1 microprocesadores ii capítulo 1 - sesión 2 objetivos 1- evolución de los procesadores intel. 2-...

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MICROPROCESADORES II Capítulo 1 - Sesión 2

OBJETIVOS1- Evolución de los procesadores INTEL.2- Ancho de BUS, Registro internos.4- Modo de operación Real, Protegido y Virtual 8086.

LA FAMILIA DE MICROPROCESAORES 80X86Intel fue fundada en 1.972 por Robert Noyce y Gordon Moore.La familia “INTEL” se ha convertido en una norma industrial.

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EL MICROPROCESADOR 8086.

- Fecha de anuncio 1.978.- Bus de direcciones de 20 bits.- Procesador dividido en dos partes. - La unidad de interfaz con el bus ( BIU ). - La unidad de ejecución ( EU ). - Esto permite cargar y ejecutar instrucciones al mismo tiempo.- Los registros internos son de 16 bits. Con capacidad para seleccionar 8 bits.- Instrucciones en hardware para multiplicar y dividir.- Soporte para un coprocesador matemático externo para aritmética de punto flotante.- Juego de instrucciones compatible con la familia 8085, 8080.

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El MICROPROCESADOR 8088

- Fecha de anuncio 1979.- Idéntico al 8086 pero con bus externo de 8 bits.- Menos eficiente pero más económico que el 8086.- En 1982, IBM lo adopta para la IBM PC con 16k de memoria expandible a 64 y reloj de 4,77Mz.

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MICROPROCESADORES II - Capítulo 1 - Sesión 2

LOS MICROPROCESADORES 80186 Y 80188

-El 80186 erá igual al 8086 pero con los siguientes elementos integrados en el mismo circuito integrado: - Generador de reloj. - Timer programable. - Controlador de interrupciones. - DMA. - Decodificadores de memoria.

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EL MICROPROCESADOR 80286-Fecha de anuncio, 1.984.- IBM lo incorpora a la IBM AT ( Advanced Computer ).- Bus de datos de 16 bits.- Bus de direcciones de 24 bits.- Dos modos de operación: - Modo Real. - Modo Protegido.- Al inicializarse, comienza a ejecutar en modo real. En este modo opera de manera idéntica al 8086 utilizando solamente 20 líneas de direccionamiento.-16 nuevas instrucciones para manejo del modo protegido.- Modo protegido soporta multiprogramación. Varios programas se ejecutan al mismo tiempo sin poder interferir entre ellos en segmentos de memoria diferentes.- El tamaño del segmento es de 16MB.

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EL MICROPROCESADOR 80286- Los programas no tienen direcciones físicas. Las direcciones se determinan mediante un selector de segmentos.- Una vez que se pasa al modo protegido no se puede volver al modo real.- El 80286 fue utilizado como un 8086 con mayor velocidad debido a que el sistema operativo de la época era el DOS.- El reloj era de 6 a 8 MHz.

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EL MICROPROCESADOR 80386

- El 80386 es anunciado en 1.985.- Bus de datos y registros internos de 32 bits.- Bus de direcciones de 32 bits ( 4 Gb de memoria física ).- Dos modos de operación: Modo Real y Modo Virtual.- El modo Real es idéntico al 8086 y limita a memoria a 1Mb. En este modo el 80386 es un 8086 más rápido.- En modo Protegido: Maneja 4 Gb de memoria. Los procesos se ejecutan en segmentos separados de M. Un registro descriptor, determina caract. de los segmentos. Cada segmento puede ser de 4Gb o de tan sólo 1 byte. Implementada paginación de 4kb. Un proceso puede obtener memoria virtual de 64 terabytes ( 64 millones de megabytes ).

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MICROPROCESADORES II - Capítulo 1 – Sesión 2

EL MICROPROCESADOR 80386

-Un modo adicional de funcionamiento es Virtual 8086. Similar al Modo Real, pero permite varios sistemas 8086 ejecutarse al mismo tiempo protegidos uno del otro.-Utiliza dos pulsos de reloj para lectura/escritura de memoria.- Reloj de 40 Mhz.- Tiene acceso a memora caché externa ( 64k típica ).

