Microprocesadores y sistema de enfriamiento modernos2013

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Microprocesadores y sistema de
enfriamiento modernos
CENFOTEC
11/11/2013
Luis Felipe Vargas Carranza

1
Microprocesadores y sistemas de
enfriamiento modernos
Introducción
Los microprocesadores, son uno de los componentes de mayor importancia de una computadora;
es aquella parte de la computadora diseñada para llevar acabo o ejecutar los programas. Este
viene siendo el cerebro de la computadora, el motor, el corazón de la maquina como tal. Este
ejecuta instrucciones que se le dan a la computadora a muy bajo nivel haciendo operaciones
lógicas simples, como sumar, restar, multiplicar y dividir. El microprocesador, o simplemente el
procesador, es el cerebro de la computadora. Es un chip, un componente electrónico en cuyo
interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinación permite
realizar el trabajo que tenga encomendado el chip a muy altas velocidades.
Es un circuito integrado que contiene alguno o todos los elementos necesarios para conformar
una o más Unidad Central de Procesamiento o CPU. En la actualidad este componente electrónico
está compuesto por millones de transistores, integrados en una misma placa de silicio. Desde el
punto d vista funcional un microprocesador es un circuito integrado. Para que el sistema pueda
ejecutar su labor, deber ejecutar poso a paso un programa que consiste en una secuencia de
números binarios o instrucciones, almacenándolas en un o más elementos de de memoria,
generalmente externos al mismo. Un circuito integrado también conocido como chip o microchip.
Es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área,
sobre la que se fabrican circuitos electrónicos.
En el interior de un CI encontramos un tipo de componentes electrónico en cuyo interior existen
miles o en ocasiones millones según su complejidad de elementos llamados transistores. El
termino transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de
amplificador, oscilador, acumulador o rectificador. El termino TRANSISTORES viene de Transfer
Resistance
Historia del microprocesador
El primer microprocesador fue el Intel 4004, producido en 1971. Se desarrolló originalmente para
una calculadora, y resultaba revolucionario para su época. Contenía 2.300 transistores en un
microprocesador de 4 bits que sólo podía realizar 60.000 operaciones por segundo. El primer
microprocesador de 8 bits fue el Intel 8008, desarrollado en 1979 para su empleo en terminales
informáticos. El Intel 8008 contenía 3.300 transistores. El primer microprocesador realmente
diseñado para uso general, desarrollado en 1974, fue el Intel 8080 de 8 bits, que contenía 4.500

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transistores y podía ejecutar 200.000 instrucciones por segundo. Los microprocesadores
modernos tienen una capacidad y velocidad mucho mayores. Entre ellos figuran el Intel Pentium
Pro, con 5,5 millones de transistores; el UltraSparc-II, de Sun Microsystems, que contiene 5,4
millones de transistores; el PowerPC 620, desarrollado conjuntamente por Apple, IBM y Motorola,
con 7 millones de transistores, y el Alpha 21164A, de Digital Equipment Corporation, con 9,3
millones de transistores.
Primer procesador
La evolución del microprocesador
El microprocesador es producto surgido de la evolución de distintas tecnologías predecesoras,
básicamente de la computación y de la tecnología de semiconductores. El inicio de esta última
data de mitad de la década de 1950; estas tecnologías se fusionaron a principios de los años 1970,
produciendo el primer microprocesador. Dichas tecnologías iniciaron su desarrollo a partir de la
segunda guerra mundial; en este tiempo los científicos desarrollaron computadoras específicas
para aplicaciones militares. En la posguerra, a mediados de la década de 1940, la computación
digital emprendió un fuerte crecimiento también para propósitos científicos y civiles. La tecnología
electrónica avanzó y los científicos hicieron grandes progresos en el diseño de componentes de
estado sólido (semiconductores). En 1948 en los laboratorios Bell crearon el transistor.
En los años 1950, aparecieron las primeras computadoras digitales de propósito general. Se
fabricaron utilizando tubos al vacío o bulbos como componentes electrónicos activos. Módulos de
tubos al vacío componían circuitos lógicos básicos, tales como compuertas y flip-flops.
Ensamblándolos en módulos se construyó la computadora electrónica (la lógica de control,
circuitos de memoria, etc.). Los tubos de vacío también formaron parte de la construcción de
máquinas para la comunicación con las computadoras.
Para la construcción de un circuito sumador simple se requiere de algunas compuertas lógicas. La
construcción de una computadora digital precisa numerosos circuitos o dispositivos electrónicos.

