático con qué formato numérico va a trabajar y cómo. La única diferencia verdadera es la forma en la cual el chip matemático entrega sus resultados al microprocesador cuando están listos. Se realizan todos los cálculos usando los 80 bits completos de los registros del chip, a diferencia de las unidades de número entero, que pueden manipular independientemente sus registros en pedazos de un byte.
Los ocho registros de 80 bits en las unidades de punto flotante de Intel, también se diferencian de las unidades de número entero en la manera en que son direccionadas.
Los comandos para los registros de la unidad de número entero son encaminados directamente al registro apropiado como si fueran enviados por un conmutador. Los registros de la unidad de punto flotante son ordenados en una pila, como un sistema de elevador. Los valores se empujan sobre la pila, y con cada nuevo número empuja a los demás a un nivel más bajo.
La unidad del punto flotante se encuentra integrada en todos los procesadores desde los 486DX en adelante (esto no incluye los 486SX). Las primeras computadoras tenían que usar la unidad entera del procesador para realizar las operaciones del punto flotante (lo que es muy lento) a menos que se tuviera un segundo chip dedicado para realizar los cálculos de punto flotante, llamado coprocesador matemático. El coprocesador trabajaría, de esta manera, junto con el microprocesador para mejorar el rendimiento en las aplicaciones de matemáticas intensivas (por ejemplo una hoja de cálculo, las aplicaciones científicas, etc.). Un coprocesador matemático separado es mejor a no tener nada, pero no es tan eficaz como tener la unidad del punto flotante integrada en el CPU principal. Todo los CPUs actuales tiene integrada la FPU.
Simplified 8087 microarchitecture.
Registro de estado.
Se trata de unos registros de memoria en los que se deja constancia de algunas condiciones que se dieron en la última operación realizada y que habrán de ser tenidas en cuenta en operaciones posteriores. Por ejemplo, en el caso de hacer una resta, tiene que quedar constancia de si el resultado fue cero, positivo o negativo.
Cada modelo de procesador tiene sus propios registros de estados, pero los más comunes son:
Z = Zero flag: El resultado es cero.
N = Negative flag: El resultado es negativo.
V = Overflow flag: El resultado supera el número de bits que puede manejar la ALU.
P = Parity flag: Paridad del número de 1 en los datos.
I = Interrupt flag: Se ha producido una interrupción.
C = Carry flag: Acarreo de la operación realizada.
Registro Acumulador.
En un CPU de computadora, el acumulador es un registro en el que son almacenados temporalmente los resultados aritméticos y lógicos intermedios que serán tratados por el circuito operacional de la unidad aritmético-lógica (ALU).
Sin un registro como un acumulador, sería necesario escribir el resultado de cada cálculo, como adición, multiplicación, desplazamiento, etc…. en la memoria principal, quizás justo para ser leída inmediatamente otra vez para su uso en la siguiente operación. El acceso a la memoria principal es significativamente más lento que el acceso a un registro como el acumulador porque la tecnología usada para la memoria principal es más lenta y barata que la usada para un registro interno del CPU.
El ejemplo canónico para el uso del acumulador es cuando se suma una lista de números. El acumulador es puesto inicialmente a cero, entonces cada número es sumado al valor en el acumulador. Solamente cuando se han sumado todos los números, el resultado mantenido en el acumulador es escrito a la memoria principal o a otro, registro no-acumulador del CPU.
Los procesadores modernos generalmente tienen muchos registros, todos o muchos de ellos pueden ser capaces de ser utilizados para los cálculos.
En una arquitectura de computadora, la característica que distingue un registro acumulador de uno que no lo sea, es que el acumulador puede ser usado como operando implícito para las instrucciones aritméticas (si la arquitectura fuera a tener alguno).
Por ejemplo, una computadora puede tener una instrucción como:
Add Direccion De Memoria
Esta instrucción agregaría el valor leído en la posición de memoria indicada en Dirección De Memoria al valor del acumulador, poniendo el resultado en el acumulador. El acumulador no es identificado en la instrucción por un número del registro; es implícito en la instrucción y ningún otro registro puede ser especificado en la instrucción. Algunas arquitecturas utilizan un registro particular como acumulador en algunas instrucciones, pero en otras instrucciones usan números de registros como especificación explícita del operando.
c.- unidad de administración del bus (o unidad de entrada-salida) que administra el flujo de información entrante y saliente, y que se encuentra interconectado con el sistema RAM; este proporciona un método de comunicación eficaz entre el sistema central y el periférico.
Funciones:
Control y temporización
Comunicación con la cpu
Comunicación con el dispositivo externo
Almacén temporal de datos
Detección de errores
El siguiente diagrama suministra una representación simplificada de los elementos que componen el procesador (la distribución física de los elementos es diferente a la disposición):
Conjunto de Instrucciones
Un conjunto de instrucciones es la suma de las operaciones básicas que puede cumplir un procesador. El conjunto de instrucciones de un procesador es un factor determinante en la arquitectura de éste, aunque una misma arquitectura puede llevar a diferentes implementaciones por diferentes fabricantes.
