Ingeniera de Sistemas

Ingeniera de Sistemas2012

CAPTULO IARQUITECTURA DE MICROPROCESADORES I Y II

1. INTRODUCCINElmicroprocesadores unodelos logros ms sobresalientes del siglo XX. Esas son palabras atrevidas, y hace un cuarto de siglo tal afirmacin habra parecido absurda. Pero cada ao, el microprocesador se acerca ms alcentrode nuestras vidas, forjndose un sitio en el ncleo de una mquina tras otra. Su presencia ha comenzado a cambiar la forma en que percibimos elmundoe incluso a nosotros mismos. Cada vez se hace ms difcil pasar por alto el microprocesador como otro simpleproductoen una larga lnea de innovaciones tecnolgicas.Ninguna otra invencin en lahistoriase ha diseminado tan aprisa por todo el mundo o ha tocado tan profundamente tantos aspectos de la existencia humana. Hoy existen casi 15,000millonesde microchips de algunaclaseen uso. Decaraa esa realidad, quin puede dudar que el microprocesador no slo est transformando losproductosque usamos, sino tambin nuestra forma de vivir y, por ltimo, la forma en que percibimos la realidad?

2. CONCEPTOElmicroprocesadores elcircuito integradocentral y ms complejo de unsistema informtico; a modo de ilustracin, se le suele llamar por analoga el cerebro de uncomputador. Es uncircuito integradoconformado por millones de componentes electrnicos. Constituye launidad central de procesamientode laPCcatalogada comomicrocomputadorEs el encargado de ejecutar losprogramas; desde elsistema operativohasta lasaplicacionesde usuario; slo ejecutainstruccionesprogramadas enlenguaje de bajo nivel, realizando operacionesaritmticasylgicassimples, tales como sumar, restar, multiplicar,dividir, las lgicas binariasy accesos amemoria.Esta unidad central de procesamiento est constituida, esencialmente, porregistros, unaunidad de control, unaunidad aritmtico lgica y unaunidad de clculo en coma flotante.El microprocesador est conectado generalmente mediante unzcaloespecfico de laplaca basede la computadora; normalmente para su correcto y estable funcionamiento, se le incorpora unsistema de refrigeracin, que consta de undisipador de calorfabricado en algn material de altaconductividad trmica, comocobreo aluminio, y de uno o msventiladoresque eliminan el exceso del calor absorbido por el disipador. Existe una tendencia de integrar el mayor nmero de elementos dentro del propio procesador, aumentando as la eficiencia energtica y la miniaturizacin. Entre los elementos integrados estn las unidades de punto flotante, controladores de lamemoria RAM, controladores de buses y procesadores dedicados de video.Para funcionar, una computadora lee instrucciones y datos. La velocidad a la que lee datos y realiza clculos, viene determinada por la famosa frecuencia de funcionamiento que puedes ver en cualquier folleto de un micro. Sin embargo, gracias a los avances producidos en el diseo de la arquitectura, las prestaciones cada vez dependen menos de esa frecuencia de funcionamiento. Puede ocurrir, por tanto, que un micro con una menor velocidad sea capaz de realizar ms tareas.Cabe destacar que la frecuencia de reloj no es el nico factor determinante en el rendimiento, pues slo se podra hacer comparativa entre dos microprocesadores de una misma arquitectura.Hay otros factores muy influyentes en el rendimiento, como puede ser su memoria cach, su cantidad de ncleos, sean fsicos o lgicos, el conjunto de instrucciones que soporta, su arquitectura, etc; por lo que sera difcilmente comparable el rendimiento de dos procesadores distintos basndose slo en su frecuencia de reloj.Estos ltimos aos ha existido una tendencia de integrar el mayor nmero de elementos del PC dentro del propio procesador, aumentando as su eficiencia energtica 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 tambin en la placa base, luego se introdujo tambin el controlador de memoria, y ms tarde un procesador grfico dentro de la misma cmara, aunque no dentro del mismo encapsulado. Posteriormente se llegaron a integrar completamente en el mismo encapsulado.Para entenderlo, hay que revisar un poco la historia. Cuando se crearon los primeros microprocesadores, estos slo eran capaces de realizar una operacin en cada ciclo de reloj. Sin embargo, gracias a cambios arquitectnicos, cualquier procesador actual es capaz de procesar varias instrucciones al mismo tiempo. Por supuesto, cada arquitectura, ser ms eficiente al ejecutar unas u otras operaciones.Aparte de eso, cuando se cambia la arquitectura, se pueden aadir ms bloques que ejecuten nuevas instrucciones. Es lo que ocurre con los conjuntos de instruccionesSSE y AVX. Estas, permiten acelerar ciertos clculos asociados a programas matemticos, cientficos, financieros y de seguridad. Al implementar estos bloques, se consigue aumentar la velocidad de ejecucin de forma radical, pero se necesita que los desarrolladores de software vuelvan a crear los programas de nuevo.A veces se va ms all de aadir unas cuantas instrucciones. La capacidad de integracin mejora a pasos agigantados. Cada 18 meses, ms o menos, estos avances permiten aadir el doble de transistores en la misma rea. Esto significa que en unos tres aos se puede crear un microprocesador que ocupe la cuarta parte de espacio.El problema surge entonces a la hora de rellenar ese espacio. La primera opcin que se tomo fue la ms lgica. Se aaden ms ncleos, que no es ms que replicar procesadores e interconectarlos entre si. Tras esto, se tiende a integrar cada vez ms elementos dentro de la CPU. Digamos que los elementos pasan de laplaca basepoco a poco al micro. Se van integrando por ejemplo, elcontrolador de memoria, o latarjeta grfica.A tanto ha llegado esta evolucin, que se empieza a utilizar el concepto de APU en vez del de CPU. En un futuro no muy lejano se tendera aSOC(system on a chip) es decir a que todo el sistema se encuentre en el interior de una pastilla.Aparte de la parte lgica, no debemos de olvidar que un micro es un dispositivo fsico. Como tal, est limitado en aspectos tales como la temperatura o el voltaje. En esencia, la potencia consumida por un procesador es proporcional a la frecuencia de funcionamiento. Es decir, si aumentamos en un 30% la velocidad tambin la potencia aumentara en la misma proporcin. Si el sistema de refrigeracin, normalmente un ventilador, no es capaz de disipar esa potencia, la temperatura aumentara de manera constante hasta que el dispositivo se queme o se pare.Los fabricantes, teniendo en cuenta esto, aaden sistemas a los procesadores para acelerar su funcionamiento siempre y cuando estemos dentro de unos lmites fsicos aceptables. Ejemplos de tecnologas que realizan esto son los famososTurbo Core de AMDyTurbo Boost de Intel. El procesador puede funcionar ms lento en caso de que el sistema no necesite tanta velocidad de ejecucin.Por supuesto, la arquitectura tambin define como se comporta el procesador en relacin a otros elementos de la placa base. Por ejemplo la conexin con las memorias o los canales de acceso a lastarjetas grficas.En definitiva, la arquitectura es junto a la tecnologa de fabricacin lo que define las caractersticas y las posibles prestaciones de un microprocesador. Como ves, todo esto hace que sea cada vez ms complejo la comparacin entre los distintos procesadores ya que puede ser que algunos sean ms rpidos que otros en un tipo de aplicaciones y en otras no.

3. PARTES PRINCIPALES

3.1 Partes lgicas

Un microprocesador est compuesto de las siguientes partes y caractersticas:

Unidad de Control:Es la encargada de activar o desactivar los diversos componentes delmicroprocesadoren funcin de la instruccin que el microprocesador est ejecutando y en funcin tambin de la etapa de dicha instruccin que se est ejecutando. La unidad de control (UC) interpreta y ejecuta las instrucciones almacenadas en la memoria principal y genera las seales de control necesarias para ejecutarlas.La UC consta de: Registro de instrucciones (RI):contiene la instruccin que se est ejecutando en cada momento. Contador (C):contiene la direccin de memoria donde se encuentra la prxima instruccin a ejecutar. Reloj:proporciona una sucesin de impulsos elctricos a intervalos constantes que marcan los instantes en que han de comenzar los pasos que constituyen cada instruccin. Determina la velocidad de trabajo del ordenador, ya que esta depende del nmero de instrucciones que procesa por segundo. Decodificador (D):se encarga de analizar e interpretar la instruccin en curso (que est en el RI), determinando las rdenes necesarias para su ejecucin. Secuenciador (S):con la informacin suministrada por el decodificador, genera la secuencia de rdenes elementales que, sincronizadas con los impulsos del reloj, hacen que se ejecute la instruccin cargada en el registro de instrucciones

Unidad Aritmtica y Lgica (ALU):Es la que se encargar de realizar todas las operaciones que transforman los datos, en especial operaciones matemticas como la suma y la resta y tomar decisiones lgicas. Esta unidad consta a su vez de: Banco de registros (BR):almacena temporalmente los datos que intervienen en las operaciones que est realizando la UAL. Circuitos operadores (CIROP):realizan las operaciones elementales aritmticas y lgicas. Registro de resultados (RR):en l se depositan los resultados obtenidos en los circuitos operadores

Los registros:El procesador necesita para su funcionamiento de ciertas reas de almacenamiento de forma temporal, durante la ejecucin de las instrucciones, que aqu se llamanregistros, y que son de dimensiones mnimas; sin embargo, tienen la ventaja de ser extremadamente rpidos. Comparados con los accesos a RAM, los de registro son como mnimo 10 veces ms veloces.

El Procesador en trminos generales es el cerebro de un computador, cuyas partes bsicas son: el contador de programa, el decodificador de instrucciones, los registros y la unidad aritmtica y lgica.

Todos los datos (las instrucciones y los datos) son ledos por laCPUa travs de los registros. Las instrucciones (el cdigo del programa) son ledas en un registro llamadoInstruction Registery luego son decodificadas mediante un decodificador, que interpreta el tipo de instruccin. Dependiendo de la instruccin, se leen a continuacin los datos a procesar, los cuales se almacenan en un registro llamadoAcumuladoro "Registro de Trabajo" que se encuentra directamente relacionado con la Unidad Aritmtica y Lgica(ALU). Los resultados de laALUson almacenados nuevamente en el Acumulador,donde pueden ser enviados a una posicin de memoria RAM o a un dispositivo de E/S (disco duro, disco ptico, etc).

3.2 Partes fsicas El encapsulado:Es lo que rodea a la oblea de silicio en s, para darle consistencia, impedir su deterioro (ejemplo por oxidacin) y permitir un enlace con los conectores externos que lo acoplarn a su zcalo o a la placa base.