El MICROPROCESADOR 80386SX

-El bus de datos externos es de 16 bits. ( Facilitar transición a los fabricantes de PC ). -El bus de direcciones es de 32 bits.

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MICROPROCESADORES II - Capítulo 1 Sesión 2

EL MICROPROCESADOR 80486DX

-Aparece en 1.989.-Es un 80386 refinado.-Bus de datos y direcciones se mantiene en 32 bits.-Aplicando tecnología RISC las instrucciones más utilizadas se ejecutan en un solo ciclo de reloj.-Reloj de 50Mh.-Ejecución de instrucciones en 5 etapas. Cinco instrucciones se pueden ejecutar la mismo tiempo.-Memoria caché de 8k interna.-Procesador aritmético de punto flotante interno.-Ejecuta instrucciones al doble de velocidad de un 80386.

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EL MICROPROCESADOR 80486SX.

- IGUAL AL 80486DX PERO SIN: - COPROCESADOR MATEMÁTICO. - MEMORIA CACHÉ.-EL RELOJ NO SUPERA LOS 33 Mhz.

LOS MICROPROCESADORES 80486DX2 Y DX4.

-LOS COMPONENTES EXTERNOS NO PUEDEN MANTENER LA MISMA VELOCIDAD DEL CPU.-EL DX2 TIENE UN RELOJ INTERNO EL DOBLE DE VELOCIDAD DEL RELOJ EXTERNO.-EL DX4 TIENE UN RELOJ INTERNO CON EL TRIPLE DE VELOCIDAD DEL RELOJ EXTERNO.

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MICROPROCESADORES SOBRECARGADOS

-SON 486DX2 Y 486DX4 CON PINES COMPATIBLES A LOS MODELOS DX Y SX. PERMITIÓ REPOTENCIA COMPUTADORAS DX, SX.

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EL MICROPROCESADOR PENTIUM.

- Es anunciado en 1.965.- Utiliza tecnología de 0,33 micrones ( 10 micrones en 1969 ).- Incorpora dos conductos ( pipes ) para procesamiento de instrucciones cada una con su propia unidad aritmética/ lógica, circuito para generación de direcciones, interfaz a la memoria caché. El procesador puede ejecutar dos instrucciones al mismo tiempo.-Contiene procesador de punto flotante.-Contiene memoria caché interna divida en dos partes: una para código y otra para datos.-La ejecución de una instrucción es de ocho etapas.-El procesamiento de instrucciones es 5 a 10 veces superior al 486.

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EL MICROPROCESADOR PENTIUM.

-Todos los registros son de 32 bits.-El bus de direcciones es de 32 bits.-El bus de datos externos es de 64 bits.-Se añadieron seis nuevas instrucciones para uso del sistema operativo.

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EL MICROPROCESADOR PENTIUM PRO.

-Contiene dos circuitos integrados. El más grande con 5,5 millones de transistores a 0,33 micrones es el CPU. El más pequeño es una memoria caché de nivel dos con 256k y 15,5 millones de transistores.-Contiene una memoria caché de nivel uno interna de 8k para datos e instrucciones.-Registros de 32 bits.-Bus de datos externo de 64 bits.-Bus de direcciones de 36 bits. Accede a 64Gb de memoria física.-Se añadieron tres nuevas instrucciones.-Contiene tres decodificadores de instrucciones separados. Puede ejecutar tres instrucciones al mismo tiempo.

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EL MICROPROCESADOR PENTIUM PRO.

-Ejecución dinámica de instrucciones. 1- Predicción de saltos múltiples. Puede predecir 30 instrucciones en adelante si por una condición de salto, se ejecutarán o no un grupo de instrucciones. 2- Análisis de flujo de datos. Carga varias instrucciones por adelantado, las analiza y determina la secuencia óptima para ejecutarlas. 3- Ejecución Especulativa. En manera aleatoria ejecuta grupos de instrucciones por adelantado y las guarda temporalmente. Si son necesarias posteriormente, ya están listas.

