Microprocesadores

Introducción

El microprocesador es el dispositivo encargado de procesar o transformar los datos recibidos, es capaz de realizar operaciones aritméticas y transferencias de bloques de información. El aumento en la potencia de procesamiento permite PC cada vez más rápidos. Se debe fundamentalmente a las mejoras de arquitectura, micro código y velocidades de funcionamiento.

Diagrama en bloques

El procesador está formado por tres bloques fundamentales:

 

·         Unidad aritmética lógica Encargada de todas las operaciones aritméticas.

·         Unidad de Control Encargada de controlar el flujo de información por todo el procesador.

·         Registros Es una especie de memoria “interna" del procesador, donde almacena transitoriamente los datos que serán procesados o modificados.

Reloj del sistema - Esta señal es la referencia temporal de todas las operaciones del microprocesador.

 

Señales Internas

Bus de datos: Encargado de distribuir los datos (valores que han de ser o ya fueron procesados) por todos los componentes del sistema.

 

Bus de direccionamiento: Encargado de direccionar o apuntar al dispositivo o puerto que será utilizado en el procesador.

 

Bus de control: Encargado de llevar las señales de control a todos los dispositivos integrantes del procesador.

 

Reloj interno Señal de sincronización interna, cuya frecuencia define la velocidad a la que se ejecutarán las operaciones internas del procesador.

 

Reloj externo Señal de sincronización externa que permite equiparar la velocidad de salida del procesador con el resto del sistema.

 

Multiplicador y “Overclocking”

Es el circuito encargado de convertir la frecuencia de reloj externa en los valores necesarios internamente.

Overclocking es un método usado para obtener mayor velocidad de procesamiento aumentando el valor del multiplicador interno del micro. No es aconsejable ya que provoca calentamiento excesivo del procesador. Además el aumento de frecuencia puede provocar errores de "timming" y entonces producir resultados erróneos o colgar el sistema. También se puede hacer "overclocking" del reloj del sistema lo que afectará la velocidad del bus general del equipo. Esto puede provocar que dejen de

funcionar disqueteras, discos o que aparezcan errores de video y aún de memoria. Por todas estas razones no es aconsejable cambiar indiscriminadamente los valores de funcionamiento del equipo. Si quiere algo seguro, mejor compre los componentes adecuados para funcionar a la velocidad adecuada.

 

Comparativo de familias Intel

 

8088/8087

 

·         Procesador con bus de datos de 8 bits usado en PC y XT

·         Registros de 16 bits

·         Direccionamiento hasta 1 MB (20 bits)

·         Coprocesador numérico Intel 8087

·         Frecuencia de Reloj: 4,77 Mhz

 

80286/80287

 

·         Procesador con bus de datos de 16 bits y bus de direcciones de 24 bits

·         Registros de 16 bits

·         Incorpora "modos real y protegido"

·         Direccionamiento de hasta 4GB mediante direccionamiento "virtual"

·         Coprocesador numérico Intel 80287

Frecuencia de Reloj hasta 10 MHz

 

80386/80387

 

·         Procesador con bus de datos y direcciones de 32 bits

·         Direccionamiento físico de 4 GigaBytes

·         Direccionamiento virtual de 64 TeraBytes

·         64K ports de 8,16 o 32 bits

·         Funcionamiento en modo "real", "protegido" y "virtual 8086"

·         Coprocesador numérico Intel 80387

·         Frecuencia de Reloj hasta 40 MHz

·         Versiones SX, SL, SLC

 

80486

 

·         Procesador con bus de datos de 32 bits

·         Frecuencia de Reloj hasta 66 MHz

·         Incorpora coprocesador matemático interno

·         Incorpora cache interno

·         Versiones SX, SL, SCL, SLC2

 

 

Coprocesador Matemático

 

·         Antes del i486 era un chip externo al procesador

·         Agrega funciones matemáticas aún con números en punto flotante Ej: Sen, Cos, Tg

·         Trabaja paralelamente al procesador con instrucciones propias

·         Sus instrucciones comienzan con F (Fadd, Fdiv, etc.)

 

 

Pentium Overdrive

 

·         Procesador Pentium modificado para trabajar en boards de 32 bits

·         Bus de datos interno de 64 bits

·         Bus optimizado con 32KB de caché interno (16KB datos y 16KB instrucciones)

·         Multiplicador de señal de reloj (25–63 MHz y 33-83 MHz)

·         Regulador de voltaje interno reduce 5V a 3.3V

 

Pentium

 

·         Procesador con bus de datos de 64 bits

·         8kB de cache L1 p/datos y 8kB de cache para instrucciones (write-back c/prot. MESI)

·         Capacidad de predicción de instrucciones dinámica

·         Diseñado para soporte de multiprocesamiento paralelo con caché L2 con prot.MESI

·         Registros de 16, 32 y 64 bits

·         Frecuencia de Reloj de 60 hasta 400 MHz

 

 

Pentium Pro

 

·         Incorpora internamente caché L2 de 256kB, 512 o 1MB

·         Velocidad interna procesador - Caché “full”

·         Código interno mejorado para aplicaciones de 32 bits.

·         Arquitectura DIB (Dual Independent Bus) que consiste en un bus

·         procesador-memoria principal y otro bus procesador-caché L2 independientes

·         Ejecución de hasta 4 instrucciones por ciclo de reloj

·         Frecuencia de Reloj de hasta 200 MHz

·         Opera con 3.3 Volts (Importante !!!)

