Microprocesadores - Sistemas Integrados Actualizados SIA

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El Microprocesador
MICROPROCESADOR
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 una computadora u ordenador; a modo de ilustración,
se le suele asociar por analogía como el "cerebro" de una computadora.
El procesador es un circuito integrado constituido por millones de componentes
electrónicos integrados. Constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de
un PC catalogado como microcomputador.
Desde el punto de vista funcional es, básicamente, el encargado de realizar toda operación aritmético-lógica, de control
y de comunicación con el resto de los componentes integrados que conforman un PC, siguiendo el modelo base de Von
Neumann. También es el principal encargado de ejecutar los programas, sean de usuario o de sistema; sólo ejecuta
instrucciones programadas a muy bajo nivel, realizando operaciones elementales, básicamente, las aritméticas y lógicas,
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 y una unidad
aritmético lógica (ALU), aunque actualmente todo microprocesador también incluye una unidad de cálculo en coma
flotante, (también conocida como "co-procesador matemático"), que permite operaciones por hardware con números
decimales, elevando por ende notablemente la eficiencia que proporciona sólo la ALU con el cálculo indirecto a través de
los clásicos números enteros.
El microprocesador está conectado, generalmente, mediante un zócalo específico a la placa base. Normalmente para su
correcto y estable funcionamiento, se le adosa 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
fuerzan la expulsión del calor absorbido por el disipador; entre éste último y la cápsula del microprocesador suele
colocarse pasta térmica para mejorar la conductividad térmica. 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 "velocidad" del microprocesador suele medirse por la cantidad de operaciones por ciclo de reloj que puede realizar y
en los ciclos por segundo que este último desarrolla, o también en MIPS. Está basada en la denominada frecuencia de
reloj (oscilador). La frecuencia de reloj se mide hercios, pero dada su elevada cifra se utilizan múltiplos, como el
megahercio o el gigahercio.
Un computador 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.
Estos últimos años ha existido una tendencia de integrar el mayor número de elementos de la PC dentro del propio
procesador, aumentando así su eficiencia energética y su rendimiento. Una de las primeras integraciones, fue introducir
la unidad de coma flotante dentro del encapsulado, que anteriormente era un componente aparte y opcional situado
también en la placa base, luego se introdujo también el controlador de memoria, y más tarde un procesador gráfico
dentro de la misma cámara, aunque no dentro del mismo encapsulado. Posteriormente se llegaron a integrar
completamente en el mismo encapsulado (die).
Respecto a esto último, compañías tales como Intel ya planean integrar el puente sur dentro del microprocesador,
eliminando completamente ambos circuitos auxiliares de la placa.
También la tendencia general, más allá del mercado del PC, es integrar varios componentes en un mismo chip para
dispositivos tales como Tablet PC, teléfonos móviles, videoconsolas portátiles, etc. A estos circuitos integrados "todo en
uno" se los conoce como system on a chip; por ejemplo nVidia Tegra o Samsung Hummingbird, ambos integran
microprocesador, unidad de procesamiento gráfico y controlador de memoria dentro de un mismo circuito integrado.
Funcionamiento
Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios
registros, una unidad de control, una unidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una
unidad en coma flotante.
Ing. Jesús René Canchala
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El Microprocesador
El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la
memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:






PreFetch, pre lectura de la instrucción desde la memoria principal.
Fetch, envío de la instrucción al decodificador
Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.
Lectura de operandos (si los hay).
Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.
Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.
Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y
concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y
nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste
temporal. El microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de
generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la
actualidad, genera miles de MHz. Un microprocesador es un sistema abierto con el que puede construirse un
computador con las características que se desee acoplándole los módulos necesarios.
Rendimiento
El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace pocos años se creía que la frecuencia
de reloj era una medida precisa, pero ese mito, conocido como "mito de los megahertzios" se ha visto desvirtuado por el
hecho de que los procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su potencia de cómputo.
Durante los últimos años esa frecuencia se ha mantenido en el rango de los 1,5 GHz a 4 GHz, dando como resultado
procesadores con capacidades de proceso mayores comparados con los primeros que alcanzaron esos valores. Además
la tendencia es a incorporar más núcleos dentro de un mismo encapsulado para aumentar el rendimiento por medio de
una computación paralela, de manera que la velocidad de reloj es un indicador menos fiable aún.
Medir el rendimiento con la frecuencia es válido únicamente entre procesadores con arquitecturas muy similares o
iguales, de manera que su funcionamiento interno sea el mismo: en ese caso la frecuencia es un índice de comparación
válido. Dentro de una familia de procesadores es común encontrar distintas opciones en cuanto a frecuencias de reloj,
debido a que no todos los chip de silicio tienen los mismos límites de funcionamiento: son probados a distintas
frecuencias, hasta que muestran signos de inestabilidad, entonces se clasifican de acuerdo al resultado de las pruebas.
Esto se podría reducir en que los procesadores son fabricados por lotes con diferentes estructuras internas atendiendo a
gamas y extras como podría ser una memoria caché de diferente tamaño, aunque no siempre es así y las gamas altas
difieren muchísimo más de las bajas que simplemente de su memoria caché. Después de obtener los lotes según su
gama, se someten a procesos en un banco de pruebas, y según su soporte a las temperaturas o que vaya mostrando
signos de inestabilidad, se le adjudica una frecuencia, con la que vendrá programado de serie, pero con prácticas de
overclock se le puede incrementar
La capacidad de un procesador depende fuertemente de los componentes restantes del sistema, sobre todo del chipset,
de la memoria RAM y del software. Pero obviando esas características puede tenerse una medida aproximada del
rendimiento de un procesador por medio de indicadores como la cantidad de operaciones de coma flotante por unidad
de tiempo FLOPS, o la cantidad de instrucciones por unidad de tiempo MIPS. Una medida exacta del rendimiento de un
procesador o de un sistema, es muy complicada debido a los múltiples factores involucrados en la computación de un
problema, por lo general las pruebas no son concluyentes entre sistemas de la misma generación.
Arquitectura
El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital. En otras palabras, el microprocesador es
como la computadora digital porque ambos realizan cálculos bajo un programa de control. Consiguientemente, la
historia de la computadora digital nos ayudará a entender el microprocesador. El microprocesador hizo posible la
fabricación de potentes calculadoras y de muchos otros productos. El microprocesador utiliza el mismo tipo de lógica que
es usado en la unidad procesadora central (CPU) de una computadora digital. El microprocesador es algunas veces
llamado unidad microprocesadora (MPU). En otras palabras, el microprocesador es una unidad procesadora de datos. En
un microprocesador podemos diferenciar diversas partes:

Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir su deterioro (por
ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo
a su placa base.
Ing. Jesús René Canchala
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




Memoria cache: es una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que
predeciblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM
reduciendo el tiempo de espera. Por ejemplo: en una biblioteca, en lugar de estar buscando cierto libro a través
de un banco de ficheros de papel se utiliza la computadora, y gracias a la memoria cache, obtiene de manera
rápida la información. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada cache interna de primer nivel o
L1; es decir, la que está más cerca del micro, tanto que está encapsulada junto a él. Los micros más modernos
(Pentium III Coppermine, Athlon Thunderbird, etc.) incluyen también en su interior otro nivel de caché, más
grande aunque algo menos rápida, la caché de segundo nivel o L2 e incluso memoria caché de nivel 3, o L3.