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Un paso trascendental en el diseño de la computadora fue hacer que el dato fuera almacenado en
memoria. Y la idea de almacenar programas en memoria para luego ejecutarlo fue también de
fundamental importancia (Arquitectura de von Neumann).
La tecnología de los circuitos de estado sólido evolucionó en la década de 1950. El empleo del
silicio, de bajo costo y con métodos de producción masiva, hicieron del transistor el componente
más usado para el diseño de circuitos electrónicos. Por lo tanto el diseño de la computadora digital
tuvo un gran avance con el reemplazo del tubo al vacío por el transistor, a finales de la década de
1950.
A principios de la década de 1960, el estado de arte en la construcción de computadoras de estado
sólido sufrió un notable avance; surgieron las tecnologías en circuitos digitales como: RTL (Lógica
Transistor Resistor), DTL (Lógica Transistor Diodo), TTL (Lógica Transistor Transistor), ECL (Lógica
Complementada Emisor).
A mediados de los años 1960 se producen las familias de circuitos de lógica digital, dispositivos
integrados en escala SSI y MSI que corresponden a baja y mediana escala de integración de
componentes. A finales de los años 1960 y principios de los 70 surgieron los sistemas a alta escala
de integración o LSI. La tecnología LSI fue haciendo posible incrementar la cantidad de
componentes en los circuitos integrados. Sin embargo, pocos circuitos LSI fueron producidos, los
dispositivos de memoria eran un buen ejemplo.
Las primeras calculadoras electrónicas requerían entre 75 y 100 circuitos integrados. Después se
dio un paso importante en la reducción de la arquitectura de la computadora a un circuito
integrado simple, resultando uno que fue llamado microprocesador, unión de las palabras «Micro»
del griego μικρο-, «pequeño», y procesador. Sin embargo, es totalmente válido usar el término
genérico procesador, dado que con el paso de los años, la escala de integración se ha visto
reducida de micrométrica a nanométrica; y además, es, sin duda, un procesador.
El primer microprocesador fue el Intel 4004, producido en 1971. Se desarrolló originalmente para
una calculadora y resultó revolucionario para su época. Contenía 2.300 transistores, era un
microprocesador de arquitectura de 4 bits que podía realizar hasta 60.000 operaciones por
segundo trabajando a una frecuencia de reloj de alrededor de 700 KHz.