El procesador funciona de forma eficiente gracias a un número limitado de instrucciones, conectadas de forma permanente a los circuitos electrónicos. La mayoría de las operaciones se pueden realizar utilizando funciones básicas. Algunas arquitecturas, no obstante, sí incluyen funciones avanzadas de procesamiento.
Arquitectura CISC
La arquitectura CISC (Complex Instruction Set Computer, Ordenador de Conjunto de Instrucciones Complejas) se refiere a la conexión permanente del procesador con las instrucciones complejas, difíciles de crear a partir de las instrucciones de base.
La arquitectura CISC es especialmente popular en procesadores de tipo 80×86. Este tipo de arquitectura tiene un costo elevado a causa de las funciones avanzadas impresas en la oblea de silicio.
Las instrucciones son de longitud diversa, y a veces requieren más de un ciclo de reloj. Dado que los procesadores basados en la arquitectura CISC sólo pueden procesar una instrucción a la vez, el tiempo de procesamiento es una función del tamaño de la instrucción.
Arquitectura RISC
Los procesadores con tecnología RISC (Reduced Instruction Set Computer, Ordenador de Conjunto de Instrucciones Reducidas) no poseen funciones avanzadas conectadas en forma permanente.
Es por eso que los programas deben traducirse en instrucciones sencillas, lo cual complica el desarrollo o hace necesaria la utilización de un procesador más potente.
Este tipo de arquitectura tiene un costo de producción reducido si se lo compara con los procesadores CISC. Además, las instrucciones de naturaleza sencilla se ejecutan en un sólo ciclo de reloj, lo cual acelera la ejecución del programa si se lo compara con los procesadores CISC. Para terminar, dichos procesadores pueden manejar múltiples instrucciones en forma simultánea, procesándolas en paralelo.
Familias
Cada tipo de procesador posee su propio conjunto de instrucciones. Los procesadores se agrupan en las siguientes familias, de acuerdo con sus conjuntos de instrucciones exclusivos:
80×86: la "x" representa la familia. Se hace mención a 386, 486, 586, 686, etc.
ARM
IA-64
MIPS
Motorola 6800
PowerPC
SPARC
…
Esto explica por qué un programa producido para un tipo específico de procesador sólo puede trabajar directamente en un sistema con otro tipo de procesador si se realiza lo que se denomina traducción de instrucciones, o emulación. El término "emulador" se utiliza para referirse al programa que realiza dicha traducción.
TAREA #14
Cuáles son los tres bloques funciones del procesador?
Cuál es la función de la unidad de control?
En un procesador X86 que tarea ejecuta la unidad de control?
Cómo funciona la unidad de control en un procesador Risc?
Que elementos contiene la unidad de ejecución?
Cuál es la función del secuenciador?
Cuál es la función del contador ordinal?
Cuál es la función del registro de instrucción?
Que función cumple unidad de ejecución?
Componentes de la unidad de ejecución?
Cuál es la función de la ALU?
Cuál es la función de FPU?
Que es un procesador Super Escalar?
Realice diagrama de Alu?
Que datos se deben proporcionar a ALU para realizar operación aritmética?
Explique unidad de punto flotante?
Partes de un numero de punto flotante?
Que estándar usan los FPU?
Donde se encuentran ubicados los FPU?
Explique registros de estado?
Registros de estados más comunes?
Explique el acumulador?
Explique la unidad de administración del bus?
Explique arquitectura Cisc?
Explique arquitecturas Risc?
Mencione tipo de familias de procesadores?
Explique Arquitectura ARM?
Explique qué es APU?
Según su análisis que Arquitectura se está usando más?
Haga análisis 1 página explicando la tendencia tecnológica del mercado?
El procesador. Parte II
Procesador AMD Athlon 64 X2 conectado en el zócalo de una placa base.
El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador. Es un circuito integrado conformado por millones de componentes electrónicos. Constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC catalogado como microcomputador.
Es el encargado de ejecutar los programas; desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.
Esta unidad central de procesamiento está constituida, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante(conocida antiguamente como «co-procesador matemático»).
El microprocesador está conectado generalmente mediante un zócalo específico de la placa base de la computadora; normalmente para su correcto y estable funcionamiento, se le incorpora un sistema de refrigeración que consta de un disipador de calor fabricado en algún material de alta conductividad térmica, como cobre o aluminio, y de uno o más ventiladores que eliminan el exceso del calor absorbido por el disipador. Entre el ventilador y la cápsula del microprocesador usualmente se coloca pasta térmica para mejorar la conductividad del calor.
Existen otros métodos más eficaces, como la refrigeración líquida o el uso de células Peltier para refrigeración extrema, aunque estas técnicas se utilizan casi exclusivamente para aplicaciones especiales, tales como en las prácticas de overclocking.