Coprocesador matemático: o unidad de coma flotante. Que es la parte del micro especializada en esa clase
de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip. Esta parte esta
considerada como una parte "lógica" junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.
Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible
para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en cada procesador. Un grupo de registros esta
diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el
procesador pero que CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta y dos registros.
Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los
datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador las toma de ahí. La memoria es
una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de trabajo para el
procesador.
Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es parecido a una
línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita
comunicarse, tiene asignado un número de puerto que el procesador utiliza como un número de teléfono para
llamar al circuito o a partes especiales.
Fabricación
El proceso de fabricación de un microprocesador es muy complejo. Todo comienza con un buen puñado de arena
(compuesta básicamente de silicio), con la que se fabrica un monocristal de unos 20 x 150 centímetros. Para ello, se
funde el material en cuestión a alta temperatura (1.370 °C) y muy lentamente (10 a 40 mm por hora) se va formando
el cristal.
De este cristal, de cientos de kilos de peso, se cortan los extremos y la superficie exterior, de forma de obtener un
cilindro perfecto. Luego, el cilindro se corta en obleas de 10 micras de espesor, la décima parte del espesor de un
cabello humano, utilizando una sierra de diamante. De cada cilindro se obtienen miles de obleas, y de cada oblea se
fabricarán varios cientos de microprocesadores.
Silicio.
deposición de vapor.
Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasan por un
proceso llamado “annealing”, que consiste en someterlas a un calentamiento extremo para
remover cualquier defecto o impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Después de
una supervisión mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima
de micra, se recubren con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido mediante
De aquí en adelante, comienza el proceso del "dibujado" de los transistores que conformarán a cada microprocesador. A
pesar de ser muy complejo y preciso, básicamente consiste en la “impresión” de sucesivas máscaras sobre la oblea,
sucediéndose la deposición y eliminación de capas finísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores,
endurecidas mediante luz ultravioleta y atacada por ácidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la
impresión. Salvando las escalas, se trata de un proceso comparable al visto para la fabricación de circuitos impresos.
Después de cientos de pasos, entre los que se hallan la creación de sustrato, la oxidación, la litografía, el grabado, la
implantación iónica y la deposición de capas; se llega a un complejo "bocadillo" que contiene todos los circuitos
interconectados del microprocesador.
Un transistor construido en tecnología de 45 nanómetros tiene un ancho equivalente a unos 200 electrones. Eso da una
idea de la precisión absoluta que se necesita al momento de aplicar cada una de las máscaras utilizadas durante la
fabricación.
Una oblea de silicio grabada.
Los detalles de un microprocesador son tan pequeños y precisos que una única mota de polvo puede
destruir todo un grupo de circuitos. Las salas empleadas para la fabricación de microprocesadores se
denominan salas limpias, porque el aire de las mismas se somete a un filtrado exhaustivo y está
prácticamente libre de polvo. Las salas limpias más puras de la actualidad se denominan de clase 1. La
cifra indica el número máximo de partículas mayores de 0,12 micras que puede haber en un pie cúbico
Ing. Jesús René Canchala
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(0,028 m3) de aire. Como comparación, un hogar normal sería de clase 1 millón. Los trabajadores de estas plantas
emplean trajes estériles para evitar que restos de piel, polvo o pelo se desprendan de sus cuerpos.
Una vez que la oblea ha pasado por todo el proceso litográfico, tiene “grabados” en su superficie varios cientos de
microprocesadores, cuya integridad es comprobada antes de cortarlos. Se trata de un proceso obviamente
automatizado, y que termina con una oblea que tiene grabados algunas marcas en el lugar que se encuentra algún
microprocesador defectuoso.
La mayoría de los errores se dan en los bordes de la oblea, dando como resultados chips capaces de funcionar a
velocidades menores que los del centro de la oblea o simplemente con características desactivadas, tales como núcleos.
Luego la oblea es cortada y cada chip individualizado. En esta etapa del proceso el microprocesador es una pequeña
placa de unos pocos milímetros cuadrados, sin pines ni cápsula protectora.
Cada una de estas plaquitas será dotada de una cápsula protectora plástica (en algunos casos pueden ser cerámicas) y
conectada a los cientos de pines metálicos que le permitirán interactuar con el mundo exterior. Estas conexiones se
realizan utilizando delgadísimos alambres, generalmente de oro. De ser necesario, la cápsula es provista de un pequeño
disipador térmico de metal, que servirá para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el
disipador principal. El resultado final es un microprocesador como los que equipan a los computadores.
También se están desarrollando alternativas al silicio puro, tales como el carburo de silicio que mejora la conductividad
del material, permitiendo mayores frecuencias de reloj; aunque aún se encuentra en investigación.
Empaquetado
Empaquetado de un procesador Intel 80486 en un empaque de cerámica.
Los microprocesadores son circuitos integrados y como tal están formados por un chip de
silicio y un empaque con conexiones eléctricas. En los primeros procesadores el empaque se
fabricaba con plásticos epoxicos o con cerámicas en formatos como el DIP entre otros. El
chip se pegaba con un material térmicamente conductor a una base y se conectaba por
medio de pequeños alambres a unas pistas terminadas en pines. Posteriormente se sellaba
todo con una placa metálica u otra pieza del mismo material de la base de manera que los
alambres y el silicio quedaran encapsulados.
Empaquetado de un procesador PowerPC con Flip-Chip, se ve el chip de silicio.
En la actualidad los microprocesadores de diversos tipos (incluyendo procesadores gráficos) se
ensamblan por medio de la tecnología Flip chip. El chip semiconductor es soldado directamente a
un arreglo de pistas conductoras (en el sustrato laminado) con la ayuda de unas microesferas
que se depositan sobre las obleas de semiconductor en las etapas finales de su fabricación. El
sustrato laminado es una especie de circuito impreso que posee pistas conductoras hacia pines o
contactos, que a su vez servirán de conexión entre el chip semiconductor y un zócalo de CPU o
una placa base.<4>
Antiguamente la conexión del chip con los pines se realizaba por medio de microalambres de manera que quedaba boca
arriba, con el método Flip Chip queda boca abajo, de ahí se deriva su nombre. Entre las ventajas de este método esta la
simplicidad del ensamble y en una mejor disipación de calor. Cuando la pastilla queda bocabajo presenta el sustrato
base de silicio de manera que puede ser enfriado directamente por medio de elementos conductores de calor. Esta
superficie se aprovecha también para etiquetar el integrado. En los procesadores para computadores de escritorio, dada
la vulnerabilidad de la pastilla de silicio, se opta por colocar una placa de metal, por ejemplo en los procesadores Athlon
como el de la primera imagen. En los procesadores de Intel también se incluye desde el Pentium III de más de 1 Ghz.
Disipación de calor
Procesador Pentium III a 800 MHz (con conexión Slot 1), que lleva incorporado un
disipador alargado, y dos ventiladores, cada uno de ellos con un cable de alimentación
para ser conectado a la placa base.
Un disipador es un elemento físico, sin partes móviles, destinado a eliminar el exceso
de calor de cualquier elemento.