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El primer microprocesador de 8 bits fue el Intel 8008, desarrollado a mediados de 1972 para su
uso en terminales informáticos. El Intel 8008 integraba 3300 transistores y podía procesar a
frecuencias máximas de 800Khz.
El primer microprocesador realmente diseñado para uso general, desarrollado en 1974, fue el Intel
8080 de 8 bits, que contenía 4500 transistores y podía ejecutar 200.000 instrucciones por segundo
trabajando a alrededor de 2MHz.
El primer microprocesador de 16 bits fue el 8086. Fue el inicio y el primer miembro de la popular
arquitectura x86, actualmente usada en la mayoría de los computadores. El chip 8086 fue
introducido al mercado en el verano de 1978, pero debido a que no había aplicaciones en el
mercado que funcionaran con 16 bits, Intel sacó al mercado el 8088, que fue lanzado en 1979.
Llegaron a operar a frecuencias mayores de 4Mhz.
El microprocesador elegido para equipar al IBM Personal Computer/AT, que causó que fuera el
más empleado en los PC-AT compatibles entre mediados y finales de los años 1980 fue el Intel
80286 (también conocido simplemente como 286); es un microprocesador de 16 bits, de la familia
x86, que fue lanzado al mercado en 1982. Contaba con 134.000 transistores. Las versiones finales
alcanzaron velocidades de hasta 25 MHz.
Uno de los primeros procesadores de arquitectura de 32 bits fue el 80386 de Intel, fabricado a
mediados y fines de la década de 1980; en sus diferentes versiones llegó a trabajar a frecuencias
del orden de los 40Mhz.
El microprocesador DEC Alpha se lanzó al mercado en 1992, corriendo a 200 MHz en su primera
versión, en tanto que el Intel Pentium surgió en 1993 con una frecuencia de trabajo de 66Mhz. El
procesador Alpha, de tecnología RISC y arquitectura de 64 bits, marcó un hito, declarándose como
el más rápido del mundo, en su época. Llegó a 1Ghz de frecuencia hacia el año 2001.
Irónicamente, a mediados del 2003, cuando se pensaba quitarlo de circulación, el Alpha aun
encabezaba la lista de los microprocesadores más rápidos de Estados Unidos.2
Los microprocesadores modernos tienen una capacidad y velocidad mucho mayores, trabajan en
arquitecturas de 64 bits, integran más de 700 millones de transistores, como es en el caso de las
serie Core i7, y pueden operar a frecuencias normales algo superiores a los 3GHz (3000MHz).
Marcian Edward Ted Hoff, Jr, junto con Stanley Mazor, definieron la arquitectura de un
procesador, que consistía en un procesador de 4 bits, una memoria ROM (de sólo lectura) para
almacenar las instrucciones de los programas, una RAM (memoria de lectura y escritura) para
almacenar los datos y algunos puertos de entrada/salida para la conexión con el teclado, la
impresora, por ejemplo. El resultado de su trabajo junto con Federico Faggin, quien se uniera
posteriormente al equipo de Intel doy origen a la "familia 4000". Estaba compuesto por cuatro
dispositivos de 16 pines: el 4001 era una ROM de dos kilobits con salida de cuatro bits de datos; el
4002 era una RAM de 320 bits con el puerto de entrada/salida (bus de datos) de cuatro bits; el

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4003 era un registro de desplazamiento de 10 bits con entrada serie y salida paralelo; y el 4004 era
la CPU de 4 bits.
El 4001 fue el primer chip diseñado y terminado. La primera fabricación ocurrió en octubre de
1970 y el circuito trabajó perfectamente. En noviembre salieron el 4002 con un pequeño error y el
4003 que funcionó correctamente. Finalmente el 4004 vino unos pocos días antes del final de
1970. Fue una lástima porque en la fabricación se habían olvidado de poner una de las máscaras.
Tres semanas después vinieron los nuevos 4004, con lo que Faggin pudo realizar las verificaciones.
Sólo encontró unos pequeños errores. En febrero de 1971 el 4004 funcionaba correctamente. En
el mismo mes recibió de Busicom las instrucciones que debían ir en la ROM. A mediados de marzo
de 1971, envió los chips a Busicom, donde verificaron que la calculadora funcionaba
perfectamente para la cual la familia de chips 4000 fue diseñada. El 15 de noviembre de 1971, la
familia 4000, luego conocida como MCS-4 (Micro Computer System 4-bit) fue finalmente
introducida en el mercado. Conocido como El Intel 4004 (i4004), un CPU de 4bits, que fue el
primer microprocesador en un simple chip, así como el primero disponible comercialmente y fue
originalmente diseñado para la compañía japonesa Busicom para ser usado en su línea de
calculadoras.
Características del microprocesador
Microprocesador de 4 bits
Contiene 2.300 transistores
Encapsulado CERDIP de 16 pines (Dual in-line package o DIP es una forma de encapsulamiento
común en la construcción de circuitos integrados. La forma consiste en un bloque con dos hileras
paralelas de pines, la cantidad de éstos depende de cada circuito).
Máxima velocidad del reloj 740 KHz
Usa Arquitectura Harvard, es decir, almacenamiento separado de programas y datos.
Contrario a la mayoría de los diseños con arquitectura de Harvard, que utilizan buses separados, el
4004, con su necesidad de mantener baja la cuenta de pines, usaba un bus de 4 bits multiplexado
para transferir:
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.

