Evolución de los microprocesadores

HARDWARE
En la informática, la codificación de la información se realiza mediante los dígitos: 0 y 1, por lo que se conoce
como codificación binaria. Se utilizan sólo estos dos números porque todos los dispositivos de un ordenador
trabajan con dos estados únicos: activado o desactivado.
Sistemas de numeración
El más frecuente es el decimal, que utiliza diez símbolos o dígitos (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,9), otorgándole a
cada unos de ellos un valor según la posición que ocupe.
Otro sistema de numeración es el binario. Este utiliza solo dos dígitos: 0 y 1, que tienen distinto valor según la
posición que ocupan.
Para pasar un número del sistema decimal al binario basta con realizar divisiones por 2 y colocar los restos
obtenidos en cada división y el cociente de la última, empezando por este último.
Código ASCII
El código ASCII es el código de caracteres más utilizado. Estos códigos se utilizan para poder nombrar en
codificación binaria todas las letras, símbolos, números, etc. El código ASCII asigna a cada carácter un
número decimal comprendido entre el 0 y el 255.
Medidas de información
La unidad más pequeña corresponde a un dígito binario, y es el bit. Al conjunto de 8 bits se le denomina byte.
Algunos múltiplos del byte son: Kilobyte (1024 bytes), Megabyte (1024 Kilobytes), Gigabyte (1024
Megabytes).
Arquitectura de ordenadores
Un ordenador esta compuesto por hardware y software. Se denomina hardware al conjunto de dispositivos
físicos que integran el ordenador y software al conjunto de instrucciones que dirigen a los distintos
componentes del ordenador para que realice las distintas tareas.
Lo más importante del ordenador es la CPU (unidad central de proceso), es el que procesa los datos. La
memoria se encarga de almacenarlos y los periféricos permiten el intercambio de información con el exterior.
La información circula por canales llamados buses.
La placa base, actúa de plataforma, en las que se conectan las ranuras de expansión y en estas a su vez las
tarjetas de expansión, que sirven para colocar tarjetas de vídeo, sonido, etc.
El chipset y el microprocesador
El chipset es un conjunto de chips situados en la placa base. Es un elemento fundamental ya que se encarga de
tareas como la gestión de los periféricos externos y del control de la transferencia de datos entre la CPU y la
memoria.
El microprocesador es el cerebro del ordenador. Es un chip, un tipo de componente electrónico en cuyo
interior existen miles de elementos llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que
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tenga encomendado el chip. Suelen tener forma de cuadrado o rectángulo y van o bien en el socket o soldados
a la placa base. La velocidad de un micro se mide en megahertzios (MHz) o gigahertzios Distinguimos 4
partes:
• Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su deterioro y
permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplarán al socket o a la placa base.
• Memoria caché: memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que serán
utilizados en próximas operaciones.
• Coprocesador matemático: más conocido como FPU (unidad de coma flotante). Parte del micro
especializada en esa clase de cálculos matemáticos; antiguamente estaba en el exterior del micro, en
otro chip.
• Resto del micro
EVOLUCION DE LOS MICROPOCESADORES
INTEL
Han pasado más de 25 años desde que Intel diseñara el primer microprocesador, siendo la compañía pionera
en el campo de la fabricación de estos productos, y que actualmente cuenta con más del 90 por ciento del
mercado. Un tiempo en el que todo ha cambiado enormemente, y en el que desde aquel 4004 hasta el actual
Pentium IV hemos visto pasar varias generaciones de máquinas que nos han entretenido y nos han ayudado en
el trabajo diario.
LOS PRIMEROS MICROPROCESADORES
En 1971, Intel sacó el primer procesador, con un ancho de bus de 4 bits y unos 100 Khz. de velocidad. El
segundo procesador de Intel salió un año después del 4004, se trataba del 8008, que ya trabajaba a 8 bits.
En 1978 había ya un microprocesador de 16 bits, el 8086, con velocidades de 5, 8 y 10 MHz
El sucesor al 8086 fue el 8088 fue desarrollado entre 1.979 y Agosto de 1981.Era una versión mejorada del
microprocesador 8086 de Intel de 16 bit pero con un bus de 8 bit. Este se convirtió en el procesador de los
IBM PC. El otro cambio que se produjo fue la reducción del tamaño. Las características técnicas eran: reloj
inicial de 4.7Mhz y la posibilidad de direccionamiento de hasta 1MB de memoria.