Ing. Jesús René Canchala
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El Microprocesador
Su funcionamiento se basa en la segunda ley de la termodinámica, transfiriendo el calor de la parte caliente que se
desea disipar al aire. Este proceso se propicia aumentando la superficie de contacto con el aire permitiendo una
eliminación más rápida del calor excedente.
Un disipador extrae el calor del componente que refrigera y lo evacúa al exterior,
normalmente al aire. Para ello se necesita una buena conducción de calor a través
del mismo, por lo que se suelen fabricar de aluminio por su ligereza, pero también
de cobre, mejor conductor del calor, pero más pesado.
En el caso habitual, el disipador está en íntimo contacto con el dispositivo que
refrigera, empleando grasa de silicona o láminas termoconductoras para asegurar
una baja resistencia térmica entre el componente y el disipador. Para evacuar el
calor al ambiente, se aumenta la superficie del disipador mediante aletas o varillas,
cuyo diseño varía dependiendo de si existe circulación forzada del aire o sólo
convección natural.
El acabado suele ser negro para mejorar la radiación, pero muchas veces se deja el metal expuesto y únicamente se
protege de la corrosión. El acabado no debe aumentar la resistencia térmica.
Dispositivos electrónicos
En los dispositivos electrónicos se suelen usar para evitar un aumento de la temperatura en algunos componentes. Por
ejemplo, se emplea sobre transistores en circuitos de potencia para evitar que las altas temperaturas puedan llegar a
quemarlos.
En los ordenadores su uso es intensivo, como por ejemplo en algunas tarjetas gráficas o en el microprocesador para
evacuar el calor procedente de la conmutación de los transistores. Sin embargo, en ocasiones el calor generado en los
componentes es demasiado elevado como para poder emplear disipadores de dimensiones razonables, llegando a ser
necesarias emplear otras formas de refrigeración como la refrigeración líquida.
Los fabricantes de ordenadores acostumbran incluir un disipador y uno o más ventiladores, aunque no sean
estrictamente necesarios, ya que es una forma barata de prevenir los posibles problemas que pueda haber por picos de
potencia disipada en el componente o incrementos en la temperatura ambiente del entorno de trabajo.
Conexión con el exterior
Superficies de contacto en un procesador Intel para zócalo LGA 775.
El microprocesador posee un arreglo de elementos metálicos que permiten la conexión eléctrica
entre el circuito integrado que conforma el microprocesador y los circuitos de la placa base.
Dependiendo de la complejidad y de la potencia, un procesador puede tener desde 8 hasta más
de 2000 elementos metálicos en la superficie de su empaque. El montaje del procesador se
realiza con la ayuda de un zócalo de CPU soldado sobre la placa base. Generalmente
distinguimos tres tipos de conexión:



PGA: Pin Grid Array: La conexión se realiza mediante pequeños alambres metálicos repartidos a lo largo de la
base del procesador introduciéndose en la placa base mediante unos pequeños agujeros, al introducir el
procesador, una palanca anclará los pines para que haga buen contacto y no se suelten.
BGA: Ball Grid Array: La conexión se realiza mediante bolas soldadas al procesador que hacen contacto con el
zócalo
LGA: Land Grid Array: La conexión se realiza mediante superficies de contacto lisas con pequeños pines que
incluye la placa base.
Entre las conexiones eléctricas están las de alimentación eléctrica de los circuitos dentro del empaque, las señales de
reloj, señales relacionadas con datos, direcciones y control; estas funciones están distribuidas en un esquema asociado
al zócalo, de manera que varias referencias de procesador y placas base son compatibles entre ellos, permitiendo
distintas configuraciones.
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Tipos de Zócalos
Socket 462 / A
Socket F
Especificaciones
Tipo:
PGA-ZIF
Contactos:
462
Protocolo del
Bus:
EV6
Bus frontal:
100 MHz, 133 MHz, 166 MHz y
200 MHz
equivalentes a FSB200, FSB266,
FSB333 y FSB400 (Bus de doble
velocidad DDR)
Rangos de
voltaje:
1,1 - 2,05 V
AMD Athlon (650 MHz - 1400 MHz)
AMD Athlon XP (1500+ - 3200+)
AMD Duron (650 MHz - 1800 MHz)
Procesadores:
AMD Sempron (2000+ - 3000+)
AMD Athlon MP (1000 MHz 3000+)
Socket 939
Especificaciones
Tipo
LGA
Factor de forma del chip
Flip-chip land grid array
Contactos
1207
Frecuencia del FSB
200 MHz System clock
1 GHz HyperTransport
Tensión
1.20-1.35
Procesadores
Especificaciones
Tipo:
PGA-ZIF
Pines:
939
FSB :
200 MHz
1000 MHz HyperTransport
Rango de
tensión :
0,8 - 1,55 V
Opteron 2xxx, 8xxx series
Athlon 64 FX FX-7x series
AMD Athlon 64 (2800+ - 4000+)
AMD Athlon 64 FX
Procesadores: AMD Athlon 64 X2
Algunos AMD Opteron 1xx
Algunos Sempron 3xxx
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Socket AM2
Socket 940
Especificaciones
Especificaciones
Tipo
PGA-ZIF
Factor de forma
OPGA
del chip
Contactos
940
Frecuencia del FSB
200 MHz System clock
800/1000 MHz HyperTransport
link
Tensión
0,8 - 1,55 V
Procesadores
AMD Athlon 64 FX
AMD Opteron
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Tipo:
PGA-ZIF
Pines:
940
FSB :
200 MHz
1000 MHz HyperTransport
Procesadores:
AMD
AMD
AMD
AMD
Athlon 64
Athlon 64 FX
Athlon 64 X2
Sempron
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El Microprocesador
Socket AM2+
Socket AM3
Especificaciones
Especificaciones
Tipo
Contactos
Frecuencia del FSB
PGA-ZIF
Tipo
PGA-ZIF
Factor de forma del chip
PGA
Contactos
941 (Socket)1
940
200 MHz
más de 2,6 GHz
2
938 (CPU)
HyperTransport 3.0
Procesadores
Athlon 64, Athlon 64 X2, Opteron, Phenom series :
Protocolo del FSB
HyperTransport 3.x
Frecuencia del FSB
200 MHz System clock
HyperTransport más de 3,4 GHz
Phenom II X4
Phenom X4
Phenom X3
Procesadores
Phenom X2
Phenom II
Athlon II
Sempron
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Socket 423
Socket 370
Especificaciones
Tipo
PGA-ZIF
Factor de forma del
Organic Land Grid Array (OLGA) on
chip
Interposer (OOI) (INT2 and INT3)
Contactos
423
Protocolo del FSB
AGTL+
Frecuencia del FSB
100 MHz FSB
Especificaciones
Tipo
PGA-ZIF
Factor de forma del
Plastic pin grid array (PPGA) y Flip-chip pin
chip
grid array (FC-PGA and FC-PGA2)
Contactos
370
Protocolo del FSB
GTL+
Frecuencia del FSB
66, 100 y 133 MHz
Tensión
1.05–2.1 V
(equivalent to FSB400 (Quad data
rate))
Tensión
1.0 - 1.85 V
Dimensiones del
2.1 × 2.1 inches1
Procesadores