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MICROPROCESADORES COMPATIBLES CON INTEL.

-Proveedores Secundarios. Al inicio INTEL otorgó licencias de fabricación a proveedores secundarios para ganar nuevos mercados. Luego los suprimió.

-Clones. A partir del 80386 Intel no otorgó más licencias. Surgieron fabricantes con microprocesadores de características y paquetes similares a Intel.

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EL MICROPROCESADOR PENTIUM II.

-Es un Pentium Pro con tecnología MMX.-Construido en un solo encapsulado.-Construido con tecnología de 0,25 micras.-Reloj entre 300 y 450 Mhz.-Reloj del bus de datos en 100 Mhz.-La memoria caché de nivel 2 es de 512kb.-La memoria caché de nivel 1 es de 16kb.

EL MICROPROCESADOR CELERON

-Igual al Pentium II, pero sin caché de nivel II.-Cuatro meses después el Celeron A contiene 128 kb de caché en nivel II.- El bus externo es de 66 Mhz.

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EL MICROPROCESADOR PENTIUM III.

-Basado en el Pentium II.-Reloj interno de 600 Mhz.-Reloj del bus externo de 133 Mhz.-Setenta nuevas instrucciones SIMD ( single instrucction, multiple data ). Orientadas a operaciones aritméticas de punto flotante.-Doce nuevas instrucciones MMX.-Ocho nuevas instrucciones para el manejo de la memoria caché de nivel I.

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EL MICROPROCESADOR XEON.

-Posibilidad de encadenar 2, 4 u 8 procesadores sin circuitos adicionales.-Memoria caché de nivel 2 de 2 Mb.

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EL MICROPROCESADOR P7 ITANIUM

-Arquitectura de 64 bits. -128 registros internos de 64 bits.-128 registros de 82 bits de punto flotante.-Paralelismo Explicito: Tres instrucciones de 41 bits cargadas al mismo tiempo de la memoria.-Ejecución Especulativa Mejorada.-Bus de datos de 128 bits.-Bus de direcciones de 64 bits.-Reloj superior a 1Ghz.

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PROBLEMAS 1.3

1.3.1 COMPARE LOS MICROPROCESADORES 8086 Y 8088. ¿ EN QUE ASPECTOS SON DIFERENTES?

1.3.2 ¿CUÁL DE LOS SIGUIENTES MICROPROCESADORES TIENE REGISTROS INTERNOS DE 16 BITS?

8086 8088 80286 80386 80386SX 80486DX

1.3.3 EL 386 INTRODUJO UN NUEVO MODO PROTEGIDO LLAMADO _____________________ .

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1.3.4 CUANDO SE UTILIZA MS-DOS, EL 386 ES OPERADO EN MODO __________.

1.3.5 PARA ACELERAR EL ACCESO A LA MEMORIA, EL 386 UTILIZA UNA ______________ EXTERNA. EN EL 486, PENTIUM Y PENTIEM PRO, LA_______________ES INTERNA.

1.3.6 EL PROCESADOR PENTIUM TIENE ________ K DE MEMORIA CACHÉ, ___________ CANALES DE INSTRUCCIONES E INTERNAMENTE ___________ ___________ ____________.