Zcalo:Es el lugar en donde se inserta el procesador, efectuando una conexin entre l y el resto del equipo. Cada familia de microprocesadores necesita un zcalo distinto, por diferencias fsicas entre marcas. Aparte del zcalo, el procesador tambin necesita un tipo determinado de placa base o madre acorde a sus caractersticas.

Chipset:El "chipset" (conjunto de circuitos integrados) es el conjunto (set) de chips que se encarga de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que trabajar el microprocesador con la memoria o la cach, o el control de puertos PCI, AGP, USB...

Memoria Cach:Es la parte en donde se almacenan datos que se usan muy frecuentemente, con el motivo de evitar el tener que pedirlos constantemente a la memoria principal, acelerando el acceso a otros dispositivos externos de almacenamiento, reduciendo as el tiempo de espera. Esta memoria se comunica directamente con la memoria principal, evitando el bus general, as es ms rpida.

Bus de datos:En este punto en el que el procesador lee/escribe datos en la memoria principal, y en los dispositivos entrada/salida.

Ventilador: Se encarga de refrigerar al procesador, ya que al contener millones de dispositivos activos transistores que producen una temperatura muy alta. Se instala justo encima del procesador, actualmente hay otros tipos de refrigeracin en las gamas estilomodding,por ejemplo: la refrigeracin lquida.

4. EVOLUCIN El microprocesador es producto surgido de la evolucin de distintas tecnologas predecesoras, bsicamente de la computacin y de la tecnologa desemiconductores. Seguidamente se expone una lista ordenada cronolgicamente de los microprocesadores ms populares que fueron surgiendo. 1971: ElIntel 4004El 4004 fue el primer microprocesador del mundo, creado en un simple chip y desarrollado por Intel. Era un CPU de 4 bits y tambin fue el primero disponible comercialmente. Este desarrollo impuls la calculadora de Busicome inici el camino para dotar de inteligencia a objetos inanimados y as mismo, a la computadora personal.Especificaciones: Microprocesador de 4 bits Contiene 2.300transistores EncapsuladoCERDIPde 16 pines Mximavelocidad del reloj740KHz UsaArquitectura Harvard, es decir, almacenamiento separado de programas y datos. Contrario a la mayora de los diseos 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 bitsmultiplexadopara transferir: 12 bits de direcciones (direccionando hasta 4 KB) Instrucciones de 8 bits de ancho, que no deben ser colocadas en la misma memoria de datos de 4 bits de ancho. Elconjunto de instruccionesest formado por 46 instrucciones (de las cuales 41 son de 8 bits de ancho y 5 de 16 bits de ancho) 16registrosde 4 bits cada uno. Stackinterno de llamadas asubrutinasde tres niveles de profundidad. Chipset(circuitos auxiliares) para crearsistemasbasados en el 4004.

1972: ElIntel 8008Codificado inicialmente como 1201, fue pedido a Intel por Computer Terminal Corporation para usarlo en su terminal programable Datapoint 2200, pero debido a que Intel termin el proyecto tarde y a que no cumpla 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.Especificaciones: Produccin: Mediados de 19721983 Fabricante(s): Intel Frecuencia de reloj deCPU: 0.5Mhz a 0.8Mhz Conjunto de instrucciones: prex86 Zcalo(s): 18 pin DIP

1974: ElSC/MPEl SC/MP desarrollado porNational Semiconductor, fue uno de los primeros microprocesadores, y estuvo disponible desde principio de1974. El nombre SC/MP (popularmente conocido como Scamp) es elacrnimodeSimple Cost-effective Micro Processor(Microprocesador simple y rentable). Presenta unbus de direccionesde16 bitsy unbus de datosde8 bits. Una caracterstica, 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 propsitos educativos, de investigacin y para el desarrollo de controladores industriales diversos.Caractersticas inusuales del SC/MPUna caracterstica avanzada para su tiempo, es la capacidad de liberar los buses, a fin de que puedan ser compartidos por varios procesadores. En ladatasheetmuestra una implementacin con tres SC/MP en una configuracin multi-procesador.SC/MP incrementa el contador de programa antes de buscar la instruccin, de modo que en reset comienza a ejecutar instrucciones desde la 0001. Esto tambin debe tenerse en cuenta para el clculo de los desplazamientos, ya que el desplazamiento se aade al contador de programa que sigue apuntando a la ubicacin de los desplazamientos y no a la prxima instruccin.Para minimizar la cantidad de chips en las aplicaciones de control dispone de unos pines de entrada / salida serial dedicada para permitir la implementacin de comunicaciones serial en el software sin necesidad de unaUART(esta prestacin ser retirada en el ltimo SC/MP III). 1974: ElIntel 8080EL 8080 se convirti en laCPUde la primera computadora personal, laAltair 8800de MITS, segn se alega, nombrada en base a un destino de la Nave Espacial Starship del programa de televisin Viaje a las Estrellas, y elIMSAI 8080, formando la base para las mquinas que ejecutaban el sistema operativoCP/M-80. Los fanticos de las computadoras podan 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 estasPC.Esquema de entrada/salidaEl 8080 tena 256 puertos deI/O(entrada/salida) que podan ser usados por los programas mediante instrucciones dedicadas de I/O, cada una de esas instrucciones tomando una direccin de puerto de I/O como su operando. Este esquema, que usaba un espacio de direcciones separado para las entradas/salidas, es ahora usado menos comnmente que el demapeo de memoriapara dispositivos o puertos de I/O. En el tiempo del lanzamiento 8080, el esquema de mapeo de I/O era visto como una ventaja, pues liberaba el nmero limitado de pines de direccin del procesador para usarlo en el espacio de direccin de la memoria. Sin embargo, en la mayora de las otras arquitecturas de CPU, el mapeo de los puertos de I/O en un espacio de direcciones comn para la memoria y el I/O, daba un conjunto de instrucciones ms simple, con ninguna necesidad de instrucciones separadas de I/O. 1975:Motorola 6800Se fabrica, por parte deMotorola, elMotorola MC6800, ms conocido como 6800. Fue lanzado al mercado poco despus del Intel 8080. Su nombre proviene de que contena aproximadamente 6.800 transistores. Varios de los primerasmicrocomputadorasde losaos 1970usaron 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 utiliz 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 ms potentes elMotorola 6809.Suconjunto de instruccionesest formado por 78 de stas y posiblemente es el primer microprocesador que cont con unregistro ndice.El 6800 normalmente se fabricaba en unencapsuladoDIPde 40patillas. Necesita un reloj de dos fases y una alimentacin nica de 5V, en contraste con el 8080 deIntel, que necesitaba tres tensiones.Varios de los primerosmicroordenadoresde losaos 1970, que usualmente eran vendidos porcorreo-en piezas sueltas o ensamblados-, usaron el 6800 como procesador principal. Entre ellos se encuentran elSWTPC 6800(el primero en usarlo) y elMITSAltair 680.Fue sustituido por elMC6802, que aade al MC6800 un generador de reloj, con lo que le basta un reloj de una fase, compatibleTTL, y una memoria de 128 bytes, 32 de los cuales son "retenibles" mediante una tensin de 3V aplicada a una patilla destinada a tal fin.Partiendo del 6800 se crearon varios procesadores derivados, siendo uno de los ms potentes elMotorola 6809, que fue usado en el sistema devideojuegoVectrexy en el ordenadorTandyTRS-80, entre otros. Tambin se han producido variosmicrocontroladoresbasados en el 6800, como elMotorola 6805,6807,6808,68HC11y el68HC12.La empresa competidoraMOS Technology, que contrat a los empleados que disearon el 6800 cuando estos dejaron Motorola, tambin fabric procesadores basados en la tecnologa del Motorola 6800. Entre estos se encuentran los MOS Technology6501y6502, que fueron usados en muchos sistemas devideojuegosy ordenadores de finales de los aos 1970, como elApple II,Atari 2600y losCommodore PET,VIC-20yC64.

1976: ElZ80La compaaZilogInc. crea elZilog Z80. Es un microprocesador de 8 bits construido en tecnologaNMOS, y fue basado en el Intel 8080. Bsicamente es una ampliacin de ste, con lo que admite todas sus instrucciones. Un ao despus sale al mercado el primer computador que hace uso del Z80, elTandyTRS-80Model 1provisto de un Z80 a 1,77 MHz y 4 KB de RAM. Es uno de los procesadores de ms xito del mercado, del cual se han producido numerosas versiones clnicas, y sigue siendo usado de forma extensiva en la actualidad en multitud desistemas embebidos. La compaa Zilog fue fundada1974porFederico Faggin, quien fue diseador jefe del microprocesador Intel 4004 y posteriormente del Intel 8080.Usos notablesA comienzos de losaos 1980el Z80 o versiones clnicas del mismo fueron usadas en multitud de ordenadores domsticos, como la gamaMSX, elRadio ShackTRS-80, elSinclairZX80,ZX81yZX Spectrum. Tambin fue usado en el Osborne 1, elKayproy otra gran cantidad de ordenadores empresariales que dominaban el mercado por aquella poca y que usaban elsistema operativoCP/M.A mediados de losaos 1980el Z80 fue usado en elTatung Einsteiny la familia de ordenadores domsticos y empresarialesAmstrad CPCyAmstrad PCW. El Z80 tambin fue usado en los ordenadoresTiki 100, que se empleaban en los colegios deNoruegapor entonces.Tal fue la popularidad del Z80 y el CP/M que otros ordenadores basados en elMOS Technology 6502o6510que ya estaban en el mercado, como elBBC Micro, elApple IIy elCommodore 64podan ser ampliados mediante una tarjeta o cartucho que contena un procesador Z80. Tambin elCommodore 128inclua un Z80 secundario junto alMOS Technology 8502principal para poder usar CP/M.Ya en losaos 1990el Z80 ha sido usado en lasvideoconsolasSega Master SystemySega Game Gear. Adems las videoconsolasSNKNeo-Geoy laSega Mega Drivey muchas mquinas arcade usan un Z80 como el procesador especializado en sonido.LasGame BoyyGame Boy ColordeNintendoutilizan una variante del Z80 fabricada porSharp.En la actualidad parte de la gama decalculadorasgrficas programables deTexas Instrumentstales como lasTI-82,TI-83,TI-85,TI-86y sus sucesoras emplean una versin clnica del Z80 fabricada por NEC como procesador principal.Adems el Z80 tambin es un microprocesador popular para ser usado ensistemas embebidos, campo donde se emplea de manera extensiva.