procesador
Intel Celeron (PPGA, 300–533 MHz)
Intel Celeron Coppermine (FC-PGA, 533–1100 MHz)
Procesadores
Intel Celeron Tualatin (FC-PGA2, 900–1400 MHz)
Intel Pentium III Coppermine (FC-PGA, 500–1133 MHz)
Intel Pentium 4 (1300 MHz - 2000 MHz)
Intel Pentium III Tualatin (FC-PGA2, 1000–1400 MHz)
VIA Cyrix III/C3 (500–1200 MHz)
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LGA 775
Socket 478
Especificaciones
Especificaciones
Tipo
LGA
Factor de forma del chip
Flip-chip land grid array
Contactos
775
Socket P que también usa 478-pins)
Protocolo del FSB
Quad-Pumped
Protocolo del FSB
AGTL+
Dimensiones del procesador
1.47 × 1.47 inches1
Frecuencia del FSB
400 MT/s
Tipo
PGA-ZIF
Factor de forma del
Flip-chip pin grid array (FC-PGA2 or
chip
FC-PGA4)
Contactos
478 (no confundir con la nueva
Procesadores
533 MT/s
800 MT/s
Intel Pentium 4 (2.66 - 3.80 GHz)
Intel Celeron D (2.53 - 3.60 GHz )
Dimensiones del
Intel Pentium 4 Extreme Edition
1.38 × 1.38"1
(3.20 - 3.73 GHz)
procesador
Intel Pentium D (2.66 - 3.60 GHz)
Pentium Dual-Core (1.40 - 2.80 GHz)
Procesadores
Intel Core 2 Duo (1.60 - 3.33 GHz)
Intel Core 2 Extreme (2.66 - 3.20 GHz)
Intel Pentium 4 (1.4 - 3.4 GHz)
Intel Core 2 Quad (2.33 - 3.00 GHz)
Intel Celeron (1.7 - 2.8 GHz)
Intel Xeon (1.86-3.40 GHz)
Celeron D (2.13 - 3.2 GHz)
Intel 'Core' Celeron (1.60 - 2.40 GHz)
Intel Pentium 4 Extreme Edition (3.2, 3.4 GHz)
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El Microprocesador
LGA 1156
1356 ó Socket B
Especificaciones
Especificaciones
Tipo
LGA
Tipo
LGA
Factor de forma del
Flip-chip land grid array
Factor de forma del chip
Flip-chip land grid array
Contactos
1366
Protocolo del FSB
Intel QuickPath Interconnect
(DMI), 2 DDR3 channels,
Frecuencia del FSB
1× to 2× QuickPath
37.5 × 37.5 mm1
Dimensiones del
1,77 × 1,67 pulgadas1
chip
Contactos
1156
Protocolo del FSB
PCIe 16x (video) + 4x
Dimensiones del
procesador
procesador
Procesadores
Procesadores
Intel Pentium
Intel Core i7 (2,66 - 3,33 GHz), Intel Xeon (5500 series)
Intel Core i3
Intel Core i5
Intel Core i7
Intel Xeon
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El Microprocesador
MICROPROCESADORES DE INTEL
Intel 4004
El Intel 4004 (i4004), un CPU de 4bits, fue el primer
microprocesador en un simple chip, así como el primero
disponible comercialmente. Aproximadamente al mismo
tiempo, algunos otros diseños de CPU en circuito
integrado, tales como el militar F14 CADC de 1970,
fueron
implementados
como
chipsets,
es
decir
constelaciones de múltiples chips.
Intel 4004
Microprocesador
Especificaciones técnicas





Microprocesador de 4 bits
Contiene 2.300 transistores
Encapsulado CERDIP de 16 pines
Máxima velocidad del reloj 740 KHz
Usa
Arquitectura
Harvard,
es
decir,
almacenamiento separado de programas y datos.
Contrario a la mayoría de los diseños con arquitectura de
Harvard, que utilizan buses separados, el 4004, con su
necesidad de mantener baja la cuenta de pines, usaba un
bus de 4 bits multiplexado para transferir:
o 12 bits de direcciones (direccionando
hasta 4 KB)
o Instrucciones de 8 bits de ancho, que
no deben ser colocadas en la misma memoria de datos
de 4 bits de ancho.
 El conjunto de instrucciones está formado por 46
instrucciones (de las cuales 41 son de 8 bits de ancho y 5
de 16 bits de ancho)
 16 registros de 4 bits cada uno
 Stack interno de llamadas a subrutinas de tres
niveles de profundidad
 Chipset (circuitos auxiliares) para crear sistemas
basados en el 4004
Microprocesador Intel 4004
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
740kHz
Conjunto de instrucciones
pre x86
Zócalo(s)
16 pin DIP
Intel 8008
Intel 8008
Producción
Mediados de 1972
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
0.5Mhz a 0.8 Mhz
Conjunto de instrucciones
pre x86
Zócalo(s)
18 pin DIP
Microprocesador
Microprocesador Intel 8008
Ing. Jesús René Canchala
12
Sistemas Integrados Actualizados SIA
El Microprocesador
El Intel 8008 (i8008) es un microprocesador diseñado y fabricado por Intel que fue lanzado al mercado en abril de
1972. 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 la
expectativas de Computer Terminal Corporation, finalmente no fue usado en el Datapoint 2200. Posteriormente
Computer Terminal Corporation e Intel acordaron que el i8008 pudiera ser vendido a otros clientes.
El i8008 emplea direcciones de 14 bits, pudiendo direccionar hasta 16 KB de memoria. El circuito integrado del i8008,
limitado por las 18 patillas de su encapsulado DIP, tiene un un bus compartido de datos y direcciones de 8 bits, por lo
que necesita una gran cantidad de circuitería externa para poder ser utilizado. El i8008 puede acceder a 8 puertos de
entrada y 24 de salida.
Aunque un poco más lento que los microprocesadores Intel 4004 e Intel 4040 de 4 bits en cuanto a la cantidad de
millones de instrucciones por segundo ejecutadas, el hecho de que el i8008 procesara 8 bits de datos al tiempo y de que
pudiera acceder a mucha más memoria hacen que el i8008 sea en la práctica unas tres o cuatro veces más rápido que
sus predecesores de 4 bits.
Intel 8080
El Intel 8080 fue un microprocesador temprano
diseñado y fabricado por Intel. El CPU de 8 bits
fue lanzado en abril de 1974. Corría a 2 MHz, y
generalmente se le considera el primer diseño de
CPU microprocesador verdaderamente usable.
Intel 8080
Microprocesador
Varios fabricantes importantes fueron segundas
fuentes para el procesador, entre los cuales
estaban
AMD,
Mitsubishi,
NatSemi,
NEC,
Siemens, y Texas Instruments. También en el
bloque oriental se hicieron varios clones sin
licencias, en países como la Unión de Repúblicas
Socialistas Soviéticas y la República Democrática
Procesador Intel C8080A
Producción
Mediados de 1974
Intel 8088
Microprocesador
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
2Mhz
Conjunto de instrucciones
pre x86
Zócalo(s)
40 pin DIP
Microprocesador Intel 8088
de Alemania.
Producción
1979 — 1982
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
4.77MHz
Conjunto de instrucciones
x86
Zócalo(s)
40 pin DIP
Intel 8086 y 8088
El Intel 8086 y el Intel 8088 (i8086, llamados oficialmente
iAPX 86, y i8088) son los primeros microprocesadores de 16
bits diseñados por Intel. Fueron el inicio y los primeros
miembros de la arquitectura x86, actualmente usada en la
mayoría de los computadores. El trabajo de desarrollo para el
8086 comenzó en la primavera de 1976 y el chip fue introducido
al mercado en el verano de 1978. El 8088 fue lanzado en 1979.