La medición del rendimiento de un microprocesador es una tarea compleja, dado que existen diferentes tipos de "cargas" que pueden ser procesadas con diferente efectividad por procesadores de la misma gama. Una métrica del rendimiento es la frecuencia de reloj que permite comparar procesadores con núcleos de la misma familia, siendo este un indicador muy limitado dada la gran variedad de diseños con los cuales se comercializan los procesadores de una misma marca y referencia. Un sistema informático de alto rendimiento puede estar equipado con varios microprocesadores trabajando en paralelo, y un microprocesador puede, a su vez, estar constituido por varios núcleos físicos o lógicos.
Un núcleo físico se refiere a una porción interna del microprocesador cuasi-independiente que realiza todas las actividades de una CPU solitaria, un núcleo lógico es la simulación de un núcleo físico a fin de repartir de manera más eficiente el procesamiento. Existe una tendencia de integrar el mayor número de elementos dentro del propio procesador, aumentando así la eficiencia energética y la miniaturización. Entre los elementos integrados están las unidades de punto flotante, controladores de la memoria RAM, controladores de buses y procesadores dedicados de video.
Los microprocesadores
El microprocesador es producto surgido de la evolución de distintas tecnologías predecesoras, básicamente de la computación y de la tecnología de semiconductores. El inicio de esta última data de mitad de la década de 1950; estas tecnologías se fusionaron a principios de los años 70, produciendo el primer microprocesador. Dichas tecnologías iniciaron su desarrollo a partir de la segunda guerra mundial; en este tiempo los científicos desarrollaron computadoras específicas para aplicaciones militares. En la posguerra, a mediados de la década de 1940, la computación digital emprendió un fuerte crecimiento también para propósitos científicos y civiles. La tecnología electrónica avanzó y los científicos hicieron grandes progresos en el diseño de componentes de estado sólido (semiconductores). En 1948 en los laboratorios Bell crearon el transistor.
En los años 1950, aparecieron las primeras computadoras digitales de propósito general. Se fabricaron utilizando tubos al vacío o bulbos como componentes electrónicos activos.
Módulos de tubos al vacío componían circuitos lógicos básicos, tales como compuertas y flip-flops.
Ensamblándolos en módulos se construyó la computadora electrónica (la lógica de control, circuitos de memoria, etc.). Los tubos de vacío también formaron parte de la construcción de máquinas para la comunicación con las computadoras.
Para la construcción de un circuito sumador simple se requiere de algunas compuertas lógicas. La construcción de una computadora digital precisa numerosos circuitos o dispositivos electrónicos. Un paso trascendental en el diseño de la computadora fue hacer que el dato fuera almacenado en memoria. Y la idea de almacenar programas en memoria para luego ejecutarlo fue también de fundamental importancia (Arquitectura de von Neumann).
La tecnología de los circuitos de estado sólido evolucionó en la década de 1950. El empleo del silicio, de bajo costo y con métodos de producción masiva, hizo del transistor el componente más usado para el diseño de circuitos electrónicos. Por lo tanto el diseño de la computadora digital tuvo un gran avance con el reemplazo del tubo al vacío por el transistor, a finales de la década de 1950.
A principios de la década de 1960, el estado de arte en la construcción de computadoras de estado sólido sufrió un notable avance; surgieron las tecnologías en circuitos digitales como: RTL (Lógica Transistor Resistor), DTL (Lógica Transistor Diodo), TTL (Lógica Transistor Transistor), ECL (Lógica Complementada Emisor).
A mediados de los años 1960 se producen las familias de circuitos de lógica digital, dispositivos integrados en escala SSI y MSI que corresponden a baja y mediana escala de integración de componentes. A finales de los años 1960 y principios de los 70 surgieron los sistemas a alta escala de integración o LSI. La tecnología LSI fue haciendo posible incrementar la cantidad de componentes en los circuitos integrados. Sin embargo, pocos circuitos LSI fueron producidos, los dispositivos de memoria eran un buen ejemplo.
Las primeras calculadoras electrónicas requerían entre 75 y 100 circuitos integrados. Después se dio un paso importante en la reducción de la arquitectura de la computadora a un circuito integrado simple, resultando uno que fue llamado microprocesador, unión de las palabras «Micro» del griego µ????-, «pequeño», y procesador.
Sin embargo, es totalmente válido usar el término genérico procesador, dado que con el paso de los años, la escala de integración se ha visto reducida de micrométrica a nanométrica; y además, es, sin duda, un procesador.
El primer microprocesador fue el Intel 4004, producido en 1971. Se desarrolló originalmente para una calculadora y resultó revolucionario para su época.
Contenía 2.300 transistores, era un microprocesador de arquitectura de 4 bits que podía realizar hasta 60.000 operaciones por segundo trabajando a una frecuencia de reloj de alrededor de 700KHz.
El primer microprocesador de 8 bits fue el Intel 8008, desarrollado a mediados de 1972 para su uso en terminales informáticos. El Intel 8008 integraba 3.300 transistores y podía procesar a frecuencias máximas de 800Khz.