1978: LosIntel 8086 y 8088Una venta realizada por Intel a la nueva divisin 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 xito del 8088 propuls a Intel a la lista de las 500 mejores compaas, en la prestigiosa revistaFortune, y la misma nombr la empresa como uno deLos triunfos comerciales de los sesenta.Derivados y ClonesVersiones compatibles, y en muchos casos mejoradas, fueron fabricadas porFujitsu,Harris/Intersil,OKI,Siemens AG,Texas Instruments,NEC,Mitsubishi, yAMD. Por ejemplo, el parNEC V20y NEC V30 eran compatibles a nivel de hardware con el 8088 y el 8086 respectivamente, pero incorporaron el conjunto de instrucciones del 80186 junto con algunas (pero no todas) las mejoras en velocidad del 80186, proporcionando con slo sustituir el chip, la capacidad para aumentar el conjunto de instrucciones y la velocidad de procesamiento sin que los fabricantes tuvieran que modificar sus diseos. Tales procesadores en CMOS, relativamente simples y de baja potencia, compatibles con el 8086/8088, todava se usan en sistemas empotrados.La industria de la electrnica de laUnin Soviticafue capaz de replicar el 8086 conespionaje industrialeingeniera inversa. el chip resultante, el K1810BM86, era binaria y compatible a nivel de pines con el 8086, pero no era mecnicamente compatible porque us medidas mtricas.Los 8088 y 8086 eran los ncleos respectivos de los computadores de escritorio compatibles con el PC,ES1840yES1841, hechos por los soviticos. Sin embargo, estas computadoras tenan significativas diferencias de hardware de sus autnticos prototipos, y el trazado de circuito del bus de datos/direcciones fue diseado independientemente de los productos de Intel.[citarequerida]El ES1841 era el primer PC compatible con tamao de bus dinmico (patente de los E.E.U.U. No 4.831.514). Posteriormente, algunos de los principios del ES1841 fueron adoptados en el PS/2 (patente de los E.E.U.U. No 5.548.786) y algunas otras mquinas (solicitud de patente britnica, publicacin No. GB-A-2211325, publicada el 28 de junio de 1989). 1982: ElIntel 80286El 80286, popularmente conocido como 286, fue el primer procesador de Intel que podra 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 aos de su introduccin, haba un estimado de 15 millones de PC basadas en el 286, instaladas alrededor del mundo.Caractersticas:Una de las caractersticas interesantes de este procesador es que fue el primer procesador x86 conmodo protegido, en el cual existan cuatroanillosde ejecucin y divisin de memoria mediante tablas de segmentos. En este modo trabajaban las versiones de 16bitsdel sistema operativoOS/2. En este modo protegido se permita el uso de toda la memoria directamente, habilitando que pudiera ser direccionada hasta 16 MiB de memoria con launidad de gestin de memoria(MMU) lineal del chip y con 1 GiB de espacio dedireccin lgica. La MMU tambin ofreca proteccin entre aplicaciones para evitar la escritura de datos accidental (o malintencionada) fuera de la zona de memoria asignada. Por diseo, una vez que el procesador entraba en el modo protegido, no poda volver almodo realcompatible con el 8086 sin un reinicio provocado por hardware. En el IBM PC/AT, IBM aadi circuitera externa como tambin cdigo especializado en elROMBIOSpara habilitar una serie especial de instrucciones de programa para causar el reinicio, permitiendo la reentrada al modo real mientras se conservaba la memoria activa y el control. Aunque esto trabajaba correctamente, el mtodo impona una enorme penalizacin en el desempeo.Esta limitacin llev a la famosa referencia deBill Gatessobre el 80286 como un chip de cerebro muerto,5puesto que estaba claro que el nuevo ambiente deMicrosoft Windowsno podra correr mltiples aplicaciones deMS-DOScon el 286. Podra decirse que fue responsable de la divisin entreMicrosofteIBM, dado que IBM insisti en que elOS/2, originalmente una empresa conjunta entre IBM y Microsoft, corriera en un 286 (y en modo de texto). Para ser justo, cuando Intel dise el 286, no fue diseado para poder correr en multitarea aplicaciones de modo real; el modo real fue pensado como una manera simple para que un bootstrap loader preparase el sistema y despus cambiara al modo protegido.En teora, las aplicaciones de modo real podan ser ejecutadas directamente enmodo protegido de 16 bitssi ciertas reglas fueran seguidas; sin embargo, como muchos programas del DOS rompan esas reglas, el modo protegido no fue ampliamente usado hasta la aparicin del sucesor del 80286, elIntel 80386de 32 bits, que fue diseado para ir fcilmente hacia adelante y hacia atrs entre los modos.

1985: ElIntel 80386Este procesador Intel, popularmente llamado 386, se integr con 275000 transistores, ms de 100 veces tantos como en el original 4004. El 386 aadi una arquitectura de 32 bits, con capacidad paramultitareay una unidad de traslacin de pginas, lo que hizo mucho ms sencillo implementarsistemas operativosque usaranmemoria virtual.El procesador i386 fue una evolucin importante en el mundo de la lnea de procesadores que se remonta alIntel 8008. El predecesor del i386 fue elIntel 80286, un procesador de 16 bits con un sistema dememoria segmentada. El i386 aadi una arquitectura de 32 bits y unaunidad de traslacin de pginas, lo que hizo mucho ms sencillo implementarsistemas operativosque emplearanmemoria virtual.Intel introdujo posteriormente eli486, pero ni ste ni sus sucesores han introducido tantos cambios en laarquitecturax86como el i386 con su sistema dedireccionamiento planode 32 bits. Otros microprocesadores, como elMotorola 68000tenan direccionamiento plano desde mucho antes.La mayora de las aplicaciones diseadas para ordenadores personales con un procesadori486posterior al i386 funcionarn en un i386, debido a que los cambios delconjunto de instruccionesdesde el i386 ha sido mnimo. Adems el uso de las nuevas instrucciones puede ser evitado fcilmente. Adaptar un programa para el i286 es mucho ms difcil.Debido al alto grado de compatibilidad, la arquitectura del conjunto de procesadores compatibles con el i386 suele ser llamada arquitectura i386. Elconjunto de instrucciones para dicha arquitectura se conoce actualmente comoIA-32. 1985: El VAX 78032El microprocesador VAX 78032 (tambin conocido como DC333), es de nico chip y de 32 bits, y fue desarrollado y fabricado porDigital Equipment Corporation(DEC); instalado en los equipos MicroVAX II, en conjunto con su chip coprocesador de coma flotante separado, el 78132, tenan una potencia cercana al 90% de la que poda entregar elminicomputadorVAX 11/780que fuera presentado en 1977. Este microprocesador contena 125000 transistores, fue fabricado en tecnologa ZMOS de DEC. Los sistemas VAX y los basados en este procesador fueron los preferidos por la comunidad cientfica y de ingeniera durante la dcada del 1980.Contiene 125.000 transistores en un 8,7 por 8,6 mm (74,82 mm2)matrizque se fabric en proceso de DEC ZMOS, un 3,0 micraslgica NMOSproceso con dos capas de interconexin de aluminio.La matriz se empaqueta en un 68-pinmontado en superficiede soporte de chip con plomo. 1989: ElIntel 80486LosIntel 80486(i486,486) son una familia de microprocesadores de 32 bits con arquitecturax86diseados porIntel Corporation.La generacin 486 realmente signific contar con una computadora personal de prestaciones avanzadas, entre ellas, unconjunto de instruccionesoptimizado, unaunidad de coma flotanteo FPU, una unidad de interfaz de bus mejorada y una memoriacachunificada, todo ello integrado en el propio chip del microprocesador. Estas mejoras hicieron que los i486 fueran el doble de rpidos que el par i386 - i387 operando a la mismafrecuencia de reloj. El procesador Intel 486 fue el primero en ofrecer uncoprocesadormatemtico o FPU integrado; con l que se aceleraron notablemente las operaciones de clculo. Usando una unidad FPU las operaciones matemticas ms complejas son realizadas por el coprocesador de manera prcticamente independiente a la funcin del procesador principal.Las velocidades de reloj tpicas para los i486 eran 16 MHz (no muy frecuente), 20 MHz (tampoco frecuente), 25 MHz, 33 MHz, 40 MHz, 50 MHz (tpicamente con duplicacin del reloj), 66 MHz (con duplicacin del reloj), 75 MHz (con triplicacin del reloj), 80MHz (versin de AMD con duplicacin de reloj), 100 MHz (tambin con triplicacin del reloj) y 120 MHz (triplicacin de reloj, exclusivo de AMD). Existi adems un 486 de 133MHz fabricado por AMD que dispona de 16KB de cach L1, arquitectura de 0'35 micras (contra las 0'6 micras de los modelos anteriores) y un multiplicador de 4x. Se denomin con tres nombres diferentes: AMD X5, AMD Am5x86-P75 y AMD Am486DX5-133, y dispona de una enorme capacidad para el overclock que le permita subir hasta los 160Mhz incluso sin disipador, equiparando su rendimiento con el de un Pentium-90. Tambin 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 sera el ms potente 486 jams fabricado.