Ing. Jesús René Canchala
13
Sistemas Integrados Actualizados SIA
El Microprocesador
El 8086 y el 8088 ejecutan el mismo conjunto de instrucciones. Internamente son idénticos, excepto que el 8086 tiene
una cola de 6 bytes para instrucciones y el 8088 de solo 4. Exteriormente se diferencian en que el 8086 tiene un bus de
datos de 16 bits y el del 8088 es de solo 8 bits, por ello, el 8086 era más rápido, mientras que el 8088 podía usar
menos y más económicos circuitos lógicos de soporte, lo que permitía la fabricación de sistemas más económicos.
El 8088 fue el microprocesador usado para el primer computador personal de IBM, el IBM PC, que salió al mercado en
agosto de 1981.
Intel 80286
286
Microprocesador
Intel 80286 a 10 MHz
Producción
1982 — 1993
Fabricante(s)
Intel, AMD, Harris
El Intel 802861 (llamado oficialmente iAPX 286, también
conocido como i286 o 286) es un microprocesador de 16
bits de la familia x86, que fue lanzado al mercado por Intel
el 1 de febrero de 1982. Cuenta con 134.000 transistores.
Al igual que su primo contemporáneo, el 80186, puede
correctamente ejecutar la mayor parte del software escrito
para el Intel 8086 y el Intel 8088.2 Las versiones iniciales
del i286 funcionaban a 6 y 8 MHz, pero acabó alcanzando
una velocidad de hasta 25 MHz. Fue el microprocesador
elegido para equipar al IBM Personal Computer/AT,
introducido en 1984, lo que causó que fuera el más
empleado en los compatibles AT hasta principios de los
1990.
A pesar de su gran popularidad, hoy en día quedan pocos
ordenadores con el i286 funcionando. El sucesor del i286
fue el Intel 80386, de 32 bits.
Intel 80386
Corporation, Siemens
AG
Frecuencia de reloj
Procesos (Longitud de canal
6MHz a 25 MHz
1.5 µm
del MOSFET)
Conjunto de instrucciones
Zócalo(s)
El Intel 80386 (i386, 386) es un microprocesador CISC
con arquitectura x86. Durante su diseño se lo llamó 'P3',
debido a que era el prototipo de la tercera generación x86.
El i386 fue empleado como la unidad central de proceso de
muchos ordenadores personales desde mediados de los
años 80 hasta principios de los 90.
x86
PLCC de 68 pines
Fabricado y diseñado por Intel, el procesador i386 fue
lanzado al mercado el 16 de octubre de 1985. Intel estuvo
en contra de fabricarlo antes de esa fecha debido a que los
costes de producción lo hubieran hecho poco rentable. Los
primeros procesadores fueron enviados a los clientes en
1986. Del mismo modo, las placas base para ordenadores
basados en el i386 eran al principio muy elaboradas y
caras, pero con el tiempo su diseño se racionalizó.
En mayo de 2006 Intel anunció que la fabricación del 386
finalizaría a finales de septiembre de 2007.1 Aunque ha
quedado obsoleto como CPU de ordenador personal, Intel
ha seguido fabricando el chip para sistemas embebidos y
tecnología aeroespacial.
Ing. Jesús René Canchala
14
Sistemas Integrados Actualizados SIA
El Microprocesador
386
486
Microprocesador
Microprocesador
En primer plano, un Intel 80386 DX a 33 MHz
La parte inferior de un Intel 80486DX2
Producción
1986 — Septiembre de 2007
Fabricante(s)
Intel
AMD
Producción
1989 — 2007
Fabricante(s)
Intel
IBM
AMD
Texas Instruments
Frecuencia de reloj
Procesos (Longitud de canal
16MHz a 40 MHz
25MHz a 100 MHz
Velocidad de FSB
25 MHz a 50 MHz
Procesos (Longitud de
0.8 µm
1.5 µm a 1 µm
del MOSFET)
Conjunto de instrucciones
Frecuencia de reloj
x86 (IA-32)
canal del MOSFET)
Zócalo(s)
PLCC de 68 pines
Conjunto de instrucciones
x86 (i386)
Zócalo(s)
Socket 1
Intel 80486
Los Intel 80486 (i486, 486) son una familia de
microprocesadores de 32 bits con arquitectura x86
diseñados por Intel Corporation.
Socket 2
Socket 3
Los i486 son muy similares a sus predecesores, los Intel
80386. La diferencias principales son que los i486 tienen
un conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante y un caché unificado integrados en el propio
circuito integrado del microprocesador y una unidad de interfaz de bus mejorada. Estas mejoras hacen que los i486 sean
el doble de rápidos que un i386 e i387 a la misma frecuencia de reloj. De todos modos, algunos i486 de gama baja son
más lentos que los i386 más rápidos.
Las velocidades de reloj típicas para los i486 eran 16 MHz (no muy frecuente), 20 MHz (tampoco frecuente), 25 MHz, 33
MHz, 40 MHz, 50 MHz (típicamente con duplicación del reloj), 66 MHz (con duplicación del reloj), 75 MHz (con
triplicación del reloj), 80MHz (versión de AMD con duplicación de reloj), 100 MHz (también con triplicación del reloj) y
120 MHz (triplicación de reloj, exclusivo de AMD). Existió además un 486 de 133MHz fabricado por AMD que disponía de
16KB de caché L1, arquitectura de 0'35 micras (contra las 0'6 micras de los modelos anteriores) y un multiplicador de
4x. Se denominó con tres nombres diferentes: AMD X5, AMD Am5x86-P75 y AMD Am486DX5-133, y disponía de una
enorme capacidad para el overclock que le permitía subir hasta los 160Mhz incluso sin disipador, equiparando su
Ing. Jesús René Canchala
15
Sistemas Integrados Actualizados SIA
El Microprocesador
rendimiento con el de un Pentium-90. También existen unidades del AMD Am5x86-P90, que no es otra cosa que un 486
a 150Mhz con multiplicador de 3x, pero apenas se fabricaron unidades de este modelo que sería el más potente 486
jamás fabricado.
Intel Pentium
Intel Pentium es una gama de microprocesadores
de quinta generación con arquitectura x86
producidos por Intel Corporation.
Intel Pentium
Microprocesador
El primer Pentium se lanzó al mercado el 22 de
marzo de 1993, con velocidades iniciales de 60 y 66
MHz, 3.100.000 transistores, cache interno de 8 KiB
para datos y 8 KiB para instrucciones; sucediendo al
procesador Intel 80486. Intel no lo llamó 586 debido
a que no es posible registrar una marca compuesta
solamente de números.
Pentium también fue conocido por su nombre clave
P54C. Se comercializó en velocidades entre 60 y 200
MHz, con velocidad de bus de 50, 60 y 66 MHz. Las
versiones que incluían instrucciones MMX no sólo
brindaban al usuario un mejor manejo de
aplicaciones multimedia, como por ejemplo, la
lectura de películas en DVD sino que se ofrecían en
velocidades de hasta 233 MHz, incluyendo una
versión de 200 MHz y la más básica proporcionaba
unos 166 MHz de reloj.