El primer microprocesador realmente diseñado para uso general, desarrollado en 1974, fue el Intel 8080 de 8 bits, que contenía 4.500 transistores y podía ejecutar 200.000 instrucciones por segundo trabajando a alrededor de 2MHz.
El primer microprocesador de 16 bits fue el 8086. Fue el inicio y el primer miembro de la popular arquitectura x86, actualmente usada en la mayoría de los computadores. El chip 8086 fue introducido al mercado en el verano de 1978, pero debido a que no había aplicaciones en el mercado que funcionaran con 16 bits, Intel sacó al mercado el 8088, que fue lanzado en 1979. Llegaron a operar a frecuencias mayores de 4Mhz.
El microprocesador elegido para equipar al IBM Personal Computer/AT, que causó que fuera el más empleado en los PC-AT compatibles entre mediados y finales de los años 80 fue el Intel 80286 (también conocido simplemente como 286); es un microprocesador de 16 bits, de la familia x86, que fue lanzado al mercado en 1982. Contaba con 134.000 transistores. Las versiones finales alcanzaron velocidades de hasta 25 MHz.
Uno de los primeros procesadores de arquitectura de 32 bits fue el 80386 de Intel, fabricado a mediados y fines de la década de 1980; en sus diferentes versiones llegó a trabajar a frecuencias del orden de los 40Mhz.
El microprocesador DEC Alpha se lanzó al mercado en 1992, corriendo a 200 MHz en su primera versión, en tanto que el Intel Pentium surgió en 1993 con una frecuencia de trabajo de 66Mhz. El procesador Alpha, de tecnología RISC y arquitectura de 64 bits, marcó un hito, declarándose como el más rápido del mundo, en su época. Llegó a 1Ghz de frecuencia hacia el año 2001.
Irónicamente, a mediados del 2003, cuando se pensaba quitarlo de circulación, el Alpha aun encabezaba la lista de los microprocesadores más rápidos de Estados Unidos.
Los microprocesadores modernos tienen una capacidad y velocidad mucho mayores, trabajan en arquitecturas de 64 bits, integran más de 700 millones de transistores, como es en el caso de las serie Core i7, y pueden operar a frecuencias normales algo superiores a los 3GHz (3000MHz).
HISTORIA DE LOS CPU
El pionero de los actuales microprocesadores: el 4004 de Intel.
Motorola 6800.
Zilog Z80 A.
Intel 80286, más conocido como 286.
Intel 80486, conocido también como 486SX de 33Mhz.
IBM PowerPC 601.
Parte posterior Pentium Pro. Este chip en particular es de 200 MHz, con 256 KiB de caché L2.
AMD K6 original.
Intel Pentium II; se puede observar su estilo de zócalo diferente.
Intel Celeron "Coppermine 128" de 600 MHz.
Intel Pentium III.
Hasta los primeros años de la década de 1970 los diferentes componentes electrónicos que formaban un procesador no podían ser un único circuito integrado, era necesario utilizar dos o tres "chips" para hacer una CPU (un era el "ALU" – Arithmetical Logic Unit, el otro la " control Unit", el otro el " Register Bank", etc..). En 1971 la compañía Intel consiguió por primera vez poner todos los transistores que constituían un procesador sobre un único circuito integrado, el"4004 "', nacía el microprocesador.
Seguidamente se expone una lista ordenada cronológicamente de los microprocesadores más populares que fueron surgiendo. En la URSS se realizaron otros sistemas que dieron lugar a la serie microprocesador Elbrus.
1971: El Intel 4004
El 4004 fue el primer microprocesador del mundo, creado en un simple chip y desarrollado por Intel. Era un CPU de 4 bits y también fue el primero disponible comercialmente. Este desarrollo impulsó la calculadora de Busicom e inició el camino para dotar de «inteligencia» a objetos inanimados y así mismo, a la computadora personal.
1972: El Intel 8008
Codificado inicialmente como 1201, fue pedido a Intel por Computer Terminal Corporation para usarlo en su terminal programable Datapoint 2200, pero debido a que Intel terminó el proyecto tarde y a que no cumplía con las expectativas de Computer Terminal Corporation, finalmente no fue usado en el Datapoint. Posteriormente Computer Terminal Corporation e Intel acordaron que el i8008 pudiera ser vendido a otros clientes.
1974: El SC/MP
El SC/MP desarrollado por National Semiconductor, fue uno de los primeros microprocesadores, y estuvo disponible desde principio de 1974. El nombre SC/MP (popularmente conocido como «Scamp») es el acrónimo de Simple Cost-effective Micro Processor (Microprocesador simple y rentable). Presenta un bus de direcciones de 16 bits y un bus de datos de 8 bits. Una característica, avanzada para su tiempo, es la capacidad de liberar los buses a fin de que puedan ser compartidos por varios procesadores. Este microprocesador fue muy utilizado, por su bajo costo, y provisto en kits, para propósitos educativos, de investigación y para el desarrollo de controladores industriales diversos.