1991: ElAMD AMx86Procesadores fabricados porAMD100% compatible con los cdigos 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. Aqu se incluyen las series Am286, Am386, Am486 y Am586. 1993:PowerPC601Es un procesador de tecnologaRISCde 32 bits, en 50 y 66MHz. En su diseo utilizaron la interfaz de bus del Motorola 88110. En1991,IBMbusca una alianza conAppley Motorola para impulsar la creacin de este microprocesador, surge la alianza AIM (Apple, IBM y Motorola) cuyo objetivo fue quitar el dominio queMicrosofte Intel tenan en sistemas basados en los 80386 y 80486.PowerPC(abreviada PPC o MPC) es el nombre original de la familia de procesadores de arquitectura de tipo RISC, que fue desarrollada por la alianza AIM. Los procesadores de esta familia son utilizados principalmente en computadoresMacintoshdeApple Computery su alto rendimiento se debe fuertemente a su arquitectura tipo RISC. 1993: ElIntel PentiumEl primer Pentium se lanz al mercado el22 de marzode1993,1con velocidades iniciales de 60 y 66MHz, 3.100.000 transistores, cache interno de 8KiBpara datos y 8 KiB para instrucciones; sucediendo al procesadorIntel 80486. Intel no lo llam 586 debido a que no es posible registrar unamarcacompuesta solamente denmeros.Pentium tambin fue conocido por su nombre clave P54C. Se comercializ en velocidades entre 60 y 200 MHz, con velocidad de bus de 50, 60 y 66 MHz. Las versiones que incluan instrucciones MMX no slo brindaban al usuario un mejor manejo deaplicacionesmultimedia, como por ejemplo, la lectura de pelculas en DVD sino que se ofrecan en velocidades de hasta 233 MHz, incluyendo una versin de 200 MHz y la ms bsica proporcionaba unos 166 MHz de reloj.La aparicin de este procesador se llev a cabo con un movimiento econmico impresionante, acabando con la competencia, que hasta entonces produca procesadores equivalentes, como es el80386, el80486y sus variaciones o inclusoNPUs.El microprocesador de Pentium posea 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). Adems, estaba dotado de un bus de datos de 64 bits, y permita un acceso a memoria de 64 bits (aunque el procesador segua manteniendo compatibilidad de 32 bits para las operaciones internas, y los registros tambin eran de 32 bits). Las versiones que incluan instrucciones MMX no slo brindaban al usuario un ms eficiente manejo de aplicaciones multimedia, como por ejemplo, la lectura de pelculas en DVD, sino que tambin se ofrecan en velocidades de hasta 233 MHz. Se incluy una versin de 200 MHz y la ms bsica trabajaba a alrededor de 166 MHz de frecuencia de reloj. El nombre Pentium, se mencion en las historietas y en charlas de la televisin a diario, en realidad se volvi una palabra muy popular poco despus de su introduccin. 1994: EL PowerPC 620En este ao IBM y Motorola desarrollan el primer prototipo del procesador PowerPC de 64 bit[2], la implementacin ms avanzada de la arquitectura PowerPC, que estuvo disponible al ao prximo. El 620 fue diseado para su utilizacin en servidores, y especialmente optimizado para usarlo en configuraciones de cuatro y hasta ocho procesadores en servidores de aplicaciones debase de datosyvdeo. Este procesador incorpora siete millones de transistores y corre a 133 MHz. Es ofrecido como un puente de migracin para aquellos usuarios que quieren utilizar aplicaciones de 64bits, sin tener que renunciar a ejecutar aplicaciones de 32 bits. 1995: ELIntel Pentium ProLanzado al mercado para el otoo de 1995, el procesador Pentium Pro (profesional) se dise con una arquitectura de32 bits. Se us en servidores y los programas y aplicaciones para estaciones de trabajo (de redes) impulsaron rpidamente su integracin en las computadoras. El rendimiento del cdigo de 32 bits era excelente, pero el Pentium Pro a menudo era ms lento que un Pentium cuando ejecutaba cdigo o sistemas operativos de 16 bits. El procesador Pentium Pro estaba compuesto por alrededor de 5,5 millones de transistores. 1996: ElAMD K5ElAMD K5es unmicroprocesadortipo x86, rival directo delIntelPentium. Fue el primerprocesadorpropio que desarroll AMD.La arquitecturaRISC86del AMD K5 era ms semejante a la arquitectura del Intel Pentium Pro que a la delPentium. El K5 es internamente un procesador RISC con una Unidad x86- decodificadora que transforma todos los comandos x86 de la aplicacin en comandos RISC. Este principio se usa hasta hoy en todos los CPUs x86.Habiendo abandonado los clones,AMDfabricada con tecnologas anlogas a Intel. AMD sac al mercado su primer procesador propio, el K5, rival del Pentium. La arquitectura RISC86 del AMD K5 era ms semejante a la arquitectura del Intel Pentium Pro que a la del Pentium. El K5 es internamente un procesadorRISCcon una Unidad x86- decodificadora, transforma todos los comandos x86 (de la aplicacin en curso) en comandos RISC. Este principio se usa hasta hoy en todas las CPU x86. En lamayora de los aspectos era superior el K5 al Pentium, incluso de inferior precio, sin embargo AMD tena poca experiencia en el desarrollo de microprocesadores y los diferentes hitos de produccin marcados se fueron superando con poco xito, se retras 1 ao de su salida al mercado, a razn 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: LosAMD K6y AMD K6-2

ElK6-2es unmicroprocesadorx86manufacturado porAMD, disponible en velocidades desde los 233 a los 570MHz. Tiene uncachde nivel 1 de 64KiB(32KiB de instrucciones y 32KiB de datos), funciona desde 2,2 a 2,4voltios, fue manufacturado usando 0,25micras, tiene 9,3 millones detransistores, y usa un socketSocket 7oSuper Socket 7.Con el K6, AMD no slo consigui hacerle seriamente la competencia a los Pentium MMX de Intel, sino que adems amarg lo que de otra forma hubiese sido un plcido dominio del mercado, ofreciendo un procesador casi a la altura del Pentium II pero por un precio muy inferior. En clculos encoma flotante, el K6 tambin qued por debajo del Pentium II, pero por encima del Pentium MMX y del Pro. El K6 cont con una gama que va desde los 166 hasta los ms de 500 Mhz y con el juego de instrucciones MMX, que ya se han convertido en estndares.Ms adelante se lanz una mejora de losK6, losK6-2de 250 nanmetros, para seguir compitiendo con los Pentium II, siendo ste ltimo superior en tareas de coma flotante, pero inferior en tareas de uso general. Se introduce un juego de instruccionesSIMDdenominado3DNow! 1997: ElIntel Pentium II

ElPentium IIes unmicroprocesadorconarquitecturax86diseado por Intel, introducido en el mercado el7 de mayode1997. Est basado en una versin modificada del ncleoP6, usado por primera vez en elIntel Pentium Pro.Un procesador de 7,5 millones de transistores, se busca entre los cambios fundamentales con respecto a su predecesor, mejorar el rendimiento en la ejecucin de cdigo de16 bits, aadir el conjunto de instruccionesMMXy eliminar la memoria cach de segundo nivel del ncleo del procesador, colocndola en una tarjeta decircuito impresojunto a ste. Gracias al nuevo diseo de este procesador, los usuarios de PC pueden capturar, revisar y compartir fotografas digitales con amigos y familia va Internet; revisar y agregar texto, msica y otros; con una lnea telefnica; el enviar vdeo a travs de las lneas normales del telfono mediante Internet se convierte en algo cotidiano.

1998: ElIntel Pentium II XeonXeones una familia demicroprocesadoresIntelpara servidoresPCyMacintosh.Los procesadores Pentium II Xeon se disean para cumplir con los requisitos de desempeo en computadoras de medio-rango, servidores ms potentes y estaciones de trabajo. Consistente con la estrategia de Intel para disear productos de procesadores con el objetivo de llenar segmentos de los mercados especficos, el procesador Pentium II Xeon ofrece innovaciones tcnicas diseadas para lasestaciones de trabajoy servidores que utilizan aplicaciones comerciales exigentes, como servicios de Internet, almacenamiento de datos corporativos, creaciones digitales y otros. Pueden configurarse sistemas basados en este procesador para integrar de cuatro o ocho procesadores trabajando en paralelo, tambin ms all de esa cantidad.

1999: ElIntel CeleronCelerones el nombre que lleva la lnea demicroprocesadoresde bajo costo deIntel. El objetivo era poder, mediante esta segunda marca, penetrar en los mercados cerrados a los Pentium, de mayor rendimiento y precio.El primer Celeron fue lanzado en agosto de1998, y estaba basado en elIntel Pentium II. Posteriormente, salieron nuevos modelos basados en las tecnologasIntel Pentium III,Intel Pentium 4eIntel Core 2 Duo. El ms reciente esta basado en el Core 2 Duo (Allendale).Continuando la estrategia, Intel, en el desarrollo de procesadores para los segmentos del mercado especficos, el procesador Celeron es el nombre que lleva la lnea de bajo costo de Intel. El objetivo fue poder, mediante sta segunda marca, penetrar en los mercados impedidos a los Pentium, de mayor rendimiento y precio. Se disea para el aadir valor al segmento del mercado de los PC. Proporcion a los consumidores una gran actuacin a un bajo coste, y entreg un desempeo destacado para usos como juegos y el software educativo.

1999: ElAMD AthlonK7 (Classic y Thunderbird)Athlones el nombre que recibe una gama demicroprocesadorescompatibles con laarquitecturax86, diseados porAMD.El Athlon original,Athlon Classic, fue el primer procesadorx86de sptima generacin y en un principio mantuvo su liderazgo de rendimiento sobre los microprocesadores deIntel.AMDha continuado usando el nombre Athlon para sus procesadores de octava generacinAthlon 64.Procesador totalmente compatible con la arquitectura x86. Internamente el Athlon es un rediseo de su antecesor, pero se le mejor substancialmente el sistema decoma flotante(ahora con 3 unidades de coma flotante que pueden trabajar simultneamente) y se le increment lamemoria cachde primer nivel (L1) a 128 KiB (64 KiB para datos y 64 KiB para instrucciones). Adems incluye 512 KiB de cach de segundo nivel (L2). El resultado fue el procesadorx86ms potente del momento.El procesador Athlon con ncleo Thunderbird apareci como la evolucin del Athlon Classic. Al igual que su predecesor, tambin se basa en la arquitectura x86 y usa el bus EV6. El proceso de fabricacin usado para todos estos microprocesadores es de 180nanmetros. El Athlon Thunderbird consolid a AMD como la segunda mayor compaa de fabricacin 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 informtica. 1999: ElIntel Pentium III

ElPentium IIIes un microprocesador dearquitecturai686fabricado y distribuido porIntel; el cual es una modificacin delPentium Pro. Fue lanzado el26 de febrerode1999.Ofrece 70 nuevas instrucciones Internet Streaming, las extensiones deSIMDque refuerzan dramticamente el desempeo con imgenes avanzadas, 3D, aadiendo una mejor calidad de audio, video y desempeo en aplicaciones de reconocimiento de voz. Fue diseado para reforzar el rea del desempeo en el Internet, les permite a los usuarios hacer cosas, tales como, navegar a travs de pginas pesadas (con muchos grficos), tiendas virtuales y transmitir archivos video de alta calidad. El procesador se integra con 9,5 millones de transistores, y se introdujo usando en l tecnologa 250 nanmetros.