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El conjunto de instrucciones está formado por 46 instrucciones (de las cuales 41 son de 8 bits
de ancho y 5 de 16 bits de ancho)
16 registros de 4 bits cada uno
Stack interno de llamadas a subrutinas de tres niveles de profundidad
Chipset (circuitos auxiliares) para crear sistemas basados en el 4004.
Chips de soporte
4001: ROM de 256 bytes (256 instrucciones de programa de 8bits), y un puerto
incorporado de I/O de 4 bits
4002: RAM de 40 bytes (80 palabras de datos de 4 bits), y un puerto de salida incorporado
de 4 bits. La porción de RAM del chip está organizada en cuatro "registros" de veinte
palabras de 4 bits:
16 palabras de datos (usadas para los dígitos significativos en el diseño original de la
calculadora)
4 palabras de estado (usadas para los dígitos de exponente en el diseño original de la
calculadora)
4003: shift register (registro de desplazamiento) de salida paralela de 10 bits para explorar
teclados, pantallas, impresoras, etc.
4008: latch de 8 bits de dirección para acceso a chips de memoria estándar, y un chip
incorporado de 4 bits de selección y puerto de I/O
4009: programa y convertidor de acceso I/O a memoria estándar y a chips de I/O

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Procesadores Intel
En 1971 la compañía Intel consiguió por primera vez poner todos los transistores que constituían
un procesador sobre un único circuito integrado, el"4004 "', nacía el microprocesador.
Seguidamente se expone una lista ordenada cronológicamente de los microprocesadores más
populares que fueron surgiendo. En la URSS se realizaron otros sistemas que dieron lugar a la serie
microprocesador Elbrus.
1971: El Intel 4004
El 4004 fue el primer microprocesador del mundo, creado en un simple chip y desarrollado por
Intel. Era un CPU de 4 bits y también fue el primero disponible comercialmente. Este desarrollo
impulsó la calculadora de Busicom [1] e inició el camino para dotar de «inteligencia» a objetos
inanimados y asimismo, a la computadora personal.
1972: El Intel 8008
Codificado inicialmente como 1201, fue pedido a Intel por Computer Terminal Corporation para
usarlo en su terminal programable Datapoint 2200, pero debido a que Intel terminó el proyecto
tarde y a que no cumplía con la expectativas de Computer Terminal Corporation, finalmente no
fue usado en el Datapoint. Posteriormente Computer Terminal Corporation e Intel acordaron que
el i8008 pudiera ser vendido a otros clientes.
1974: El Intel 8080
EL 8080 se convirtió en la CPU de la primera computadora personal, la Altair 8800 de MITS, según
se alega, nombrada así por un destino de la Nave Espacial «Starship» del programa de televisión
Viaje a las Estrellas, y el IMSAI 8080, formando la base para las máquinas que ejecutaban el
sistema operativo CP/M-80. Los fanáticos de las computadoras podían comprar un equipo Altair
por un precio (en aquel momento) de 395 USD. En un periodo de pocos meses, se vendieron
decenas de miles de estos PC.

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1978: Los Intel 8086 y 8088
Una venta realizada por Intel a la nueva división 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 éxito del 8088 propulsó a Intel a la lista de las 500 mejores compañías, en la prestigiosa revista
Fortune, y la misma nombró la empresa como uno de Los triunfos comerciales de los sesenta.
1982: El Intel 80286
El 80286, popularmente conocido como 286, fue el primer procesador de Intel que podría 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 seis años de su introducción, había un
estimado de 15 millones de PC basadas en el 286, instaladas alrededor del mundo.
1985: El Intel 80386
Este procesador Intel, popularmente llamado 386, se integró con 275.000 transistores, más de 100
veces tantos como en el original 4004. El 386 añadió una arquitectura de 32 bits, con capacidad
para multitarea y una unidad de traslación de páginas, lo que hizo mucho más sencillo
implementar sistemas operativos que usaran memoria virtual.
1989: El Intel 80486
La generación 486 realmente significó contar con una computadora personal de prestaciones
avanzadas, entre ellas, un conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante o
FPU, una unidad de interfaz de bus mejorada y una memoria caché unificada, todo ello integrado
en el propio chip del microprocesador. Estas mejoras hicieron que los i486 fueran el doble de
rápidos que el par i386 - i387 operando a la misma frecuencia de reloj. El procesador Intel 486 fue
el primero en ofrecer un coprocesador matemático o FPU integrado; con él que se aceleraron
notablemente las operaciones de cálculo. Usando una unidad FPU las operaciones matemáticas
más complejas son realizadas por el coprocesador de manera prácticamente independiente a la
función del procesador principal.