 

Pentium II

 

·         Cartucho(Single Edge Contact)de 242 contactos contiene al procesador y caché L2

·         Arquitectura DIB ( Dual Independent Bus)

·         Micro arquitectura P6

·         Caché nivel 1 de 32kB total (16kB de instrucciones y 16kB de datos)

o        256 kB de caché L2

·         Tecnología MMX (57 nuevas instrucciones y 8 registros MMX de 64 bits)

·         Fabricado con un proceso de 0.35 micrones entre componentes contiene más de 7,5 millones de transistores.

·         Opera con 2.0 o 2.8 Volts ( Importante !!!)

·         Velocidad de bus 66 MHz o 100 MHz

·         Bus externo de 64 bits para datos con ECC

·         Bus externo de 36 bits permite 64GB de direccionamiento

·         Procesamiento simétrico de hasta 2 vías

 

Velocidades de funcionamiento Pentium II/Mother/Caché

 

·         233/66 MHz con 117 MHz en bus de caché L2

·         266/66 MHz con 133 MHz en bus de caché L2

·         300/66 MHz con 150 MHz en bus de caché L2

·         333/66 MHz con 166 MHz en bus de caché L2

·         350/100 MHz con 175 MHz en bus de caché L2

·         450/100 MHz con 200 MHz en bus de caché L2

 

Pentium Celeron

 

·         Procesadores de 266 MHz y 300 MHz sin caché L2 “Covington”

·         Procesadores “Mendocino” integran 128kB de caché L2 “full speed”.

·         Modelos desde 300 MHz hasta 466MHz

·         Incluye tecnología MMX

·         Tecnología de “Ejecución Dinámica”

·         Caché L1 de 32 kB

·         Micro arquitectura P6

·         Bus externo de 66 MHz

·         Formato PPGA y SECC Slot 1

 

Pentium II Xeon

 

·         Deschutes Slot 2

·         Bus externo de 100 MHz

·         Caché L2 de 512 KB o 1MB

·         Chip Set 440NX ( Servers ) o 440GX ( Workstations )

·         Procesamiento simétrico de hasta 8 vías

·         Funcionamiento de 1,8 a 2,8 Volts

 

Pentium III

 

·         Velocidades de 450,500 y 550 MHz con 100MHz en bus externo

·         Formato SECC Slot 2 o SECC

o        70 nuevas instrucciones mejoran audio y video, 3D, MMX y “ speech recognition”

·         Caché L1 (16K/16K) y caché L2 de 512KB de 64 bits ECC

·         Hasta 4 GB de direccionamiento

·         Microarquitectura P6

·         Utiliza chipset Intel 440BX AGP y 440GX AGP

·         Multiprocesamiento simétrico de 2 vías

 

Pentium 4

 

·         Velocidades de 1.4 GHz a 2.0 GHz

·         Encapsulado PGA 478 Pinos

·         Bus externo de 100 MHz

·         Micro Arquitectura Net Burst permite transferencias internas a 400MHz

·         Velocidad de núcleo de hasta 2.0 GHz

·         Alu’s funcionan al doble de velocidad de núcleo

 

Resumen del comparativo de familias de procesadores

 

De las tablas anteriores se puede ver que a lo largo de la historia, ciertas características de los procesadores han cambiado. La arquitectura, el micro código, las velocidades de funcionamiento y las tensiones de trabajo son algunas de ellas así como las cantidades de caché y su velocidad de funcionamiento. Si uno quiere cambiar un procesador por otro deberá tener en cuenta la tensión de funcionamiento, la velocidad de bus interna, la velocidad de bus externa y si está soportado por el chipset del motherboard. Teniendo en cuenta estas características, llegará a una actualización de procesador exitosa.

 

Chip Sets Intel

 

Grupo de chips específicos para control del motherboard, soportan funciones como el controlador debus, interrupciones, teclado, IDE, PCI, USB, capacidad de memoria, etc. Específicos para cada familia de procesadores Intel, por Ej., 440FX, 440LX, 440BX.

 

 

 PARAMETRO 440FX 440LX 440EX 440BX

 

·         Velocidad de bus 66MHz 66MHz 66MHz 66/100MHz

·         Procesador óptimo Pentium II Pentium II Celeron Pentium II/III Celeron

·         Doble CPU Si Si No Si

·         Tipo de memoria FPM/EDO FPM/EDO/SDRAM EDO/SDRAM SDRAM

·         Memoria máxima 1GB 1GB EDO/512MSDRAM 256MB 1GB

·         Paridad/ECC Ambos Ambos No Ambos

·         Bancos de memoria 4 4 2 4

·         Soporte PCI 2.1 2.1 2.1 2.1

·         Soporte AGP No AGP 2X AGP 2X AGP 2X

 

Como se puede ver, el chipset, definirá qué tipo y cuántos procesadores puede aceptar el sistema, cuánta memoria central será capaz de soportar, el tipo de memoria y por ejemplo, la velocidad del bus central y del bus AGP. En conclusión para poder evaluar el rendimiento de un PC no alcanza solo con verificar la velocidad del procesador sino que también habrá que evaluar el modelo de chipset instalado.