El 8087 fue el primer co−procesador de Intel diseñado para funcionar en paralelo de los procesadores 8088 y
8086. Este procesador admitía 60 nuevas instrucciones. El hecho de que convivieran el 8087 y 8086/88, hacía
que se pudieran repartir las tareas y que funcionaran al mismo tiempo sin que uno de ellos tuviese que esperar
a que el otro acabase de ejecutar una instrucción. Este microprocesador de 16 bits apareció en febrero de
1982, disponía de 134000 transistores CMOS y una velocidad de reloj de 10Mhz.
El microprocesador Intel 80286 se caracterizaba por poseer dos modos de funcionamiento completamente
diferenciados: el modo real en el que se encuentra nada más ser conectado a la corriente y el modo protegido
en el que adquiere capacidad de proceso multitarea y almacenamiento en memoria virtual. El 80286 tiene un
bus de datos de 16 bits, un bus de direcciones de 24 bits; posee 25 instrucciones más que el 8086 y admite 8
modos de direccionamiento. En modo virtual permite direccional hasta 1 Gigabyte. Las frecuencias de trabajo
típicas son de 12 y 16 MHz, aunque existen versiones a 20 y 25 MHz.
El 80386 aparece en 1985. Se amplían los buses de datos, el número de líneas de las direcciones y el tamaño
de los registros a 32bits. Esta ampliación supone un incremento en la memoria RAM, que puede direccional
4Gb. El 80386 posee 2.750.000 transistores CMOS y trabaja con un reloj de 16 a 33MHz.
Los Intel 80486 son una familia de microprocesadores de 32 bits con arquitectura x86 diseñados por Intel en
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1989. Los 80486 son muy similares a sus predecesores. Las velocidades de reloj típicas para los 486 eran de
16 a 75 MHz. El microprocesador 80486 estaba compuesto por 1200000 transistores CMOS.
PENTIUM Y PENTIUM PRO
La quinta generación de microprocesadores Intel tomó el nombre de Pentium. Aparecido en marzo de 1993 en
frecuencias de trabajo de 60 y 66 MHz llega a ser cinco veces más potente que un 80486 a 33 MHz.
Posteriormente aparecieron procesadores de esta primera generación a 75, 90, 100 y 133 MHz en la versión
Pentium Pro (1995) que llego a los 200 MHz. El Pentium tiene dos unidades de ejecución, puede ejecutar dos
instrucciones por ciclo de reloj, ya que también tiene dos unidades aritmético−lógicas.
PENTIUM II
El Pentium II es un microprocesador con arquitectura x86 diseñado por Intel, introducido en el mercado en
mayo de 1997. Esta basado en una versión modificada del núcleo P6, usado por primera vez en el Intel
Pentium Pro. Los cambios fundamentales respecto a éste último fueron 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. El Pentium II se
comercializó en versiones que funcionaban a una frecuencia de reloj de entre 233 y 450 MHz. La velocidad de
bus era originalmente de 66 MHz, pero en las versiones a partir de los 333 MHz se aumentó a 100 MHz.
Posee 32 KB de memoria caché de primer nivel. La caché de segundo nivel es de 512 KB.
PENTIUM III
El Pentium III es un microprocesador de arquitectura i686 fabricado por Intel. Fue lanzado el 26 de febrero de
1999. Las primeras versiones eran muy similares al Pentium II. Al igual que con el Pentium II, existía una
versión Celeron de bajo presupuesto y una versión Xeon.
Existen tres versiones de Pentium III: Katmai, Coppermine y Tualatin.
Katmai
La primera versión era muy similar al Pentium. Se había mejorado el controlador del caché L1, lo cual
aumentaba ligeramente el desempeño. Los primeros modelos tenían velocidades de 450 y 500 MHz. Más
tarde se introdujo el modelo de 550 MHz y posteriormente la de 600 MHz.