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1993: El Intel Pentium
El microprocesador de Pentium poseía una arquitectura capaz de ejecutar dos operaciones a la
vez, gracias a sus dos pipeline de datos de 32 bits cada uno, uno equivalente al 486DX(u) y el otro
equivalente a 486SX(u). Además, estaba dotado de un bus de datos de 64 bits, y permitía un
acceso a memoria de 64 bits (aunque el procesador seguía manteniendo compatibilidad de 32 bits
para las operaciones internas, y los registros también eran de 32 bits). Las versiones que incluían
instrucciones MMX no sólo brindaban al usuario un más eficiente manejo de aplicaciones
multimedia, sino que también se ofrecían en velocidades de hasta 233 MHz. Se incluyó una
versión de 200 MHz y la más básica trabajaba a alrededor de 166 MHz de frecuencia de reloj. El
nombre Pentium, se mencionó en las historietas y en charlas de la televisión a diario, en realidad
se volvió una palabra muy popular poco después de su introducción.
1995: EL Intel Pentium Pro
Lanzado al mercado en otoño de 1995, el procesador Pentium Pro (profesional) se diseñó con una
arquitectura de 32 bits. Se usó en servidores y los programas y aplicaciones para estaciones de
trabajo (de redes) impulsaron rápidamente su integración en las computadoras. El rendimiento del
código de 32 bits era excelente, pero el Pentium Pro a menudo era más lento que un Pentium
cuando ejecutaba código o sistemas operativos de 16 bits. El procesador Pentium Pro estaba
compuesto por alrededor de 5'5 millones de transistores
1997: El Intel Pentium II
Un procesador de 7'5 millones de transistores, se busca entre los cambios fundamentales con
respecto a su predecesor, mejorar el rendimiento en la ejecución de código de 16 bits, añadir el
conjunto de instrucciones MMX y eliminar la memoria caché de segundo nivel del núcleo del
procesador, colocándola en una tarjeta de circuito impreso junto a éste. Gracias al nuevo diseño
de este procesador, los usuarios de PC pueden capturar, revisar y compartir fotografías digitales
con amigos y familia vía Internet; revisar y agregar texto, música y otros; con una línea telefónica;
el enviar vídeo a través de las líneas normales del teléfono mediante Internet se convierte en algo
cotidiano.
1998: El Intel Pentium II Xeon

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Los procesadores Pentium II Xeon se diseñan para cumplir con los requisitos de desempeño en
computadoras de medio-rango, servidores más potentes y estaciones de trabajo (workstations).
Consistente con la estrategia de Intel para diseñar productos de procesadores con el objetivo de
llenar segmentos de los mercados específicos, el procesador Pentium II Xeon ofrece innovaciones
técnicas diseñadas para las estaciones de trabajo y 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 u ocho procesadores trabajando en paralelo, también más allá de esa cantidad.
1999: El Intel Celeron
Continuando la estrategia, Intel, en el desarrollo de procesadores para el segmento de mercados
específicos, el procesador Celeron es el nombre que lleva la línea de bajo costo de Intel. El objetivo
fue poder, mediante ésta segunda marca, penetrar en los mercados impedidos a los Pentium, de
mayor rendimiento y precio. Se diseña para añadir valor al segmento del mercado de los PC.
Proporcionó a los consumidores una gran actuación a un bajo coste, y entregó un desempeño
destacado para usos como juegos y el software educativo.
1999: El Intel Pentium III
El procesador Pentium III ofrece 70 nuevas instrucciones Internet Streaming, las extensiones de
SIMD que refuerzan dramáticamente el desempeño con imágenes avanzadas, 3D, añadiendo una
mejor calidad de audio, video y desempeño en aplicaciones de reconocimiento de voz. Fue
diseñado para reforzar el área del desempeño en el Internet, les permite a los usuarios hacer
cosas, tales como, navegar a través de páginas pesadas (con muchos gráficos), tiendas virtuales y
transmitir archivos video de alta calidad. El procesador se integra con 9,5 millones de transistores,
y se introdujo usando en él tecnología 250 nanómetros.
1999: El Intel Pentium III Xeon
El procesador Pentium III Xeon amplía las fortalezas de Intel en cuanto a las estaciones de trabajo
(Workstation) y segmentos de mercado de servidores, y añade una actuación mejorada en las
aplicaciones del comercio electrónico e informática comercial avanzada. Los procesadores
incorporan mejoras que refuerzan el procesamiento multimedia, particularmente las aplicaciones
de vídeo. La tecnología del procesador III Xeon acelera la transmisión de información a través del