1974: El Intel 8080
EL 8080 se convirtió en la CPU de la primera computadora personal, la Altair 8800 de MITS, según se alega, nombrada en base a un destino de la Nave Espacial «Starship» del programa de televisión Viaje a las Estrellas, y el IMSAI 8080, formando la base para las máquinas que ejecutaban el sistema operativo CP/M-80. Los fanáticos de las computadoras podían comprar un equipo Altair por un precio (en aquel momento) de u$s395. En un periodo de pocos meses, se vendieron decenas de miles de estas PC.
1975: Motorola 6800
El Motorola MC6800, más conocido como 6800. Lanzado al mercado poco después del Intel 8080. Su nombre proviene de que contenía aproximadamente 6.800 transistores. Las primeras microcomputadoras de los años 1970 usaron el 6800 como procesador. Entre ellas se encuentran la SWTPC 6800, que fue la primera en usarlo, y la muy conocida Altair 680. Este microprocesador se utilizó profusamente como parte de un kit para el desarrollo de sistemas controladores en la industria. Partiendo del 6800 se crearon varios procesadores derivados, siendo uno de los más potentes el Motorola 6809
1976: El Z80
La compañía Zilog Inc. crea el Zilog Z80. Es un microprocesador de 8 bits construido en tecnología NMOS, y fue basado en el Intel 8080. Básicamente es una ampliación de éste, con lo que admite todas sus instrucciones. Un año después sale al mercado el primer computador que hace uso del Z80, el Tandy TRS-80 Model 1 provisto de un Z80 a 1,77 MHz y 4 KB de RAM. Es uno de los procesadores de más éxito del mercado, del cual se han producido numerosas versiones clónicas, y sigue siendo usado de forma extensiva en la actualidad en multitud de sistemas embebidos. La compañía Zilog fue fundada 1974 por Federico Faggin, quien fue diseñador jefe del microprocesador Intel 4004 y posteriormente del Intel 8080.
1978: Los Intel 8086 y 8088
Una venta realizada por Intel a la nueva división de computadoras personales de IBM, hizo que las PC de IBM dieran un gran golpe comercial con el nuevo producto con el 8088, el llamado IBM PC. El éxito del 8088 propulsó a Intel a la lista de las 500 mejores compañías, en la prestigiosa revista Fortune, y la misma nombró la empresa como uno de Los triunfos comerciales de los sesenta.
1982: El Intel 80286
El 80286, popularmente conocido como 286, fue el primer procesador de Intel que podría ejecutar todo el software escrito para su predecesor. Esta compatibilidad del software sigue siendo un sello de la familia de microprocesadores de Intel. Luego de 6 años de su introducción, había un estimado de 15 millones de PC basadas en el 286, instaladas alrededor del mundo.
1985: El Intel 80386
Este procesador Intel, popularmente llamado 386, se integró con 275000 transistores, más de 100 veces tantos como en el original 4004. El 386 añadió una arquitectura de 32 bits, con capacidad para multitarea y una unidad de traslación de páginas, lo que hizo mucho más sencillo implementar sistemas operativos que usaran memoria virtual.
1985: El VAX 78032
El microprocesador VAX 78032 (también conocido como DC333), es de único chip y de 32 bits, y fue desarrollado y fabricado por Digital Equipment Corporation (DEC); instalado en los equipos MicroVAX II, en conjunto con su ship coprocesador de coma flotante separado, el 78132, tenían una potencia cercana al 90% de la que podía entregar el minicomputador VAX 11/780 que fuera presentado en 1977. Este microprocesador contenía 125000 transistores, fue fabricado en tecnologóa ZMOS de DEC. Los sistemas VAX y los basados en este procesador fueron los preferidos por la comunidad científica y de ingeniería durante la década del 1980.
1989: El Intel 80486
La generación 486 realmente significó contar con una computadora personal de prestaciones avanzadas, entre ellas un conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante o FPU, una unidad de interfaz de bus mejorada y una memoria caché unificada, todo ello integrado en el propio chip del microprocesador. Estas mejoras hicieron que los i486 fueran el doble de rápidos que el par i386 – i387 operando a la misma frecuencia de reloj. El procesador Intel 486 fue el primero en ofrecer un coprocesador matemático o FPU integrado; con él que se aceleraron notablemente las operaciones de cálculo.
1991: El AMD AMx86
Procesadores fabricados por AMD 100% compatible con los códigos de Intel de ese momento, llamados «clones» de Intel, llegaron incluso a superar la frecuencia de reloj de los procesadores de Intel y a precios significativamente menores. Aquí se incluyen las series Am286, Am386, Am486 y Am586.