La familia Intel Pentium
Producción
1993 — 1999
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
60MHz a 300 MHz
Velocidad de FSB
50 MHz a 66 MHz
Procesos (Longitud de canal
0,8µm µm a 0,25µm µm
La aparición de este procesador se llevó a cabo con
un movimiento económico impresionante, acabando
con la competencia, que hasta entonces producía
procesadores equivalentes, como es el 80386, el
80486 y sus variaciones o incluso NPUs.
Pentium Pro
Pentium Pro 200 MHz decapado, procesador a la
izquierda y caché L2 256 KiB a la derecha.
El Pentium Pro es la sexta generación de
arquitectura x86 de los microprocesadores de Intel,
cuya meta era remplazar al Intel Pentium en toda la
gama de aplicaciones, pero luego se centró como
chip en el mundo de los servidores y equipos de
sobremesa de gama alta. Posteriormente Intel lo
dejó de lado a favor de su gama de procesadores de
altas prestaciones llamada Xeon.
del MOSFET)
Conjunto de instrucciones
x86
Microarquitectura
[[P5]]
Zócalo(s)
Socket 4, Socket 5, Socket 7
Núcleo(s)
P5. P54, P54CS, P55C,
Fue puesto a la venta en noviembre de 1995. En su
lanzamiento usaba un enorme Socket 8 de forma
rectangular.
Tillamook
Ing. Jesús René Canchala
16
Sistemas Integrados Actualizados SIA
El Microprocesador
Pentium II
Pentium Pro
Microprocesador
Microprocesador
Pentium Pro200 MHz con 256 KiB de cache L2
Producción
Un Pentium II Slot 1 (parte frontal)
Producción
1 de Noviembre, 1995
mediados de 1997 —
comienzos de 1999
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
150MHz a 200 MHz
Velocidad de FSB
Procesos (Longitud de
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
233Mhz a 450 Mhz
60 MHz a 66 MHz
Velocidad de FSB
66 MHz a 100 MHz
0,35µm µm a 0,50µm µm
Procesos (Longitud de canal
0,35 µm a 0,25 µm
del MOSFET)
canal del MOSFET)
Conjunto de
x86
Conjunto de instrucciones
x86
Microarquitectura
P6
Zócalo(s)
Slot 1
instrucciones
Microarquitectura
[[P6]]
MMC-1
Zócalo(s)
Socket 8
MMC-2
Mini-Cartridge
Intel Pentium II
El Pentium II es un microprocesador con arquitectura x86
diseñado por Intel, introducido en el mercado el 7 de mayo
de 1997. Está basado en una versión modificada del núcleo
P6, usado por primera vez en el Intel Pentium Pro.
Núcleo(s)
Klamath
Tonga
Deschutes
Los cambios fundamentales respecto a éste último fueron
Dixon
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.
Ing. Jesús René Canchala
17
Sistemas Integrados Actualizados SIA
El Microprocesador
El Pentium II se comercializó en versiones que funcionaban a una frecuencia de reloj de entre 166 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.
Poseía 32 KiB de memoria caché de primer nivel repartida en 16 KiB para datos y otros 16 KiB para instrucciones. La
caché de segundo nivel era de 512 KiB y trabajaba a la mitad de la frecuencia del procesador, al contrario que en el
Pentium Pro, que funcionaba a la misma frecuencia.
Como novedad respecto al resto de procesadores de la época, el Pentium II se presentaba en un encapsulado SECC, con
forma de cartucho. El cambio de formato de encapsulado se hizo para mejorar la disipación de calor. Este cartucho se
conecta a las placas base de los equipos mediante una ranura Slot 1.
El Pentium II integra 7,5 millones de transistores. El siguiente procesador de la familia Pentium es el Pentium III
Durante su lanzamiento,la compañía de Intel hizo un acuerdo con los estudios Fox,para realizar un comercial en el que
apareciera Homer Simpson,quien esta en las oficinas de Intel para la implantación de un microprocesador Intel Pentium
II en su cerebro,esto para volverlo mas inteligente,al final,cuando aparece el tema de Intel,se puede oir el clasíco D'oh
de Homer. El comercial fue lanzado incluso en Latinoamérica,y en ambos casos Homer tuvo su voz original por Dan
Castellaneta en E.U.A. y en Latinomérica la voz de Humberto Vélez,quien lo doblo por 15 temporadas.
Intel Celeron
Celeron
Microarquitectura
P6, NetBurst, Intel Core
Zócalo(s)
Slot 1
Microprocesador
Socket 370
Socket 478
LGA 775
Socket M
Celeron (Coppermine 128) / 600 MHz
Núcleo(s)
Producción
Abril de 1998
Covington
Mendocino
Coppermine-128
Fabricante(s)
Tualatin-256
Intel
Willamette-128
Frecuencia de reloj
Northwood-128
266MHz a 3.6 GHz
Prescott-256
Velocidad de FSB
66 MT/s a 800 MT/s
Procesos (Longitud
0.25 µm a 0.065 µm
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 impedidos a los
Pentium, de mayor rendimiento y precio.
de canal del
Los procesadores Celeron pueden realizar las
mismas funciones básicas que otros, pero su
rendimiento es inferior. Por ejemplo, los Celeron
usualmente tienen menos memoria caché o
algunas funcionalidades avanzadas desactivadas.
Estas diferencias impactan variablemente en el
rendimiento general del procesador. Aunque
muchos Celeron pueden trabajar prácticamente al
MOSFET)
Conjunto de
x86, EM64T
instrucciones
Ing. Jesús René Canchala
18
Sistemas Integrados Actualizados SIA
El Microprocesador
mismo nivel de otros procesadores, algunas aplicaciones avanzadas (juegos, edición de video, programas de ingeniería,
etc.) tal vez no funcionen igual en un Celeron.
Se vende desde agosto de 1998, y estaba basado en el Pentium II. Posteriormente, salieron nuevos modelos basados en
las tecnologías Pentium III, Pentium IV e Intel Core 2 Duo. El más reciente esta basado en el Core 2 Duo (Allendale).
Intel Pentium III
El Pentium III es un microprocesador de
arquitectura i686 fabricado por Intel; el
cual es una modificación del Pentium Pro.
Fue lanzado el 26 de febrero de 1999.Las
primeras versiones eran muy similares al
Pentium II, siendo la diferencia más
importante
la
introducción
de
las
instrucciones SSE. Al igual que con el
Pentium II, existía una versión Celeron de
bajo presupuesto y una versión Xeon para
quienes necesitaban de gran poder de
cómputo. Esta línea ha sido finalmente
reemplazada por el Pentium 4, aunque la
línea Pentium M, para equipos portátiles,
esta basada en el Pentium III.
Pentium III
Microprocesador
Existen tres versiones de Pentium III:
Katmai, Coppermine y Tualatin.