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bus del sistema al procesador, mejorando el desempeño significativamente. Se diseña pensando
principalmente en los sistemas con configuraciones de multiprocesador.
2000: EL Intel Pentium 4
Este es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86 y fabricado por
Intel. Es el primero con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro. Se estrenó la
arquitectura NetBurst, la cual no daba mejoras considerables respecto a la anterior P6. Intel
sacrificó el rendimiento de cada ciclo para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo
y una mejora en las instrucciones SSE ( SSE (Streaming SIMD Extensions) es una extensión al grupo
de instrucciones MMX( este concepto se define como MultiMedia eXtension o Multiple Math o
Matrix Math eXtension), para procesadores Pentium III) .
MMX corresponde a MMX agregó 8 nuevos registros a la arquitectura, conocidos como MM0 al
MM7 (en adelante llamados MMn).
estos nuevos registros son meros alias de los registros de la pila de la FPU x87. Por ello cualquier
cosa que se haga con la pila de la FPU afecta a los registros MMX. A diferencia de la pila de coma
flotante, los registros MMn son fijos en vez de relativos, por lo que pueden accederse
aleatoriamente.
Cada uno de los registros MMn es un número entero de 64 bits. Sin embargo, uno de los
conceptos principales del juego de instrucciones MMX es el concepto del tipo de datos
compactados (packed data types), que significa en lugar de usar el registro completo para un solo
número entero de 64 bits (palabra cuádruple o quadword), se puede usar para almacenar dos
enteros de 32 bits (palabra doble o doubleword), cuatro enteros de 16 bits (palabra o word) u
ocho enteros de 8 bits (byte u octeto). Para simplificar el diseño y evitar modificar el sistema
operativo para preservar el estado adicional a través de los interruptores de contexto, MMX
reutiliza los ocho registros existentes de la FPU. Por ello es muy difícil trabajar con la FPU y MMX a
la vez. Para maximizar el rendimiento, los programadores deben utilizar el procesador
exclusivamente en un modo o el otro, retrasando todo lo posible el lento paso de un modo a otro.
Funcionamiento de los registros MMX
Dado que los registros MMX son sólo alias de la pila FPU, y que cada uno de los registros de la pila
tiene un ancho de 80 bits, los 16 bit superiores de los registros de pila no son utilizados por MMX,