1993: PowerPC 601
Es un procesador de tecnología RISC de 32 bits, en 50 y 66MHz. En su diseño utilizaron la interfaz de bus del Motorola 88110. En 1991, IBM busca una alianza con Apple y Motorola para impulsar la creación de este microprocesador, surge la alianza AIM (Apple, IBM y Motorola) cuyo objetivo fue quitar el dominio que Microsoft e Intel tenían en sistemas basados en los 80386 y 80486. PowerPC es el nombre original de la familia de procesadores de arquitectura de tipo RISC, que fue desarrollada por la alianza AIM ( Apple, Ibm , Motorola ) Los procesadores de esta familia son utilizados principalmente en computadores Macintosh de Apple Computer y su alto rendimiento se debe fuertemente a su arquitectura tipo RISC.
1993: El Intel Pentium
El microprocesador de Pentium poseía una arquitectura capaz de ejecutar dos operaciones a la vez, gracias a sus dos pipeline de datos de 32bits cada uno, uno equivalente al 486DX(u) y el otro equivalente a 486SX(u). Además, estaba dotado de un bus de datos de 64 bits, y permitía un acceso a memoria de 64 bits (aunque el procesador seguía manteniendo compatibilidad de 32 bits para las operaciones internas, y los registros también eran de 32 bits). Las versiones que incluían instrucciones MMX no sólo brindaban al usuario un más eficiente manejo de aplicaciones multimedia, como por ejemplo, la lectura de películas en DVD, sino que también se ofrecían en velocidades de hasta 233 MHz. Se incluyó una versión de 200 MHz y la más básica trabajaba a alrededor de 166 MHz de frecuencia de reloj. El nombre Pentium, se mencionó en las historietas y en charlas de la televisión a diario, en realidad se volvió una palabra muy popular poco después de su introducción.
1994: EL PowerPC 620
En este año IBM y Motorola desarrollan el primer prototipo del procesador PowerPC de 64 bit[2], la implementación más avanzada de la arquitectura PowerPC, que estuvo disponible al año próximo. El 620 fue diseñado para su utilización en servidores, y especialmente optimizado para usarlo en configuraciones de cuatro y hasta ocho procesadores en servidores de aplicaciones de base de datos y vídeo. Este procesador incorpora siete millones de transistores y corre a 133 MHz. Es ofrecido como un puente de migración para aquellos usuarios que quieren utilizar aplicaciones de 64 bits, sin tener que renunciar a ejecutar aplicaciones de 32 bits.
1995: EL Intel Pentium Pro
Lanzado al mercado para el otoño de 1995, el procesador Pentium Pro (profesional) se diseñó con una arquitectura de 32 bits. Se usó en servidores y los programas y aplicaciones para estaciones de trabajo (de redes) impulsaron rápidamente su integración en las computadoras. El rendimiento del código de 32 bits era excelente, pero el Pentium Pro a menudo era más lento que un Pentium cuando ejecutaba código o sistemas operativos de 16 bits. El procesador Pentium Pro estaba compuesto por alrededor de 5,5 millones de transistores.
1996: El AMD K5
Habiendo abandonado los clones, AMD fabricada con tecnologías análogas a Intel. AMD sacó al mercado su primer procesador propio, el K5, rival del Pentium. La arquitectura RISC86 del AMD K5 era más semejante a la arquitectura del Intel Pentium Pro que a la del Pentium. El K5 es internamente un procesador RISC con una Unidad x86- decodificadora, transforma todos los comandos x86 (de la aplicación en curso) en comandos RISC. Este principio se usa hasta hoy en todas las CPU x86.
En la mayoría de los aspectos era superior el K5 al Pentium, incluso de inferior precio, sin embargo AMD tenía poca experiencia en el desarrollo de microprocesadores y los diferentes hitos de producción marcados se fueron superando con poco éxito, se retrasó 1 año de su salida al mercado, a razón de ello sus frecuencias de trabajo eran inferiores a las de la competencia, y por tanto, los fabricantes de PC dieron por sentado que era inferior.
1996: Los AMD K6 y AMD K6-2
Con el K6, AMD no sólo consiguió hacerle seriamente la competencia a los Pentium MMX de Intel, sino que además amargó lo que de otra forma hubiese sido un plácido dominio del mercado, ofreciendo un procesador casi a la altura del Pentium II pero por un precio muy inferior. En cálculos en coma flotante, el K6 también quedó por debajo del Pentium II, pero por encima del Pentium MMX y del Pro. El K6 contó con una gama que va desde los 166 hasta los más de 500 Mhz y con el juego de instrucciones MMX, que ya se han convertido en estándares.
Más adelante se lanzó una mejora de los K6, los K6-2 de 250 nanómetros, para seguir compitiendo con los Pentium II, siendo éste último superior en tareas de coma flotante, pero inferior en tareas de uso general. Se introduce un juego de instrucciones SIMD denominado 3DNow!
1997: El Intel Pentium II
Un procesador de 7,5 millones de transistores, se busca entre los cambios fundamentales con respecto a su predecesor, mejorar el rendimiento en la ejecución de código de 16 bits, añadir el conjunto de instrucciones MMX y eliminar la memoria caché de segundo nivel del núcleo del procesador, colocándola en una tarjeta de circuito impreso junto a éste. Gracias al nuevo diseño de este procesador, los usuarios de PC pueden capturar, revisar y compartir fotografías digitales con amigos y familia vía Internet; revisar y agregar texto, música y otros; con una línea telefónica; el enviar vídeo a través de las líneas normales del teléfono mediante Internet se convierte en algo cotidiano.