1.3.7 UTILIZANDO _____________ ______________ _____________ EL PENTIUM PRO PUEDE ADELANTARSE A 30 INSTRUCCIONES.

1.3.8 EL PROCESADOR PENTIUM PUEDE EJECUTAR _________ INSTRUCCIONES SIMULTANEAMENTE.

1.3.9 LAS COMPAÑÍAS QUE RECIBEN UNA LICENCIA PARA FABRICAR UN PROCESADOR, SON LLAMADAS_____________.


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PROBLEMAS CAPÍTULO 1

15 ¿CUÁLES DE LOS SIGUIENTES MICROPROCESADORES 80x86 TIENEN UN BUS DE DATOS INTERNOR QUE NO ES IGUAL AL BUS DE DATOS EXTERNO? A)8086 E)80486 B)8088 F)80486SX C)0386 G)PENTIUM D)80386SX H)PENTIUM PRO

16 AL SER OPERADO EN MODO REAL, UN MICROPROCESADOR 80x86 SE COMPORTA CÓMO UN ______________.

17 ¿CUÁLES DE LOS SIGUIENTES MICROPROCESADORES TIENEN REGISTROS INTERNOS DE 32 BITS? A)8086 E)80486 B)8088 F)80486SX C)80386 G)PENTIUM D)80386SX H)PENTIUM PRO

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18 CUÁNDO UN PROCESADOR UTILIZA LA MEMORIA CACHÉ, BUSCA LA INSTRUCCIÓN A SER EJECUTADA O UN DATO, SI LA ENCUENTRA OCURRE UN _______.

19 ¿CUÁL DE LOS SIGUIENTES PROCESADORES TIENE MAS DE UN DECODIFICADOR DE INSTRUCCIONES? A)8086 E)80486 B)8088 F)80486SX C)80386 G)PENTIUM D)80386SX H)PENTIUM PRO

20 UN PROCESADOR 486DX4 100 TRABAJA CON UN RELOJ INTERNO DE _________ Y UN RELOJ EXTERNO DE ___________.

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ANALISIS Y DISEÑO TEMA1SECCIÓN 1.1

1.1 COMPARE LA ARQUITECTURA DE LAS COMPUTADORAS MODERNAS CON EL ENIAC.

1.2 EL MICROPROCESADOR 8086 TIENE UN BUS DE DATOS DE 16 BITS. SU MEMORIA ESTÁ ORGANIZADA COMO _________ BANCOS, CADA UNO DE ______ BITS DE ANCHO.

1.3 UN MICROPROCESADOR CON UN BUS DE DIRECCIONES DE 24 BITS PUEDE ACCEDER A __________ MB DE MEMORIA.

1.4 EXPLIQUE LA DIFERENCIA ENTRE UN CICLO DE LECTURA DE MEMORIA

Y UN CICLO DE ENTRADA/SALIDA. ¿EN QUE DIRECCIÓN FLUYEN LOS DATOS EN ESTOS CICLOS?

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SECCION 1.2NUMERE LOS SIGUIENTES RENGLONES COMO OCURRIERON EN EL TIEMPO ( 1 = PRIMERO ).

______ A ) APARECE LA PRIMERA MINICOMPUTADORA PDP8.______ B) INTEL INTRODUCE SU PRIMER MICROPROCESADOR DE 32 BITS, EL 80386______ C) ES INVENTADO EL TRANSISTOR EN LOS LABORATORIOS BELL.______ D) IBM COMIENZA A MERCADEAR UNA COMPUTADORA PERSONAL BASADA EN EL 8088.______ E) IBM ANUNCIA LA PRIMERA COMPUTADORA BASADA EN CIRCUITOS INTEGRADOS, EL MODELO 360.______ F) EL CIRCUITO INTEGRADO ES INVENTADO INDEPENDIENTEMENTE EN TEXAS INSTRUMENT Y FAIRCHILD.______ G) IBM ANUNCIA SU PRIMERA COMPUTADORA ELECTRÓNICA, EL MODELO 701 BASADO EN TUBOS DE VACÍO.______ H) INTEL ANUNCIA SU PRIMER PROCESADOR EN UN CHIP. EL 4004.______ I ) CRAY RESEARCH ANUNCIA SU PRIMERA SUPERCOMPUTADORA, LA CRAY-1.______ J ) APPLE, IBM, Y MOTOROLA ANUNCIAN EL PROCESADOR RISC POWERPC.______ K) LA UNIVERSIDAD DE PENSILVANIA DISEÑA Y CONSTRUYE LA COMPUTADORA ENIAC.