1999: ElIntel Pentium III XeonEl procesador Pentium III Xeon ampla las fortalezas de Intel en cuanto a las estaciones de trabajo (workstation) y segmentos de mercado de servidores, y aade una actuacin mejorada en las aplicaciones del comercio electrnico e informtica comercial avanzada. Los procesadores incorporan mejoras que refuerzan el procesamientomultimedia, particularmente las aplicaciones de vdeo. La tecnologa del procesador III Xeon acelera la transmisin de informacin a travs del bus del sistema al procesador, mejorando el desempeo significativamente. Se disea pensando principalmente en los sistemas con configuraciones demultiprocesador. 2000: ELIntel Pentium 4Este es un microprocesador de sptima generacin basado en laarquitectura x86y fabricado porIntel. Es el primero con un diseo completamente nuevo desde elPentium Pro. Se estren la arquitectura NetBurst, la cual no daba mejoras considerables respecto a la anterior P6. Intel sacrific el rendimiento de cada ciclo para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo y una mejora en las instruccionesSSE. Es el primer microprocesador con un diseo completamente nuevo desde elPentium Prode1995. El Pentium 4 original, denominado Willamette, trabajaba a 1,4 y 1,5GHz; y fue lanzado el20 de noviembrede2000.1El8 de agostode2008se realiza el ltimo envo de Pentium 4,2siendo sustituido por losIntel Core Duo.Para la sorpresa de la industria informtica, la nueva micro arquitectura NetBurstdel Pentium 4 no mejor el viejo diseo de la micro arquitecturaIntel P6segn 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 instruccionesSSE. En2004, se agreg elconjunto de instruccionesx86-64de64 bitsal tradicionalsetx86de 32 bits. Al igual que los Pentium IIyPentium III, el Pentium 4 se comercializa en una versin para equipos de bajo presupuesto (Celeron), y una orientada a servidores de gama alta (Xeon). 2001: ElAMD Athlon XPCuando Intel sac elPentium 4a 1,7 GHz en abril de 2001 se vio que el Athlon Thunderbird no estaba a su nivel. Adems no era prctico para el overclocking, entonces para seguir estando a la cabeza en cuanto a rendimiento de los procesadores x86, AMD tuvo que disear un nuevo ncleo, y sac elAthlon XP. Este compatibilizaba las instruccionesSSEy las 3DNow! Entre las mejoras respecto al Thunderbird se puede mencionar la pre recuperacin de datos por hardware, conocida en ingls comoprefetch, 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 versin de Pentium 4 denominada 'Prescott'. Primero se utiliz en su manufactura un proceso de fabricacin de 90 nm y luego se cambi a 65nm. Su diferencia con los anteriores es que stos poseen 1 MiB o 2 MiB de cach L2 y 16 KiB decachL1 (el doble que los Northwood), prevencin de ejecucin, SpeedStep, C1E State, un HyperThreading mejorado, instruccionesSSE3, manejo de instrucciones AMD64, de64 bitscreadas por AMD, pero denominadasEM64Tpor Intel, sin embargo por graves problemas de temperatura y consumo, resultaron un fracaso frente a los Athlon 64. 2004: El AMD Athlon 64El AMD Athlon 64 es un microprocesador x86 de octava generacin que implementa el conjunto de instruccionesAMD64, 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 cdigo heredado de 32 bits. El Athlon 64 tambin presenta una tecnologa de reduccin de la velocidad del procesador llamadaCool'n'Quiet,: cuando el usuario est ejecutando aplicaciones que requieren poco uso del procesador, baja la velocidad del mismo y su tensin se reduce. 2006: ELIntel Core DuoIntel Core Duoes unmicroprocesadorde sexta generacin lanzado en enero del 2006 porIntel, posterior alPentium Dy antecesor alCore 2 Duo. Dispone de dos ncleos de ejecucin lo cual hace de este procesador especial para lasaplicacionesdesubprocesosmltiples y paramultitarea. Puede ejecutar varias aplicaciones exigentes simultneamente, como juegos con grficos potentes o programas que requieran muchos clculos, al mismo tiempo que permite descargar msica o analizar el PC con un antivirus en segundo plano, por ejemplo.El Core Duo contiene 151 millones detransistores, incluyendo a la memoria cach de 2MiB. El ncleo de ejecucin del procesador contiene un pipeline de 12 etapas con velocidades previstas de ejecucin entre 1,06 y 2,50 GHz. La comunicacin entre la cach L2 y los dos ncleos de ejecucin es controlada por un mdulo de bus rbitro que elimina el trfico de coherencia a travs del bus frontal (FSB), con el costo de elevar la latencia de la comunicacin de ncleo-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 computadorasApple Macintosh. Existe tambin una versin con slo un ncleo denominadaCore Solo.Intel lanz sta gama de procesadores de doble ncleo y CPUs 2x2 MCM (mdulo Multi-Chip) de cuatro ncleos con el conjunto de instrucciones x86-64, basado en el la nueva arquitectura Core de Intel. LamicroarquitecturaCore regres a velocidades de CPU bajas y mejor el uso del procesador de ambos ciclos de velocidad y energa comparados con anteriores NetBurst de los CPU Pentium 4/D2. La microarquitectura Core provee etapas de decodificacin, unidades de ejecucin, cach y buses ms eficientes, reduciendo el consumo de energa de CPU Core 2, mientras se incrementa la capacidad de procesamiento. Los CPU de Intel han variado muy bruscamente en consumo de energa de acuerdo a velocidad de procesador, arquitectura y procesos de semiconductor, mostrado en las tablas de disipacin de energa del CPU. Esta gama de procesadores fueron fabricados de 65 a 45 nanmetros. 2007: ElAMD PhenomPhenom fue el nombre dado por Advanced Micro Devices (AMD) a la primera generacin de procesadores de tres y cuatro ncleos basados en la microarquitectura K10. Como caracterstica comn todos los Phenom tienen tecnologa de 65 nanmetros lograda a travs de tecnologa de fabricacin Silicon on insulator (SOI). No obstante, Intel, ya se encontraba fabricando mediante la ms avanzada tecnologa de proceso de 45 nm en 2008. Los procesadores Phenom estn diseados para facilitar el uso inteligente de energa y recursos del sistema, listos para la virtualizacin, generando un ptimo rendimiento por vatio. Todas las CPU Phenom poseen caractersticas tales como controlador de memoria DDR2 integrado, tecnologaHyperTransporty unidades decoma flotantede 128 bits, para incrementar la velocidad y el rendimiento de los clculos de coma flotante. La arquitectura Direct Connect asegura que los cuatro ncleos tengan un ptimo acceso al controlador integrado de memoria, logrando un ancho de banda de 16 Gb/s para intercomunicacin de los ncleos del microprocesador y la tecnologa HyperTransport, de manera que las escalas de rendimiento mejoren con el nmero de ncleos. Tiene cach L3 compartida para un acceso ms rpido a los datos (y as no depende tanto del tiempo de latencia de la RAM), adems de compatibilidad de infraestructura de los zcalos AM2, AM2+ y AM3 para permitir un camino de actualizacin sin sobresaltos. A pesar de todo, no llegaron a igualar el rendimiento de la serie Core 2 Duo. 2008: ElIntel Core NehalemIntel Core i7 es una familia de procesadores de cuatro ncleos de la arquitectura Intelx86-64. Los Core i7 son los primeros procesadores que usan la microarquitectura Nehalem de Intel y es el sucesor de la familia Intel Core 2. FSB es reemplazado por la interfaz QuickPath en i7 e i5 (zcalo 1366), y sustituido a su vez en i7, i5 e i3 (zcalo 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. ElHyperthreadingfue reimplementado creando ncleos lgicos. Est fabricado a arquitecturas de 45 nm y 32 nm y posee 731 millones de transistores su versin ms potente. Se volvi a usar frecuencias altas, aunque a contrapartida los consumos se dispararon. 2008: LosAMD Phenom IIyAthlon IIPhenom II es el nombre dado por AMD a una familia de microprocesadores o CPUs multincleo (multicore) fabricados en 45 nm, la cual sucede al Phenom original y dieron soporte a DDR3. Una de las ventajas del paso de los 65 nm a los 45 nm, es que permiti aumentar la cantidad de cach L3. De hecho, sta se increment de una manera generosa, pasando de los 2 MiB del Phenom original a 6 MiB.Entre ellos, el Amd Phenom II X2 BE 555 de doble ncleo surge como el procesador bincleo del mercado. Tambin se lanzan tres Athlon II con slo Cach L2, pero con buena relacin precio/rendimiento. El Amd Athlon II X4 630 corre a 2,8 GHz. El Amd Athlon II X4 635 contina la misma lnea.AMD tambin lanza un triple ncleo, llamado Athlon II X3 440, as como un doble ncleo Athlon II X2 255. Tambin sale el Phenom X4 995, de cuatro ncleos, que corre a ms de 3,2GHz. Tambin AMD lanza la familia Thurban con 6 ncleos fsicos dentro del encapsulado 2011: ElIntel Core Sandy BridgeLlegan para remplazar los chips Nehalem, con Intel Core i3, Intel Core i5 e Intel Core i7 serie 2000 y Pentium G.Intel lanz sus procesadores que se conocen con el nombre en clave Sandy Bridge. Estos procesadores Intel Core que no tienen sustanciales cambios en arquitectura respecto a nehalem, pero si los necesarios para hacerlos ms eficientes y rpidos que los modelos anteriores. Es la segunda generacin de los Intel Core con nuevas instrucciones de 256 bits, duplicando el rendimiento, mejorando el desempeo en 3D y todo lo que se relacione con operacin en multimedia. Llegaron la primera semana de Enero del 2011. Incluye nuevo conjunto de instrucciones denominado AVX y una GPU integrada de hasta 12 unidades de ejecucinIvy Bridge es la mejora de sandy bridge a 22 nm. Se estima su llegada para 2012 y promete una mejora de la GPU, as como procesadores de sexdcuple ncleo en gamas ms altas y cudruple ncleo en las ms bajas, abandonndose los procesadores de ncleo doble. 2011: ElAMD FusionAMD Fusiones el nombre clave para un diseo futuro de microprocesadores Turion, producto de la fusin entreAMDyATI, combinando con la ejecucin general del procesador, el proceso de la geometra 3D y otras funciones de GPUs actuales. LaGPU(procesador grfico) estar integrada en el propio microprocesador. Se espera la salida progresiva de esta tecnologa a lo largo del 2011; estando disponibles los primeros modelos (Ontaro y Zacate) para ordenadores de bajo consumo entre ltimos meses de 2010 y primeros de 2011, dejando el legado de las gamas medias y altas (Llano, Brazos y Bulldozer para mediados o finales del 2011).

5. FABRICACIN5.1. Procesadores de silicioEl proceso de fabricacin de un microprocesador es muy complejo. Todo comienza con un buen puado de arena (compuesta bsicamente de silicio), con la que se fabrica un monocristal de unos 20 x 150 centmetros. Para ello, se funde el material en cuestin a alta temperatura (1.370C) 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 dcima 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 fabricarn varios cientos de microprocesadores.

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. Despus de una supervisin mediante lseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milsima de micra, se recubren con una capa aislante formada por xido de silicio transferido mediante deposicin de vapor.

De aqu en adelante, comienza el proceso del dibujado de los transistores que conformarn a cada microprocesador. A pesar de ser muy complejo y preciso, bsicamente consiste en la impresin de sucesivas mscaras sobre la oblea, sucedindose la deposicin y eliminacin de capas finsimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, endurecidas mediante luz ultravioleta y atacada por cidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la impresin. Salvando las escalas, se trata de un proceso comparable al visto para la fabricacin de circuitos impresos. Despus de cientos de pasos, entre los que se hallan la creacin de sustrato, la oxidacin, la litografa, el grabado, la implantacin inica y la deposicin de capas; se llega a un complejo "bocadillo" que contiene todos los circuitos interconectados del microprocesador.Un transistor construido en tecnologa de 45 nanmetros tiene un ancho equivalente a unos 200 electrones. Eso da una idea de la precisin absoluta que se necesita al momento de aplicar cada una de las mscaras utilizadas durante la fabricacin.