1998: El Intel Pentium II Xeon
Los procesadores Pentium II Xeon se diseñan para cumplir con los requisitos de desempeño en computadoras de medio-rango, servidores más potentes y estaciones de trabajo (workstations). Consistente con la estrategia de Intel para diseñar productos de procesadores con el objetivo de llenar segmentos de los mercados específicos, el procesador Pentium II Xeon ofrece innovaciones técnicas diseñadas para las estaciones de trabajo y servidores que utilizan aplicaciones comerciales exigentes, como servicios de Internet, almacenamiento de datos corporativos, creaciones digitales y otros.
1999: El Intel Celeron
Continuando la estrategia, Intel, en el desarrollo de procesadores para los segmentos del mercado específicos, el procesador Celeron es el nombre que lleva la línea de de bajo costo de Intel. El objetivo fue poder, mediante ésta segunda marca, penetrar en los mercados impedidos a los Pentium, de mayor rendimiento y precio. Se diseña para el añadir valor al segmento del mercado de los PC. Proporcionó a los consumidores una gran actuación a un bajo coste, y entregó un desempeño destacado para usos como juegos y el software educativo.
1999: El AMD Athlon K7 (Classic y Thunderbird)
Procesador totalmente compatible con la arquitectura x86. Internamente el Athlon es un rediseño de su antecesor, pero se le mejoró substancialmente el sistema de coma flotante (ahora con 3 unidades de coma flotante que pueden trabajar simultáneamente) y se le incrementó la memoria caché de primer nivel (L1) a 128 KiB (64 KiB para datos y 64 KiB para instrucciones). Además incluye 512 KiB de caché de segundo nivel (L2). El resultado fue el procesador x86 más potente del momento.
El procesador Athlon con núcleo Thunderbird apareció como la evolución del Athlon Classic. Al igual que su predecesor, también se basa en la arquitectura x86 y usa el bus EV6. El proceso de fabricación usado para todos estos microprocesadores es de 180 nanómetros. El Athlon Thunderbird consolidó a AMD como la segunda mayor compañía de fabricación de microprocesadores, ya que gracias a su excelente rendimiento (superando siempre al Pentium III y a los primeros Pentium IV de Intel a la misma frecuencia de reloj) y bajo precio, la hicieron muy popular tanto entre los entendidos como en los iniciados en la informática.
1999: El Intel Pentium III
El procesador Pentium III ofrece 70 nuevas instrucciones Internet Streaming, las extensiones de SIMD que refuerzan dramáticamente el desempeño con imágenes avanzadas, 3D, añadiendo una mejor calidad de audio, video y desempeño en aplicaciones de reconocimiento de voz. Fue diseñado para reforzar el área del desempeño en el Internet, le permite a los usuarios hacer cosas, tales como, navegar a través de páginas pesadas (con muchos gráficos), tiendas virtuales y transmitir archivos video de alta calidad. El procesador se integra con 9,5 millones de transistores, y se introdujo usando en él tecnología 250 nanómetros.
1999: El Intel Pentium III Xeon
El procesador Pentium III Xeon amplía las fortalezas de Intel en cuanto a las estaciones de trabajo (workstation) y segmentos de mercado de servidores, y añade una actuación mejorada en las aplicaciones del comercio electrónico e informática comercial avanzada. Los procesadores incorporan mejoras que refuerzan el procesamiento multimedia, particularmente las aplicaciones de vídeo. La tecnología del procesador III Xeon acelera la transmisión de información a través del bus del sistema al procesador, mejorando el desempeño significativamente. Se diseña pensando principalmente en los sistemas con configuraciones de multiprocesador.
2000: EL Intel Pentium 4
Este es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86 y fabricado por Intel. Es el primero con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro. Se estrenó la arquitectura NetBurst, la cual no daba mejoras considerables respecto a la anterior P6. Intel sacrificó el rendimiento de cada ciclo para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo y una mejora en las instrucciones SSE.
2001: El AMD Athlon XP
Cuando Intel sacó el Pentium 4 a 1,7 GHz en abril de 2001 se vio que el Athlon Thunderbird no estaba a su nivel. Además no era práctico para el overclocking, entonces para seguir estando a la cabeza en cuanto a rendimiento de los procesadores x86, AMD tuvo que diseñar un nuevo núcleo, y sacó el Athlon XP. Este compatibilizaba las instrucciones SSE y las 3DNow! Entre las mejoras respecto al Thunderbird se puede mencionar la prerrecuperación de datos por hardware, conocida en inglés como prefetch, y el aumento de las entradas TLB, de 24 a 32.