Coppermine
Esta versión tenía memoria caché L2 de 256 KB integrada, lo cual mejoró significativamente el rendimiento
al compararse con Katmai. Primero se empezaron a vender los microprocesadores desde 500 a 733 MHz. Más
tarde Intel lanzó los modelos operando de 750 a 1000 MHz.
Tualatin
De esta versión salieron modelos con 512 KB de caché L2 (llamados PentiumIII−S). La Serie III−S estaba
enfocada al mercado de servidores. Entre el 2001 y 2002, Intel introdujo microprocesadores Tualatin a
velocidades de 1,13, 1,2, 1,26 y 1,4 GHz. Para evitar que la gama Pentium compitiese con los Celeron, no se
produjeron más allá de 1,4 Ghz, aunque el diseño se usó luego para hacer Pentium M de hasta 1,7 GHz.
PENTIUM IV
El Pentium 4 es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86 y manufacturado por
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Intel. Es el primer microprocesador con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro de 1995. Al
igual que los demás procesadores de Intel, el Pentium 4 se comercializa en una versión para equipos de bajo
presupuesto (Celeron) y una orientada a servidores de gama alta (Xeon). Las distintas versiones son:
Willamette, Northwood, Extreme Edition y Prescott.
Willamette
Willamette, la primera versión del Pentium 4. A principios del 2001, salieron a la venta los modelos de 1,6,
1,7 y 1,8 GHz, y en agosto, los modelos de 1,9 y 2,0 Ghz. El Willamette de 2,0 GHz fue el primer Pentium 4
que puso en duda el liderazgo en rendimiento, que hasta ese momento estaba liderado indiscutiblemente por la
línea Thunderbird de AMD.
Northwood
En octubre de 2001, el Athlon XP reconquistó el liderazgo en la velocidad de los procesadores, pero en enero
de 2002 Intel lanzó al mercado los nuevos Northwood de 2,0 y 2,2 GHz. Los Pentium IV entre 2,4 y 2,8 GHz
fueron los más veloces del mercado. Un Pentium 4 de 2,4 GHz fue introducido en abril de 2002, uno de 2,53
GHz en mayo. En agosto los modelos de 2,6 y 2,8 GHz, y en noviembre la versión de 3,06 GHz. Este último
soporta Hyper Threading, una tecnología que permite al sistema operativo trabajar como si la máquina tuviese
dos procesadores. La versión final de los Northwood fue de 3,4 Ghz.
Extreme Edition
En septiembre de 2003, Intel anunció la edición extrema (Extreme Edition) del Pentium 4, apenas sobre una
semana antes del lanzamiento del Athlon 64, y el Athlon 64 FX. El diseño era idéntico al Pentium 4, pero se
diferenciaba por tener 2 MB adicionales de Memoria caché L3.
Prescott
Aparecieron en febrero de 2004. Se hicieron significativos cambios en la arquitectura del microprocesador,
por lo cual muchos pensaron que Intel lo promocionaría como Pentium V. A pesar de que un Prescott
funcionando a la misma velocidad que un Northwood rinde menos, la renovada arquitectura del Prescott
permite alcanzar mayores velocidades y el overclock es más viable. El modelo de 3,8 GHz es el más veloz de
los que hasta ahora han entrado en el mercado.
INTEL CELERON
Celeron es el nombre que lleva la línea de procesadores de bajo costo de Intel. El objetivo era poder, mediante
esta segunda marca, penetrar en los mercados que no podían acceder a los procesadores Pentium, de mayor
rendimiento pero también más caros. El primer Celeron fue lanzado en 1998, y estaba basado en el Pentium
II. Posteriormente, salieron modelos basados en las tecnologías Pentium III y Pentium IV. Los procesadores
Celeron se dividen en dos grandes clases y a su vez en varias subclases. Estas dos clases son:
− P6: Basada en los procesadores Pentium II y Pentium III: Covington, Mendocino, Coppermine, Tualatin,
Banias, Dotan, Shelton
− Netburst: Basada en los procesadores Pentium IV: Willamette, Northwood, Celeron D (Prescott 256)
AMD
Advanced Micro Devices, Inc. (AMD) es la segunda compañía mundial productora de microprocesadores
(detrás de Intel) y uno de los más importantes fabricantes de memoria flash y otros dispositivos
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Semiconductores. Fue fundada en 1969 y su central está situada en Sunnyvale, California.