Los detalles de un microprocesador son tan pequeos y precisos que una nica mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos. Las salas empleadas para la fabricacin de microprocesadores se denominan salas limpias, porque el aire de las mismas se somete a un filtrado exhaustivo y est prcticamente libre de polvo. Las salas limpias ms puras de la actualidad se denominan de clase 1. La cifra indica el nmero mximo de partculas mayores de 0,12 micras que puede haber en un pie cbico (0,028 m3) de aire. Como comparacin, un hogar normal sera de clase 1 milln. Los trabajadores de estas plantas emplean trajes estriles 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 litogrfico, 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 algn microprocesador defectuoso.La mayora 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 caractersticas desactivadas, tales como ncleos. Luego la oblea es cortada y cada chip individualizado. En esta etapa del proceso el microprocesador es una pequea placa de unos pocos milmetros cuadrados, sin pines ni cpsula protectora.

Cada una de estas plaquitas ser dotada de una cpsula protectora plstica (en algunos casos pueden ser cermicas) y conectada a los cientos de pines metlicos que le permitirn interactuar con el mundo exterior. Cada una de estas conexiones se realiza utilizando delgadsimos alambres, generalmente de oro. De ser necesario, la cpsula es dotada de un pequeo disipador trmico de metal, que servir para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el disipador principal. El resultado final es un microprocesador como el que equipa nuestro ordenador.

5.2. Procesadores hechos de otros materialesAunque la gran mayora de la produccin de circuitos integrados se basa en el silicio, no se puede omitir la utilizacin de otros materiales tales como el germanio; tampoco las investigaciones actuales para conseguir hacer operativo un procesador desarrollado con materiales de caractersticas especiales como el grafeno.

Los microprocesadores son circuitos integrados y como tal estn formados por un chip de silicio y un empaque con conexiones elctricas. En los primeros procesadores el empaque se fabricaba con plsticos epxidos o con cermicas en formatos como el DIP entre otros. El chip se pegaba con un material trmicamente conductor a una base y se conectaba por medio de pequeos alambres a unas pistas terminadas en pines. Posteriormente se sellaba todo con una placa metlica u otra pieza del mismo material de la base de manera que los alambres y el silicio quedaran encapsulados.

En la actualidad los microprocesadores de diversos tipos (incluyendo procesadores grficos) se ensamblan por medio de la tecnologa 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 fabricacin. El sustrato laminado es una especie de circuito impreso que posee pistas conductoras hacia pines o contactos, que a su vez servirn de conexin entre el chip semiconductor y un zcalo de CPU o una placa base.

Antiguamente la conexin del chip con los pines se realizaba por medio de microalambres de manera que quedaba boca arriba, con el mtodo Flip Chip queda boca abajo, de ah se deriva su nombre. Entre las ventajas de este mtodo esta la simplicidad del ensamble y en una mejor disipacin 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 tambin 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 tambin se incluye desde el Pentium III de ms de 1 Ghz.

5.3. Disipacin de calor

Con el aumento la cantidad de transistores integrados en un procesador, el consumo de energa se ha elevado a niveles en los cuales la disipacin calrica natural del mismo no es suficiente para mantener temperaturas aceptables y que no se dae el material semiconductor, de manera que se hizo necesario el uso de mecanismos de enfriamiento forzado, esto es, la utilizacin de disipadores de calor.Entre ellos se encuentran los sistemas sencillos, tales como disipadores metlicos, que aumentan el rea de radiacin, permitiendo que la energa salga rpidamente del sistema. Tambin los hay con refrigeracin lquida, por medio de circuitos cerrados.En los procesadores ms modernos se aplica en la parte superior del procesador, una lmina metlica denominada IHS que va a ser la superficie de contacto del disipador para mejorar la refrigeracin uniforme del die y proteger las resistencias internas de posibles tomas de contacto al aplicar pasta trmica. Varios modelos de procesadores, en especial, los Athlon XP, han sufrido cortocircuitos debido a una incorrecta aplicacin de la pasta trmica.Para las prcticas de overclock extremo, se llegan a utilizar elementos qumicos tales como hielo seco, y en casos ms extremos, nitrgeno lquido, capaces de rondar temperaturas por debajo de los -190 grados Celsius y el helio lquido capaz de rondar temperaturas muy prximas al cero absoluto. De esta manera se puede prcticamente hasta triplicar la frecuencia de reloj de referencia de un procesador de silicio. El lmite fsico del silicio es de 10 GHz, mientras que el de otros materiales como el grafeno puede llegar a 1 THz.

5.4. Conexin con el exteriorEl microprocesador posee un arreglo de elementos metlicos que permiten la conexin elctrica 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 ms de 2000 elementos metlicos en la superficie de su empaque. El montaje del procesador se realiza con la ayuda de un Zcalo de CPU soldado sobre la placa base. Generalmente distinguimos tres tipos de conexin:PGA: Pin Grid Array: La conexin se realiza mediante pequeos alambres metlicos repartidos a lo largo de la base del procesador introducindose en la placa base mediante unos pequeos agujeros, al introducir el procesador, una palanca anclar los pines para que haga buen contacto y no se suelten.BGA: Ball Grid Array: La conexin se realiza mediante bolas soldadas al procesador que hacen contacto con el zcaloLGA: Land Grid Array: La conexin se realiza mediante superficies de contacto lisas con pequeos pines que incluye la placa base.Entre las conexiones elctricas estn las de alimentacin elctrica de los circuitos dentro del empaque, las seales de reloj, seales relacionadas con datos, direcciones y control; estas funciones estn distribuidas en un esquema asociado al zcalo, de manera que varias referencias de procesador y placas base son compatibles entre ellos, permitiendo distintas configuraciones.

5.5. Buses del procesadorTodos los procesadores poseen un bus principal o de sistema por el cual se envan y reciben todos los datos, instrucciones y direcciones desde los integrados del chipset o desde el resto de dispositivos. Como puente de conexin entre el procesador y el resto del sistema, define mucho del rendimiento del sistema, su velocidad se mide en bits por segundo.Ese bus puede ser implementado de distintas maneras, con el uso de buses seriales o paralelos y con distintos tipos de seales elctricas. La forma ms antigua es el bus paralelo en el cual se definen lneas especializadas en datos, direcciones y para control.En la arquitectura tradicional de Intel (usada hasta modelos recientes), ese bus se llama el Front Side Bus y es de tipo paralelo con 64 lneas de datos, 32 de direcciones adems de mltiples lneas de control que permiten la transmisin de datos entre el procesador y el resto del sistema. Este esquema se ha utilizado desde el primer procesador de la historia, con mejoras en la sealizacin que le permite funcionar con relojes de 333 Mhz haciendo 4 transferencias por ciclo.[4]En algunos procesadores de AMD y en el Intel Core i7 se han usado otros tipos para el bus principal de tipo serial. Entre estos se encuentra el bus HyperTransport de AMD, que maneja los datos en forma de paquetes usando una cantidad menor de lneas de comunicacin, permitiendo frecuencias de funcionamiento ms altas y en el caso de Intel, QuickpathLos microprocesadores de Intel y de AMD (desde antes) poseen adems un controlador de memoria DDR en el interior del encapsulado lo que hace necesario la implementacin de buses de memoria del procesador hacia los mdulos. Ese bus esta de acuerdo a los estndares DDR de JEDEC y consisten en lneas de bus paralelo, para datos, direcciones y control. Dependiendo de la cantidad de canales pueden existir de 1 a 4 buses de memoria.

6. FUNCIONAMIENTOLa operacin fundamental de la mayora de los CPU, es ejecutar una secuencia de instrucciones almacenadas llamadas "programa". El programa es representado por una serie de nmeros que se mantienen en una cierta clase de memoria de computador. Hay cuatro pasos que usan en su operacin:fetch,decode,execute, ywriteback, (leer, decodificar, ejecutar, y escribir). Fetch: Implica el recuperar unainstruccin de la memoria de programa. La localizacin en la memoria del programa es determinada por uncontador de programa(PC), que almacena un nmero que identifica la posicin actual en el programa. Decode: En el paso dedecodificacin, la instruccin es dividida en partes. Execute: Durante este paso, varias unidades del CPU son conectadas de tal manera que ellas pueden realizar la operacin deseada. Si, por ejemplo, una operacin de adicin fue solicitada, unaunidad aritmtico lgica(ALU) ser conectada a un conjunto de entradas y un conjunto de salidas. Las entradas proporcionan los nmeros a ser sumados, y las salidas contendrn la suma final. Writeback: En esta fase simplemente se "escribe" los resultados del paso de ejecucin a una cierta forma de memoria. Muy a menudo, los resultados son escritos a algn registro interno del CPU para acceso rpido por subsecuentes instrucciones. En otros casos los resultados pueden ser escritos a unamemoria principalms lenta pero ms barata y ms grande. Despus de la ejecucin de la instruccin y la escritura de los datos resultantes, el proceso entero se repite con el siguiente ciclo de instruccin, normalmente leyendo la siguiente instruccin en secuencia debido al valor incrementado en el contador de programa. Si la instruccin completada era un salto, el contador de programa ser modificado para contener la direccin de la instruccin a la cual se salt, y la ejecucin del programa contina normalmente.

7. ARQUITECTURAUna de las primeras decisiones a la hora de disear unmicroprocesadores decidir cul ser sujuego de instrucciones. La decisin es trascendente por dos razones; primero, el juego de instrucciones decide eldiseofsico del conjunto; segundo, cualquier operacin que deba ejecutarse en el microprocesador deberpoderser descrita en trminos de unlenguajede estas instrucciones. Frente a esta cuestin caben dos filosofas de diseo; CISC y RISC.