Intel Pentium III (Coppermine)
Producción
Intel Pentium 4
1999 — 2003
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
450MHz a 1,4 GHz
Velocidad de FSB
100 MHz a 133 MHz
Procesos (Longitud de canal del MOSFET)
0,25 µm a 0,13 µm
Conjunto de instrucciones
x86 (686)
Microarquitectura
Intel P6
Zócalo(s)
Slot 1
El Pentium 4 es un microprocesador de
séptima
generación
basado
en
la
arquitectura x86 y fabricado por Intel. Es
el primer microprocesador con un diseño
completamente nuevo desde el Pentium
Pro de 1995. El Pentium 4 original,
denominado Willamette, trabajaba a 1,4 y
1,5 GHz; y fue lanzado el 20 de
noviembre de 2000.1 El 8 de agosto de
2008 se realiza el último envío de
Pentium 4,2 siendo sustituido por los Intel
Core Duo
Socket 370
Núcleo(s)
Katmai, Coppermine, Coppermine-T,
Tualatin
Para la sorpresa de la industria
informática, la nueva microarquitectura
NetBurst del Pentium 4 no mejoró el viejo
diseño de la microarquitectura Intel P6
según las dos tradicionales formas para
medir el rendimiento: velocidad en el
proceso de enteros u operaciones de
coma flotante. La estrategia de Intel fue
sacrificar el rendimiento de cada ciclo
para obtener a cambio mayor cantidad de
ciclos por segundo y una mejora en las
instrucciones SSE. En 2004, se agregó el
conjunto de instrucciones x86-64 de 64
bits al tradicional set x86 de 32 bits. Al
igual que los Pentium II y Pentium III, el
Pentium 4 se comercializa en una versión
para equipos de bajo presupuesto
(Celeron), y una orientada a servidores
de gama alta (Xeon).
Las nombres en código, a partir de la evolución de las distintas versiones, son: Willamette (180 nanómetros),
Northwood (130 nm), Gallatin (Extreme Edition, también 130 nm), Prescott (90 nm) y Cedar Mill (65 nm).
Ing. Jesús René Canchala
19
Sistemas Integrados Actualizados SIA
El Microprocesador
Pentium 4
Core Duo
Microprocesador
Microprocesador
Producción
2006 — 2008
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
1,06GHz a 2,50 GHz
Velocidad de FSB
533 MT/s a 667 MT/s
Procesos (Longitud de
0,065 µm
Pentium 4 (Northwood) / 1,80 GHz
Producción
2000 — 2008
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
1,3GHz a 3,8 GHz
Velocidad de FSB
400 MT/s a 1066 MT/s
canal del MOSFET)
Procesos (Longitud de canal del
0,18 µm a 0,065 µm
Conjunto de
MOSFET)
Conjunto de instrucciones
x86 MMX SSE SSE2 SSE3
instrucciones
x86 (i386), x86-64, MMX,
Microarquitectura
Intel P6
Zócalo(s)
Socket M (Socket 479)
SSE, SSE2, SSE3
Microarquitectura
NetBurst
Zócalo(s)
Socket 423
Socket 478
Núcleo(s)
Yonah
Socket 478
LGA 775
Núcleo(s)
Willamette
Northwood
Prescott
Cedar Mill
Intel Core Duo
Intel Core Duo es un microprocesador de sexta
generación lanzado en enero del 2006 por Intel, posterior
al Pentium D y antecesor al Core 2 Duo. Dispone de dos
núcleos de ejecución lo cual hace de este procesador
especial para las aplicaciones de subprocesos múltiples y
para multitarea. Puede ejecutar varias aplicaciones
exigentes simultáneamente, como juegos con gráficos
potentes o programas que requieran muchos cálculos, al
mismo tiempo que permite descargar música o analizar el
PC con un antivirus en segundo plano, por ejemplo.
Ing. Jesús René Canchala
20
Sistemas Integrados Actualizados SIA
El Microprocesador




Este microprocesador implementa 2 MiB de caché compartida para ambos núcleos más un bus frontal de 667 ó
553 MHz; además implementa el juego de instrucciones SSE3 y mejoras en las unidades de ejecución de SSE y
SSE2. Sin embargo, el desempeño con enteros es ligeramente inferior debido a su caché con mayor latencia,
además no es compatible con EM64T por lo que sólo trabaja a 32 bits.
El Core Duo contiene 151 millones de transistores, incluyendo a la memoria caché de 2MiB. El núcleo de
ejecución del procesador contiene un pipeline de 12 etapas con velocidades previstas de ejecución entre 1,06 y
2,50 GHz. La comunicación entre la caché L2 y los dos núcleos de ejecución es controlada por un módulo de
bus árbitro que elimina el tráfico de coherencia a través del bus frontal (FSB), con el costo de elevar la latencia
de la comunicación de núcleo-a-L2 de 10 ciclos de reloj (en el Pentium M) a 14 ciclos de reloj. El incremento de
la frecuencia de reloj contrapesa el impacto del incremento en la latencia.
Intel Core Duo fue el primer microprocesador de Intel usado en las computadoras Apple Macintosh.
Existe también una versión con sólo un núcleo denominada Core Solo.
Aclaraciones
Se suelen confundir tanto Pentium D como Pentium
Dual-Core llamándolos erróneamente Core Duo.
Esto no debe ser así, ya que si bien estos
procesadores
son
de
doble
núcleo,
las
arquitecturas de estos son muy distintas. El
Pentium D está basado en la arquitectura Netburst
que es la misma del Pentium 4, el Core Duo a
pesar de ser de la misma familia que el Core 2
Duo, es de una arquitectura antecesora y con
diferencias importantes, además de ser sólo de 32
bits, mientras que el Pentium Dual-Core es un Core
2 Duo de núcleo Allendale o Wolfdale pero con la
caché y bus recortados.
Intel Core 2 Duo
Microprocesador
Producción
2006 — 2009
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
1,06GHz a 3,33 GHz
Velocidad de FSB
533 MT/s a 1600 MT/s
Procesos (Longitud
0,065 µm a 0,045 µm
Intel Core 2
de canal del
MOSFET)
Conjunto de
x86, MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, x86-
instrucciones
64, SSE4.1 (SSE4.1 es solo para
procesadores basados en Penryn, Wolfdale,
y Yorkfield)
Microarquitectura
Intel Core Microarchitecture
Zócalo(s)
Socket T (LGA 775),Socket M (µPGA
La marca Core 2 se refiere a una gama de CPU
comerciales de Intel de 64 bits de doble núcleo y
CPU 2x2 MCM (Módulo Multi-Chip) de cuatro
núcleos con el conjunto de instrucciones x86-64,
basado en el Core microarchitecture de Intel,
derivado del procesador portátil de doble núcleo de
32 bits Yonah.Nota 1 El CPU 2x2 MCM de cuatro
núcleos1 tenía dos dies separados de dos núcleos
(CPU) -uno junto al otro- en un paquete MCM de
cuatro núcleos. El Core 2 relegó la marca Pentium
a un mercado de gama medio-bajo, y reunificó las
líneas de sobremesa y portátiles, las cuales
previamente habían sido divididas en las marcas
Pentium 4, D, y M.