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y esos bits se ponen todos a 1, aparecen como NaN o infinitos desde el punto de vista de la coma
flotante. Esto hace más fácil decir si se está trabajando con datos en coma flotante o en MMX.
Otro problema para MMX es que sólo soporta operaciones con números enteros. Cada uno de los
ocho registros de 64 bits del vector MMX, alias de los ocho registros existentes de coma flotante,
pueden representar 2 números de 32 bits, cuatro de 16 u 8 de 8 bits. Durante el diseño original del
i860, el uso de matemáticas de vector entero tenía sentido (las operaciones 2D y 3D requieren de
ambas), pero cuando esta funcionalidad se pasa a las GPUs, MMX pierde interés y la coma flotante
se vuelve mucho más importante. Por otra parte, sus nuevas operaciones aritméticas incluyen las
operaciones aritméticas de saturación, lo que podría acelerar perceptiblemente el procesamiento
digital de señales. Por ello mejora el rendimiento multimedia.
Intel solucionó esos problemas más adelante con SSE, un conjunto de instrucciones SIMD más
ampliado con soporte de coma flotante de 32 bits y un sistema adicional de vectores de registros
de 128 bits que hacen más sencillo usar SIMD y FPU al mismo tiempo. SSE es a su vez ampliado por
SSE2, que también extiende las instrucciones MMX que pueden operar con registros XMM de 128
bits y recientemente con SSE3, introducido con la Intel Core Microarchitecture. Incluir cualquiera
de estos conjuntos implica incluir MMX.
2004: El Intel Pentium 4 (Prescott)
A principios de febrero de 2004, Intel introdujo una nueva versión de Pentium 4 denominada
'Prescott'. Primero se utilizó en su manufactura un proceso de fabricación de 90 nm y luego se
cambió a 65nm. Su diferencia con los anteriores es que éstos poseen 1 MiB o 2 MiB de caché L2 y
16 Kb de caché L1 (el doble que los Northwood), prevención de ejecución, SpeedStep, C1E State,
un HyperThreading mejorado, instrucciones SSE3, manejo de instrucciones AMD64, de 64 bits
creadas por AMD, pero denominadas EM64T por Intel, sin embargo por graves problemas de
temperatura y consumo, resultaron un fracaso frente a los Athlon 64.
Conjunto de Instrucciones SSE
SSE (Streaming SIMD Extensions) es una extensión al grupo de instrucciones MMX para
procesadores Pentium III, introducida por Intel en febrero de 1999. Las instrucciones SSE son
especialmente adecuadas para decodificación de MPEG2, que es el códec utilizado normalmente
en los DVD, procesamiento de gráficos tridimensionales y software de reconocimiento de voz.
Estas fueron inicialmente conocidas como "KNI" por Katmai New Instructions (Katmai fue el
nombre código de la primera revisión del núcleo del Pentium III, Intel estaba interesada en

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distinguir su nueva línea de procesadores de la generación anterior, el Pentium II. En febrero de
2001, AMD agregó esta tecnología en su procesador Athlon XP.
Estas instrucciones operan con paquetes de operandos en coma flotante de precisión simple (FP).
Hay varios tipos de instrucciones SSE
 Instrucciones SSE de Transferencia de datos.
 Instrucciones SSE de Conversión.
 Instrucciones SSE Aritméticas.
Instrucciones SSE lógicas.
Con la tecnología SSE, los microprocesadores x86 fueron dotados de setenta nuevas instrucciones
y de ocho registros nuevos: del xmm0 al xmm7. Estos registros tienen una extensión de 128 bits
(es decir que pueden almacenar hasta 16 bytes de información cada uno). A diferencia de su
antecesor, MMX, la utilización de SSE no implicaba la inhabilitación de la unidad de coma flotante
(FPU en inglés) por lo que no era necesario habilitarla nuevamente, lo que significaba para MMX
una significativa pérdida de velocidad.
*SS2 Las extensiones SSE2 siguen el mismo modelo que las utilizadas en los predecesores SSE y
MMX manteniendo compatibilidad con esas extensiones, pero amplía su modelo con soporte para
paquetes de valores flotantes de precisión doble y para paquetes de enteros de 128 bits.
*SSE3 Conocido por el nombre en código que le puso Intel, Prescott New Instructions (PNI) es la
tercera generación de las instrucciones SSE para la arquitectura IA-32. Intel mostró las SSE3 a
principios de 2004 con la revisión de su CPU Pentium 4 llamada Prescott. En abril de 2005 AMD
sacó una parte del SSE3 en la revisión E (llamadas Venice y San Diego) de su CPU Athlon 64.Con
esta tecnología se introduce como el cambio más notable con respecto a SSE la capacidad de
trabajar horizontalmente en un registro (en oposición a las operaciones más o menos estrictas de
operar en vertical de las anteriores instrucciones SSE). Concretamente se añadieron ciertas
instrucciones para sumar y restar múltiples valores almacenados en un mismo registro. Estas
instrucciones simplifican enormemente las implementaciones de operaciones con Procesamiento
digital de señales y Gráficos 3D por computadora. También hay nuevas instrucciones para
convertir números en punto flotante a enteros sin tener que cambiar el modo global de redondeo