♦ 80286, 80386, AM486
En 1991 AMD lanza el Am386, su clón del procesador Intel 80386. Luego, en 1993 llegó Am486 que, al igual
que su antecesor se vendió a un precio significativamente menor que las versiones de Intel. Un acuerdo entre
las dos empresas permitió a AMD producir y vender microprocesadores con microcódigo de Intel 286, 386, y
486.
♦ K5
El primer procesador completamente propio de AMD, fue lanzado en 1995. La "K" hacía referencia a
"Kryptonite". Estaba pensado para competir directamente con el micro Intel Pentium, puesto al público ya en
1993 pero a nivel de arquitectura tenía mas en común con el recién lanzado Pentium Pro que con Pentium.
Concretamente, K5 no igualaba el rendimiento de 6x86 de los Pentium. Como punto a favor puede
mencionarse que no tenía los problemas de compatibilidad de 6x86, y no se calentaba tanto como aquel.
♦ K6
En 1996 AMD lanzó el K6. Fue construido compatible pin a pin con Intel Pentium, de modo que podía ser
utilizado en las populares placas base con zócalo "Socket 7". En enero de 1999, tuvo lugar el último
lanzamiento de la serie K6−x, el K6−III de 450MHz. El procesador K6 se acercó mucho al rendimiento de
Intel, pero no llegó a superarlo. Intel respondió a los precios bajos de AMD con su versión de "bajo
presupuesto" de Pentium, los procesadores Celeron. Y aunque estos no fueron tan populares como Intel
esperaba, acorralaron a AMD en el sector del mercado de "ganancias pequeñas".
♦ Athlon / K7
En agosto de 1999 AMD lanza el procesador Athlon (K7). Athlon tuvo una micro arquitectura de avanzada,
centrada en el rendimiento general del sistema.
La empresa anunció procesadores Athlon de 900Mhz y 1GHz en marzo de 2000. En el mismo mes Intel
anunció precipitadamente su Pentium de 1GHz, pero no fue capaz de distribuirlos en cantidad.
♦ AMD64 / K8
K8 es una revisión mayor de la arquitectura K7, cuya mejora más notable es el agregado de extensiones de 64
bit sobre el conjunto de instrucciones x86. Esto es importante para AMD puesto que marca un intento de
definir el estándar x86, en vez de seguir los estándares marcados por Intel.
LA TECNOLOGÍA DE LOS 64 BITS
AMD fue la primera compañía en sacar al mercado procesadores de 64 bits. Aunque actualmente Intel
también dispone de microprocesadores con esta tecnología.
Hasta hace unos años, no existían procesadores para ordenadores personales con esta tecnología. Los
procesadores más antiguos transmitían todos la información a 32 bits en lugar de 64 bits. Todo esto significa
que si un programa utiliza estas instrucciones, puede mover datos de memoria a CPU más rápido, porque en
lugar de mover 32 bits mueve 64, con lo que se benefician las aplicaciones que tengan que mover datos de
memoria a memoria.
Para los procesadores de 64 bits, esto significa que pueden trabajar el doble de información en el mismo ciclo
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de reloj, pueden acceder a mayor capacidad de memoria y procesar archivos más grandes. Actualmente, un
CPU de 32 bits puede controlar 4 GB de memoria en el caso de los procesadores de Intel y AMD, y 2 GB para
los Apple (IBM); mientras que un procesador de 64 bits tiene la capacidad de controlar 16 exabytes de
memoria, es decir, 16 mil millones de GB, una cantidad bastante sorprendente.
PROCESADORES DOBLE NÚCLEO
La tecnología de Doble Núcleo que se implementa en los microprocesadores fue desarrollada e implementada
por Intel en su modelo Pentium D.Gracias a esta tecnología se puede tener en un solo procesador dos núcleos
que actúan como si fueran dos procesadores, permitiendo al sistema operativo trabajar en multiproceso.
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