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1.6 UTILICE UNA HOJA DE CÁLCULO PARA DESARROLLAR UN GRÁFICO DE BARRAS PARA COMPARAR LA CANTIDAD DE TRANSISTORES EN LOS MICROPROCESADORES DESDE EL 4004 HASTA EL PENTIUM PRO. UTILICE UN ESCALA LOGARÍTMICA PARA EL EJE Y ( NÚMERO DE TRANSISTORES ).

SECCIÓN 1.3

1.7 UTILICE UNA HOJA DE CÁLCULO PARA DESARROLLAR UN GRÁFICA COMPARANDO LA CAPACIDAD DE PROCESAMIENTO EN MIPS ( EJE Y )

DE LOS MICROPROCESADORES 80x86 CON SY TAMAÑO ( EJE X ).

UTILICE UNA ESCALA LOGARÍTMICA PARA EL EJE Y.

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MICROPROCESADORES II - Capítulo 1 Sesión 21.8 LOS MICROPROCESADORES INTEL ORGANIZAN SU MEMORIA CÓMO DOS BANCOS CON 8 BITS DE ANCHO CADA UNO. NORMALMENTE ESTOS BANCOS ESTÁN CONSTRUIDOS UTILIZANDO SIMMS DE 1 MB O DE 4 MB. PARA CADA UNO DE LOS SIGUIENTES PROCESADORES DETERMINE EL NÚMERO MÍNIMO DE SIMMS DE 1 MB REQUERIDOS, EL TAMAÑO DE MEMORIA RESULTANTE Y LA CANTIDAD MÁXIMA DE MEMORIA POSIBLE.

PROCESADOR MÍNIMA CAPACIDAD CAPACIDAD MÁXIMA CANTIDAD TOTAL DE MEMORIA PARA EL PROCESADOR DE SIMS SIMS DE 1MB--------------------------------------------------------------------------------------------------------------80286 2 2MB 16MB--------------------------------------------------------------------------------------------------------------80386DX--------------------------------------------------------------------------------------------------------------80386SX--------------------------------------------------------------------------------------------------------------80486DX--------------------------------------------------------------------------------------------------------------PENTIUM--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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1.9 EXPLIQUE CUAL DE LAS SIGUIENTES CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROPROCESADORES AFECTAN ( O NO AFECTAN ) LA CAPACIDAD DE PROCESAMIENTO DE LOS MISMOS.

A) FRECUENCIA DEL RELOJ. B) ANCHO DEL BUS DE DATOS. C) ANCHO DEL BUS DE DIRECCIONES. D) MEMORIA CACHÉ INTERNA. E) COPROCESADOR ( INTERNO O EXTERNO ).

1.10 COMENZANDO CON EL 386, LOS PROCESADORES 80x86 SOPORTAN TRES MODOS DIFERENTES DE OPERACIÓN. ENUMERE LOS TRES MODOS CON UNA BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS MISMOS.

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1.11 PARA CADA UNO DE LAS SIGUIENTES CARACTERÍSTICAS, INDIQUE SI ESTA ES LA MISMA O DIFERENTE PARA LOS PROCESADORES

PENTIUM Y PENTIUM PRO, EXPLIQUE LA DIFERENCIA.

CARACTERÍSTICA IGUAL/DIFERENTE EXPLIQUE ( SI ES DIFERENTE )--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ANCHO DEL BUS DE DATOS---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ANCHO DEL BUS DE DIRECC.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------REGISTROS INTERNOS---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------EJECUTAN VARIAS INSTRUCCIONES SIMULTANEAMENTE---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MEMORIA CACHÉ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------JUEGO DE INSTRUCCIONES---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------EJECUCIÓN DINÁMICA---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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1.12 ¿POR QUE SERÍA VENTAJOSO PARA UN FABRICANTE DE MICROPROCESADORES OTORGAR LICENCIAS PARA PROVEEDORES SECUNDARIOS?

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