6.1 Arquitectura CISCLatecnologaCISC (Complex Instruction Set Computer) naci de la mano de Intel, creador en 1971 del primer microchip que permitira el nacimiento de lainformticapersonal. Los microprocesadores CISC tienen un conjunto de instrucciones que se caracteriza por ser muy amplio y permitiroperacionescomplejas entre operandos situados enla memoriao en losregistrosinternos.Este tipo de arquitectura dificulta el paralelismo entre instrucciones, por lo que en la actualidad la mayora de lossistemasCISC de alto rendimiento implementan unsistemaque convierte dichas instrucciones complejas en varias instrucciones simples, llamadas generalmente microinstrucciones.La microprogramacin es una caracterstica importante y esencial de casi todas las arquitecturas CISC. La microprogramacin significa que cada instruccin de mquina es interpretada por un microprograma localizado en unamemoriaen el circuito integrado delprocesador. Las instrucciones compuestas son decodificadas internamente y ejecutadas con una serie de microinstrucciones almacenadas en una ROM interna. Para esto se requieren de varios ciclos de reloj, al menos uno por microinstruccin. Es as entonces como los chips CISC utilizancomandosque incorporan una gran diversidad de pequeas instrucciones para realizar una nica operacin.Cuando elsistema operativoo una aplicacin requieren de una de estasacciones, enva al procesador el nombre del comando para realizarla junto con el resto deinformacincomplementaria que se necesite. Pero cada uno de estos comandos de la ROM del CISC varan de tamao y, por lo tanto, el chip debe en primer lugar verificar cuanto espacio requiere el comando para ejecutarse y poder as reservrselo en la memoria interna. Adems, el procesador debe determinar la forma correcta de cargar y almacenar el comando,procesosambos que ralentizan el rendimiento del sistema.Elprocesadorenva entonces el comando solicitado a una unidad que lo descodifica en instrucciones ms pequeas que podrn ser ejecutadas por un nanoprocesador, una especie de procesador dentro del procesador. Y al no ser las instrucciones independientes, pues son instrucciones menores procedentes de la descodificacin de una instruccin mayor, slo puede realizarse una instruccin cada vez.A travs de la compleja circuitera del chip, el nanoprocesador ejecuta cada una de las instrucciones del comando. El desplazamiento por esta circuitera tambin ralentiza elproceso. Para realizar una sola instruccin un chip CISC requiere de cuatro a diez ciclos de reloj.Entre las bondades de CISC destacan las siguientes: Reduce la dificultad de crearcompiladores. Permite reducir elcostototal delsistema. Reduce loscostosde creacin de software. Mejora la compactacin decdigo. Facilita la depuracin de errores.

6.2 Arquitectura RISCBuscando aumentar lavelocidaddel procesamiento se descubri en base aexperimentosque, con una determinadaarquitecturade base, la ejecucin deprogramascompilados directamente con microinstrucciones y residentes enmemoriaexterna al circuito integrado resultaban ser ms eficientes, gracias a que eltiempode acceso de lasmemoriasse fue decrementando conforme se mejoraba su tecnologa de encapsulado.La idea estuvo inspirada tambin por el hecho de que muchas de las caractersticas que eran incluidas en los diseos tradicionales deCPUpara aumentar la velocidad estaban siendo ignoradas por los programas que eran ejecutados en ellas. Adems, la velocidad del procesador en relacin conla memoriadela computadoraque acceda era cada vez ms alta.Debido a que se tiene un conjunto de instrucciones simplificado, stas se pueden implantar porhardwaredirectamente en la CPU, lo cual elimina el microcdigo y la necesidad de decodificar instrucciones complejas.La arquitectura RISC funciona de modo muy diferente a la CISC, suobjetivono es ahorrar esfuerzos externos por parte delsoftwarecon sus accesos a laRAM, sino facilitar que las instrucciones sean ejecutadas lo ms rpidamente posible. La forma de conseguirlo es simplificando el tipo de instrucciones que ejecuta el procesador. As, las instrucciones ms breves y sencillas de un procesador RISC son capaces de ejecutarse mucho ms aprisa que las instrucciones ms largas y complejas de un chip CISC. Sin embargo, estediseorequiere de mucha ms RAM y de una tecnologa de compilador ms avanzada.La relativa sencillez de la arquitectura de losprocesadoresRISC conduce a ciclos de diseo ms cortos cuando se desarrollan nuevas versiones, lo que posibilita siempre la aplicacin de las ms recientes tecnologas desemiconductores. Por ello, los procesadores RISC no solo tienden a ofrecer una capacidad de procesamiento del sistema de 2 a 4 veces mayor, sino que los saltos de capacidad que se producen de generacin en generacin son mucho mayores que en los CISC.Loscomandosque incorpora el chip RISC en su ROM constan de varias instrucciones pequeas que realizan una sola tarea. Las aplicaciones son aqu las encargadas de indicar al procesador qu combinacin de estas instrucciones debe ejecutar para completar una operacin mayor.Adems, los comandos de RISC son todos del mismo tamao y se cargan y almacenan del mismo modo. Al ser estas instrucciones pequeas y sencillas, no necesitan ser descodificadas en instrucciones menores como en el caso de los chips CISC, pues ya constituyen en s unidades descodificadas. Por ello, el procesador RISC no gasta tiempo verificando el tamao del comando, en descodificarlo ni en averiguar cmo cargarlo y guardarlo.El procesador RISC puede adems ejecutar hasta 10 comandos a la vez pues el compilador del software es el que determina qu comandos son independientes y por ello es posible ejecutar varios a la vez. Y al ser los comandos del RISC ms sencillos, la circuitera por la que pasan tambin es ms sencilla. Estos comandos pasan por menostransistores, de forma que se ejecutan con ms rapidez. Para ejecutar una sola instruccin normalmente les basta con un ciclo de reloj.Entre las ventajas de RISC tenemos las siguientes: La CPU trabaja ms rpido al utilizar menos ciclos de reloj para ejecutar instrucciones. Utiliza un sistema de direcciones no destructivas en RAM. Eso significa que a diferencia de CISC, RISC conserva despus de realizar sus operacionesen memoria los dos operandos y su resultado, reduciendo la ejecucin de nuevas operaciones. Cada instruccin puede ser ejecutada en un solo ciclo del CPU

7. CONCLUSINHoy en da, los programas cada vez ms grandes y complejos demandan mayor velocidad en el procesamiento deinformacin, lo que implica la bsqueda de microprocesadores ms rpidos y eficientes.Como usuarios debemos decidir qu tipo de arquitectura de microprocesadores necesitamos en funcin a la aplicacin que se va a realizar, y no slo fijarse en la capacidad que pueda alcanzar como se hace comnmente. Tengamos en cuenta que el microprocesador es un dispositivo muy importante que durante mucho tiempo ha venido evolucionando, mejorando susdiversas caractersticas y que no nos sorprenda sus nuevas funcionalidades.

8. BIBLIOGRAFA

http://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesador http://equiposmicroinformaticos.wikispaces.com/Partes+principales+de+un+procesador http://www.azc.uam.mx/publicaciones/enlinea2/num1/1-2.htm http://www.monografias.com/trabajos55/microprocesadores-cisc risc/microprocesadores-cisc-risc.shtml

VALOTARIO DE PREGUNTAS:1. De qu se encarga el decodificador en la unidad de control? 2. Mencione las partes lgicas y fsicas de un microprocesador.3. Qu es la ALU?4. Qu son los registros?5. Cules son las fases del funcionamiento de un procesador?6. Cmo se caracteriza el conjunto de instrucciones de la arquitectura CISC?7. Cules son las principales bondades de la arquitectura CISC?8. Cules son las principales ventajas de la arquitectura RISC?9. Cuntos ciclos d reloj requiere un chip CISC y RISC para realizar una sola instruccin? 10. Qu es AMD Fusion? 11. Qu es pipeline? 12. Qu es la tecnologa Turbo Boost?13. Cul es la diferencia entre un procesador de doble ncleo y un multiprocesador?14. Qu significa SOC?15. Cmo es el sistema de refrigeracin de un microprocesador?

Fabricacin[editar

BIBLIOGRAFAfile:///G:/expo%20arqui/Un%20chip%20experimental%20de%20Intel%20con%2048%20n%C3%BAcleos.webm

file:///G:/expo%20arqui/LA%20HISTORIA%20DE%20INTEL.webmfile:///G:/expo%20arqui/evolucion%20reciente%20de%20los%20microprocesadores.webm

VALOTARIO DE PREGUNTAS 2

1- que es un bus de datos2- cual procesador tiene la arquitectura descubierta3- que diferencia hay entre aquitectura mac y arquitectura intel4- que es una velocidad de reloj5- diferencia entre procesador core 2 duo y dual core6- que es un procesador g7- a cuantos nanometros se ha llegado a crear un procesador8- que diferencia hay entre procesador intel y amd9- que es un nucleo emulado o nucleo logico10- diferencia entre arquitectura 64x y 86x11- que es la unidad aritmetica logica12- en que procesador se incluyo la unidad aritmetica logica dentro de si mismo13- cuantos transistores tuvo el primer procesador intel 808614- que es un procesador multitarea15- que es un bus de control

CAPTULO IIIINTERACCIN PROCESADOR - MEMORIA

1. EL MICROPROCESADOR

El microprocesador, o simplemente el micro, es el cerebro del ordenador. Es un chip, un tipo de componente electrnico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinacin permite realizar el trabajo que tenga encomendado el chip.

Los micros, como los llamaremos en adelante, suelen tener forma de cuadrado o rectngulo negro, y van o bien sobre un elemento llamado zcalo (socket en ingls) o soldados en la placa o, en el caso del Pentium II, metidos dentro de una especie de cartucho que se conecta a la placa base (aunque el chip en s est soldado en el interior de dicho cartucho).

A veces al micro se le denomina CPU" (Central Process Unit, Unidad Central de Proceso), aunque este trmino tiene cierta ambigedad, pues tambin puede referirse a toda la caja que contiene la placa base, el micro, las tarjetas y el resto de la circuitera principal del ordenador.

La velocidad de un micro se mide en megahertzios (MHz) o gigahertzios (1 GHz = 1.000 MHz), aunque esto es slo una medida de la fuerza bruta del micro; un micro simple y anticuado a 500 MHz puede ser mucho ms lento que uno ms complejo y moderno (con ms transistores, mejor organizado...) que vaya a "slo" 400 MHz. Es lo mismo que ocurre con los motores de coche: un motor americano de los aos 60 puede tener 5.000 cm3, pero no tiene nada que hacer contra un multivlvula actual de "slo" 2.000 cm3.

1.1 Composicin del microprocesadorHertzEl Hertz (Hz) es una unidad de frecuencia, definida como un ciclo por segundo (F=1/T)Hercio y sus mltiplos en el Sistema Internacional1 kiloherciokHz103 Hz1 000 Hz

1 megahercioMHz106 Hz1 000 000 Hz

1 gigahercioGHz109 Hz1 000 000 000 Hz

1 terahercioTHz1012 Hz1 000 000 000 000 Hz

CuarzoUn cristal de cuarzo sometido a un estmulo elctrico puede continuar vibrando a una cierta frecuencia. Si se mantiene el estmulo de manera peridica y sincronizada, tendremos una seal a una frecuencia extraordinariamente precisa.