2004: El Intel Pentium 4 (Prescott)
A principios de febrero de 2004, Intel introdujo una nueva versión de Pentium 4 denominada 'Prescott'. Primero se utilizó en su manufactura un proceso de fabricación de 90 nm y luego se cambió a 65nm. Su diferencia con los anteriores es que éstos poseen 1 MiB o 2 MiB de caché L2 y 16 KiB de caché L1 (el doble que los Northwood), prevención de ejecución, SpeedStep, C1E State, un HyperThreading mejorado, instrucciones SSE3, manejo de instrucciones AMD64, de 64 bits creadas por AMD, pero denominadas EM64T por Intel, sin embargo por graves problemas de temperatura y consumo, resultaron un fracaso frente a los Athlon 64.
2004: El AMD Athlon 64
El AMD Athlon 64 es un microprocesador x86 de octava generación que implementa el conjunto de instrucciones AMD64, que fueron introducidas con el procesador Opteron. El Athlon 64 presenta un controlador de memoria en el propio circuito integrado del microprocesador y otras mejoras de arquitectura que le dan un mejor rendimiento que los anteriores Athlon y que el Athlon XP funcionando a la misma velocidad, incluso ejecutando código heredado de 32 bits.
El Athlon 64 también presenta una tecnología de reducción de la velocidad del procesador llamada Cool'n'Quiet,: cuando el usuario está ejecutando aplicaciones que requieren poco uso del procesador, baja la velocidad del mismo y su tensión se reduce.
2006: EL Intel Core Duo
Intel lanzó ésta gama de procesadores de doble núcleo y CPUs 2×2 MCM (módulo Multi-Chip) de cuatro núcleos con el conjunto de instrucciones x86-64, basado en el la nueva arquitectura Core de Intel. La microarquitectura Core regresó a velocidades de CPU bajas y mejoró el uso del procesador de ambos ciclos de velocidad y energía comparados con anteriores NetBurst de los CPU Pentium 4/D2. La microarquitectura Core provee etapas de decodificación, unidades de ejecución, caché y buses más eficientes, reduciendo el consumo de energía de CPU Core 2, mientras se incrementa la capacidad de procesamiento. Los CPU de Intel han variado muy bruscamente en consumo de energía de acuerdo a velocidad de procesador, arquitectura y procesos de semiconductor, mostrado en las tablas de disipación de energía del CPU. Esta gama de procesadores fueron fabricados de 65 a 45 nanómetros.
2007: El AMD Phenom
Phenom fue el nombre dado por Advanced Micro Devices (AMD) a la primera generación de procesadores de tres y cuatro núcleos basados en la microarquitectura K10. Como característica común todos los Phenom tienen tecnología de 65 nanómetros lograda a través de tecnología de fabricación Silicon on insulator (SOI). No obstante, Intel, ya se encontraba fabricando mediante la más avanzada tecnología de proceso de 45 nm en 2008. Los procesadores Phenom están diseñados para facilitar el uso inteligente de energía y recursos del sistema, listos para la virtualización, generando un óptimo rendimiento por vatio. Todas las CPU Phenom poseen características tales como controlador de memoria DDR2 integrado, tecnología HyperTransport y unidades de coma flotante de 128 bits, para incrementar la velocidad y el rendimiento de los cálculos de coma flotante. La arquitectura Direct Connect asegura que los cuatro núcleos tengan un óptimo acceso al controlador integrado de memoria, logrando un ancho de banda de 16 Gb/s para intercomunicación de los núcleos del microprocesador y la tecnología HyperTransport, de manera que las escalas de rendimiento mejoren con el número de núcleos.
Tiene caché L3 compartida para un acceso más rápido a los datos (y así no depende tanto del tiempo de latencia de la RAM), además de compatibilidad de infraestructura de los zócalos AM2, AM2+ y AM3 para permitir un camino de actualización sin sobresaltos. A pesar de todo, no llegaron a igualar el rendimiento de la serie Core 2 Duo.
2008: El Intel Core Nehalem
Intel Core i7 es una familia de procesadores de cuatro núcleos de la arquitectura Intel x86-64. Los Core i7 son los primeros procesadores que usan la micro arquitectura Nehalem de Intel y es el sucesor de la familia Intel Core 2. FSB es reemplazado por la interfaz QuickPath en i7 e i5 (zócalo 1366), y sustituido a su vez en i7, i5 e i3 (zócalo 1156) por el DMI eliminado el northBrige e implementando puertos PCI Express directamente. Memoria de tres canales (ancho de datos de 192 bits): cada canal puede soportar una o dos memorias DIMM DDR3. Las placa base compatibles con Core i7 tienen cuatro (3+1) o seis ranuras DIMM en lugar de dos o cuatro, y las DIMMs deben ser instaladas en grupos de tres, no dos. El Hyperthreading fue reimplementado creando núcleos lógicos. Está fabricado a arquitecturas de 45 nm y 32 nm y posee 731 millones de transistores su versión más potente. Se volvió a usar frecuencias altas, aunque a contrapartida los consumos se dispararon.
2008: Los AMD Phenom II y Athlon II
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