478),Socket P (µPGA 478),Micro-FCBGA
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
(µBGA 479)
Número de núcleos
1, 2, o 4 (2x2)
Ing. Jesús René Canchala
21
Sistemas Integrados Actualizados SIA
El Microprocesador
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
La marca Core 2 fue introducida el 27 de julio de 2006,3 abarcando las líneas Solo (un núcleo), Duo (doble núcleo),
Quad (quad-core), y Extreme (CPU de dos o cuatro núcleos para entusiastas), durante el 2007.4 Los procesadores Intel
Core 2 con tecnología vPro (diseñados para negocios) incluyen las ramas de doble núcleo y cuatro núcleos. 5
Intel Core 2 Quad
Intel Core 2 Quad es una serie de procesadores
de Intel con 4 núcleos, lanzados el 2 de noviembre
de 2006, asegurando ser un 65% más rápidos que
los Core 2 Duo disponibles en ese entonces. Para
poder crear este procesador se tuvo que incluir 2
núcleos Conroe bajo un mismo empaque y
comunicarlos mediante el Bus del Sistema, para
así totalizar 4 núcleos reales, a diferencia del AMD
Phenom X4 que es un procesador de 4 núcleos,
monolítico.
Core 2™ Quad
Microprocesador
Producción
2007
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
2.33GHz a 3.20 GHz
Velocidad de FSB
1066 MT/s a 1600 MT/s
Procesos (Longitud de canal del
0.065 / 0.045 µm
Inicialmente estos procesadores fueron producidos
con el proceso de manufactura de 65 nanómetros
(núcleo Kentsfield), con frecuencias que van desde
los 2.4 Ghz hasta los 3 Ghz y con un FSB de entre
1066 y 1333 Mhz y una memoria caché L2 de 8 MB
(2x4 MB). Posteriormente, se redujo el proceso de
fabricación a 45 nanómetros, creando el núcleo
Yorkfield que, al igual que su antecesor,
corresponde a 2 núcleos Wolfdale bajo el mismo
empaque. Sus frecuencias van desde los 2.33 Ghz
hasta los 3.2 Ghz, su FSB va desde los 1333 hasta
los 1600 Mhz y tienen una caché L2 de 12 MB (2x6
MB) para el Q9450, Q9550 y posteriores, una
caché L2 de 6 MB (2x3 MB) para los modelos
Q9300, Q9400, Q9500, Q9505 y una caché L2 de 4
MB (2x2 MB) para todos los modelos de la serie
Q8000.
MOSFET)
Conjunto de instrucciones
MMX,
SSE,
SSE2,
SSE3,
SSSE3, SSE4.1, EM64T
Microarquitectura
Intel Core Microarchitecture
Zócalo(s)
LGA
775
LGA
771
Aunque inicialmente el Core 2 Quad fue lanzado
exclusivamente en los mercados desktop y server
debido principalmente a su alto consumo de
energía (desde los 105 W en ese entonces), con el
paso al proceso productivo de 45 nanómetros y la
introducción del núcleo Penryn, Intel tiene
planeado introducir un modelo Quad Core para el
mercado móvil en conjunto con la plataforma móvil
Centrino 2. El modelo, conocido como QX9300,
tendría una frecuencia de 2.53 Ghz, un bus de
1066 Mhz y una caché L2 de 12 MB (2x6 MB), con
un consumo energético de sólo 45 W, menos de la
mitad en comparación a un modelo desktop
tradicional.
Intel Core i3
Socket P
Núcleo(s)
Core i3 es una línea de microprocesadores Intel
de gama baja fabricados a 32 nm, los primeros se
empezaron a comercializar a principios de 2010.
Kentsfield
Yorkfield
Tecnología
El 7 de enero de 2010, Intel lanzó el primer
Ing. Jesús René Canchala
22
Sistemas Integrados Actualizados SIA
El Microprocesador
procesador Core i3:1 son procesadores de doble núcleo con procesador gráfico integrado, la GPU, denominada Intel HD
que funciona a 733 Mhz. Poseen 4 MiB de caché de nivel 2, y controlador de memoria para DDR3 hasta 1333 MHz. La
función Turbo Boost no está habilitada, pero la
Intel Core i3
Intel Core i5
Microprocesador
Microprocesador
Producción
Desde 2010
Fabricante(s)
Intel
Producción
Desde 2009
Procesos (Longitud de canal
0,032 µm
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
3,6GHz
Procesos (Longitud de canal del
0,045 y 0,032 µm
del MOSFET)
Conjunto de instrucciones
x86, x86-64, MMX, SSE, SSE2,
SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2
MOSFET)
Microarquitectura
Intel Nehalem
Conjunto de instrucciones
Zócalo(s)
LGA 1156, mPGA989
Núcleo(s)
Clarkdale
x86, x86-64, MMX, SSE, SSE2, SSE3,
SSSE3, SSE4.1, SSE4.2
tecnología Hyper-Threading se encuentra activada.
Microarquitectura
Intel Nehalem
Zócalo(s)
LGA 1156, mPGA989
Núcleo(s)
Arrandale, Clarkdale, Lynnfield
Intel Core i7
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 microarquitectura Nehalem de Intel y es el sucesor de la familia Intel Core 2. El
identificador Core i7 se aplica a la familia inicial de procesadores1 2 con el nombre clave Bloomfield.3
El pseudónimo Core i7 no tiene un significado concreto, pero continúa con el uso de la etiqueta Core. Estos
procesadores, primero ensamblados en Costa Rica, fueron comercializados el 17 de noviembre de 2008, y actualmente
es manufacturado en las plantas de fabricación que posee Intel en Arizona, Nuevo México y Oregón.
Las memorias y placas base aptas para Core i7 serán vendidos antes del lanzamiento por algunos proveedores. Los
procesadores podían ser reservados en los principales proveedores online.4
Ing. Jesús René Canchala
23
Sistemas Integrados Actualizados SIA
El Microprocesador
Intel reveló los precios oficiales el 3 de noviembre de 2008.5 Las pruebas de rendimiento pueden consultarse en diversas
páginas web.
Taller de Microprocesador
Objetivo: Identificar los diferentes microprocesadores desde el
más antiguo al más actual.
Core i7
Microprocesador
Producción
Desde 2008
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj
2,66GHz a 3,33
GHz
Procesos (Longitud de canal
0,045 µm a 0,032
del MOSFET)
µm
Conjunto de instrucciones
x86, x86-64, MMX,
SSE, SSE2, SSE3,
SSSE3, SSE4.1,
SSE4.2
Microarquitectura
Nehalem
Zócalo(s)
Socket B (LGA
En su cuaderno desarrolle lo siguiente:
1. Dé una definición de microprocesador.
2. Cómo
está
constituido
internamente
un
microprocesador.
3. Cuál es la función de la pasta térmica que se pone
entre el disipador de calor y el microprocesador
4. Cómo se mide la velocidad de un microprocesador.
5. Describa brevemente el funcionamiento de un
microprocesador
6. Describa brevemente el proceso de fabricación de un
microprocesador
7. Qué es un disipador de calor, cómo funciona y de qué
material está fabricado
8. Cuáles son los tipos de conexión que se emplean para
instalar el microprocesador a la placa base.
9. Describa el tipo, el número de contactos y los
microprocesadores que soporta los siguiente sockets:
462,939, AM2, 423, 370, 478, 775, 1156, 1356.
10. Escriba las siguientes especificaciones técnicas
(fabricante, año de fabricación, la frecuencia de reloj o
velocidad y el tipo de socket en el cual calza) de los
siguientes microprocesadores: 4004, 8080, 286, 386,
486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV, Core
Duo, Core2 Duo, Core2 Quad, i3, i5, i7.
11. En internet consulte los procesadores de AMD.
1366) (LGA 1156)
Núcleo(s)
Bloomfield
Ing. Jesús René Canchala
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