Velocidades: Velocidad interna: la velocidad a la que funciona el micro interna 450 MHz). Velocidad externa o del bus: o tambin "velocidad del FSB"; la velocidad a la que se comunican el micro y la placa base, para poder abaratar el precio de sta.

La velocidad del procesador depende de:Reloj Del SistemaEs un pulso electrnico usado para sincronizar el procesamiento.(Entre pulso y pulso solamente puede tener lugar una sola accin).Medido en megahertz (MHz) dnde r MHz= milln de ciclos por segundo o gigahertz (GHz) donde r GHz = r ciclos de mil millones por segundo.De esto es lo que estn hablando cuando dicen que una computadora es una mquina de 2.4 GHz .La velocidad de su reloj es de 2.4 mil millones de ciclos por segundo.Cuanto ms grande el nmero = ms rpido el procesamiento.

Ancho De BusEs la cantidad de datos que la CPU puede transmitir en cada momento hacia la memoria principal ya los dispositivos de entradas y salidas. (todo camino para conducir bits es un bus).Un bus de 8 bits mueve en cada instante 8 bits de datos.El ancho del Bus puede ser de 8, 16, 32, 64, o 128 bits, hasta ahora.Piense en ello como "cuntos pasajeros (bits) puede caber en determinado momento, dentro del autobs a fin de trasladarse de una parte de la computadora a otra."Cuanto ms grande sea el nmero = ms rpida ser la transferencia de datos.

Tamao De La PalabraUna palabra es la cantidad de datos que la CPU puede procesar en un ciclo de reloj.Un procesador de 8 bits puede manejar 8 bits cada vez. Los procesadores pueden ser, hasta ahora, de 8, 16, 32, o 64 bits.Cuanto ms grande sea el nmero = ms rpida ser la procesamientoEs necesaria la plena coincidencia entre el tamao de la palabra, tamao del bus y e] reloj. No servida de nada tener un bus que entregue 12 bits cada vez, si la CPU solo puede, utilizar 8 bits y tiene un reloj de baja velocidad. Se formarla una enorme fila de datos esperando poder salir del bus! Cuando las computadoras se saturan como en ese caso, pueden suceder cosas indeseables con sus datos.

PALABRAPALABRAPALABRA

2. Tipos de Memoria2.1 LA MEMORIA

La memoria es el ente que almacena informacin. Las operaciones bsicas que se van a efectuar con las memorias son de lectura y escritura.La escritura o almacenamiento consiste en grabar los datos en una determinada posicin.

La lectura consiste en obtener la informacin contenida en una posicin determinada.

Una unidad de memoria almacena informacin en grupos llamados palabras. Una palabra en memoria es una entidad en bits que entran y salen del espacio de almacenamiento como una unidad.

2.2 CARACTERSTICAS DE LAS MEMORIA

En el ordenador hay dos tipos bsicos de memorias, las memorias de slo lectura, o ROM (Read Only Memory), y las memorias de lectura/escritura, o RAM (Random Access Memory).Para poder estudiarlas vamos a introducir en este apartado una serie de conceptos que permiten caracterizar los diversos tipos de memoria.

2.3 DURACIN DE LA INFORMACINEn relacin a la permanencia de la informacin grabada en las memorias, hay 4 posibilidades:

Memorias permanentes: Son memorias que contienen siempre la misma informacin y no pueden borrarse. Como ejemplo de este tipo de memorias se pueden citar las memorias de semiconductores tipo ROM, de las que hablaremos posteriormente.

Memorias Voltiles: Precisan estar continuamente alimentadas de energa. Si se corta dicho suministro se borra la informacin que poseen. En contraposicin estn las no voltiles, en las que la informacin permanece aunque se elimine la alimentacin.

Memorias de lectura destructiva: Su lectura implica el borrado de la informacin, por lo que despus de leer en ellas, hay que volver a grabarlas. Un ejemplo de este tipo son las memorias de ferrita. Memorias de lectura no destructiva son, por ejemplo, los discos y banda magntica.

Memorias con refresco: La informacin slo dura un cierto tiempo. Para que no desaparezca, hay que re grabar la informacin de forma peridica (seal de refresco).

2.4 LA MEMORIA RAMLa RAM (acrnimo de Random Access Memory, Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el ordenador guarda los datos que est utilizando en el momento presente. Se llama de acceso aleatorio porque el procesador accede a la informacin que est en la memoria en cualquier punto sin tener que acceder a la informacin anterior y posterior. Es la memoria que se actualiza constantemente mientras el ordenador est en uso y que pierde sus datos cuando el ordenador se apaga.

Cuando las aplicaciones se ejecutan, primeramente deben ser cargadas en memoria RAM. El procesador entonces efecta accesos a dicha memoria para cargar instrucciones y enviar o recoger datos. Reducir el tiempo necesario para acceder a la memoria, ayuda a mejorar las prestaciones del sistema. La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de almacenamiento, como los disquetes o discos duros, es que la RAM es mucho ms rpida, y se borra al apagar el ordenador.

Existen dos tipos de memoria RAM: La RAM esttica (SRAM) La RAM dinmica (DRAM)

2.4.1 LA RAM ESTATICA (SRAM)Utiliza switch del tipo flip-flop en vez de transistores no necesita de ciclos del reloj, es ms rpida, pero tiene las desventajas de ser ms costosas. Necesita ms espacio fsico por lo que posee baja capacidad de memoria.Un chip de RAM esttica puede almacenar tan solo una cuarta parte de la informacin que se puede almacenar en un chip de RAM dinmica de la misma complejidad.La RAM esttica no necesita ser actualizada y es normalmente ms rpido que la RAM dinmica (8 a 16 veces ms rpida).Es utilizada como memoria cache L2.

2.4.2 LA RAM DINAMICA (DRAM)Es la que se usa comnmente en los PC utiliza condensadores controladores por transistores se le conoce como dinmica, debido a que cada bit debe de tener unos pulsos del reloj ser en un cierto periodo de tiempo, para que no se pierda la informacin, a esto se le conoce como ciclo de refresh.Cuando el condensador tiene ms de 50% de su carga, se considera como un 1, cuando tiene al menos del 50% se considera como 0, por lo tanto para que esta informacin se mantenga se debe recargar el condensador, muchas veces por segundo.Representan la mayor cantidad de memoria RAM de un computador.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA SRAM Y DRAM

MemoriaVentajasDesventajas

SRAM-La velocidad de acceso es alta.-Para retener los datos solo necesita estar energizada.-Son fciles de disear.- Menor capacidad, debido a que cada celda de almacenamiento requiere ms transistores.-Mayor costo por bit.-Mayor consumo de potencia.

DRAM-Mayor densidad y capacidad.-Menor costo por bit.-Menor consumo de potencia-La velocidad de acceso es baja.-Necesita recarga de la informacin.-Diseo complejo.

2.5 MEMORIA ROMLa memoria ROM es memoria no voltil: Los programas almacenados en ROM no se pierden al apagar el ordenador, sino que se mantienen impresos en los chips ROM durante toda su existencia adems la memoria ROM es, como su nombre indica, memoria de solo lectura; es decir los programas almacenados en los chips ROM son inmodificables.

La memoria ROM suele estar ya integrada en el ordenador y en varios perifricos que se instalan ya en el ordenador. Por ejemplo, en la placa madre del ordenador se encuentran los chips de la ROM BIOS, que es el conjunto de rutinas ms importantes para comunicarse con los dispositivos.

2.6 MEMORIA CACHSe trata de un tipo de memoria muy rpida que se utiliza de puente entre el microprocesador y la memoria principal RAM, de tal forma que los datos mas utilizado a puedan encontrarse antes, acelerando el rendimiento del ordenador.La memoriacachde un procesador es un tipo de memoria voltil (del tipo RAM), pero de una gran velocidad.

En la actualidad esta memoria est integrada en el procesador, y su cometido es almacenar una serie de instrucciones y datos a los que el procesador accede continuamente, con la finalidad de que estos accesos sean instantneos. Estas instrucciones y datos son aquellas a las que el procesador necesita estar accediendo de forma continua, por lo que para el rendimiento del procesador es imprescindible que este acceso sea lo ms rpido y fluido posible.

Para qu sirve?La memoria cache es la respuesta al problema de rendimiento de la memoria ram. Esta es muy pequea y esta incluida en el interior del microprocesador. Esta se organiza en niveles. Cuanto ms cercana este al procesador es ms rpida pero tambin ms cara.Te tienes que estar preguntando por que no se aade una memoria de varias gigas dentro del micro. La respuesta es clara el micro tiene unas dimensiones determinadas, aqu el tamao de cada elemento importa, y de consumo que hacen que est sea muy cara.

Cmo funciona?Esta memoria se organiza en niveles. Cuanto ms cercano al procesador ms rpido, ms caro y por tanto ms pequea. Debido a esto usamos los nombres cache de nivel 1, nivel 2 y nivel 3. Tambin lo puedes ver como l1, l2 y l3.Si el procesador necesita un dato de la memoria comprueba si esta se encuentra en el nivel 1. En caso de no encontrarla se busca en el nivel 2 y si no en el nivel 3. El sistema se complementa con un algoritmo que es capaz de colocar los datos que ms utilizas en los niveles ms cercanos al procesador.En comparacin con la memoria RAM la cache de nivel 3 que es la mayor de todas es unas mil veces ms pequea. Por suerte los programas suelen realizar muchas operaciones sobre los mismos datos y tienen un efecto radical en el rendimiento.

Cach nivel 1:Esta cach est integrada en el ncleo del procesador, trabajando a la misma velocidad que este. La cantidad de memoria cach l1 vara de un procesador a otro, estando normalmente entra los 64kb y los 256kb. Esta memoria suele a su vez estar dividida en dos partes dedicadas, una para instrucciones y otra para datos.

Cach nivel 2:Integrada tambin en el procesador, aunque no directamente en el ncleo de este, tiene las mismas ventajas que la cach l1, aunque es algo ms lenta que esta. La cach l2 suele ser mayor que la cach l1, pudiendo llegar a superar los 2mb.A diferencia de la cach l1, esta no est dividida, y su utilizacin est ms encaminada a programas que al sistema.

Cach nivel 3:Es un tipo de memoria cach ms lenta que la l2, muy poco utilizada en la actualidad.En un principio esta cach estaba incorporada a la placa base, no al procesador, y su velocidad de acceso era bastante ms lenta que una cach de nivel 2 o 1, ya que si bien sigue siendo una memoria de una gran rapidez (muy superior a la RAM, y mucho ms en la poca en la que se utilizaba), depende de la comunicacin entre el procesador y la placa base.2.7 LA MEMORIA VIRTUALSi el equipo no tiene suficiente memoria de acceso ale