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CPUs con SSE3
AMD:
Athlon 64 (desde Venice Stepping E3 y San
Diego Stepping E4)
Athlon 64 X2
Athlon 64 FX (desde San Diego Stepping E4)
Opteron (desde Stepping E4)
Sempron (desde Palermo. Stepping E3)
Phenom
Phenom II
Turion 64
Turion 64 X2
Intel:
Celeron D
Celeron 420, 430 y 440
Pentium 4 (desde Prescott)
Pentium 4 Extreme Edition (solo la versión
para socket775 y de núcleo Prescott)
Pentium D
Pentium Dual-Core
Intel Core Duo
Intel Core Solo
Intel Core 2 Duo
Intel Core 2 Extreme
Intel Core 2 Quad
Xeon (desde Nocona)
Atom
SSE3 añade 13 nuevas instrucciones a SSE2.
Microprocesadores Intel Modernos
2006: EL Intel Core Duo
Intel lanzó ésta gama de procesadores de doble núcleo y CPUs 2x2 MCM (módulo Multi-Chip) de
cuatro núcleos con el conjunto de instrucciones x86-64, basado en la nueva arquitectura Core de
Intel. La microarquitectura Core regresó a velocidades de CPU bajas y mejoró el uso del
procesador de ambos ciclos de velocidad y energía comparados con anteriores NetBurst de los
CPU Pentium 4/D2. La microarquitectura Core provee etapas de decodificación, unidades de
ejecución, caché y buses más eficientes, reduciendo el consumo de energía de CPU Core 2,
mientras se incrementa la capacidad de procesamiento. Los CPU de Intel han variado muy
bruscamente en consumo de energía de acuerdo a velocidad de procesador, arquitectura y
procesos de semiconductor, mostrado en las tablas de disipación de energía del CPU. Esta gama
de procesadores fueron fabricados de 65 a 45 nanómetros.

15
2008: El Intel Core Nehalem
Intel Core i7 es una familia de procesadores de cuatro núcleos de la arquitectura Intel x86-64. Los
Core i7 son los primeros procesadores que usan la microarquitectura Nehalem de Intel y es el
sucesor de la familia Intel Core 2. FSB es reemplazado por la interfaz QuickPath en i7 e i5 (zócalo
1366), y sustituido a su vez en i7, i5 e i3 (zócalo 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. El Hyperthreading fue reimplementado creando núcleos
lógicos. Está fabricado a arquitecturas de 45 nm y 32 nm y posee 731 millones de transistores su
versión más potente. Se volvió a usar frecuencias altas, aunque a contrapartida los consumos se
dispararon.
Arquitectura x86-64
x86-64 es una extensión del conjunto de instrucciones x86 utilizado en la microarquitectura de
CPU. Contempla mejoras adicionales, como duplicar el número y el tamaño de los registros de uso
general y de instrucciones SSE.
Descripción de la arquitectura
El conjunto de instrucciones del AMD x86-64 (renombrado posteriormente como AMD64) es una
extensión directa de la arquitectura del x86 a una arquitectura de 64 bits, motivado por el hecho
de que los 4GB de memoria que son direccionables directamente por una CPU de 32 bits ya no es
suficiente para todas las aplicaciones. Algunos de los cambios:
Nuevos registros.
El número de registros de propósito general se ha incrementado de 8 en los procesadores x86-32 a
16, y el tamaño de todos estos registros se ha incrementado de 32 bits a 64 bits. Adicionalmente,
el número de registros MMX de 128 bits (usados para las instrucciones extendidas SIMD) se ha
incrementado de 8 a 16. Los registros adicionales incrementan el rendimiento.

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Registros MMX (SSE) adicionales:
Igualmente el número de registros de 128 bits (usados para las instrucciones SSE) han
aumentado de 8 a 16.
Espacio de direcciones mayor.
Debido a la arquitectura de 64 bits, la arquitectura AMD64 puede direccionar hasta 16 exabytes
de memoria. Las implementaciones futuras de la arquitectura del AMD64 puede proporcionar
hasta 2 exabytes de memoria disponible. Si la paginación de memoria se utiliza correctamente, los
sistemas operativos de 32 bits podrían tener acceso a algunas de las extensiones de dirección
físicas sin tener que realizar la ejecución en modo largo (long).
Instrucción de acceso a datos relativa al puntero:
Las instrucciones ahora pueden hacer referencias relativas al puntero de instrucciones (registro
RIP). Esto permite crear código independiente de la posición que permite un código mucho más
eficiente en bibliotecas dinámicas y código cargado en tiempo de ejecución.
Llamadas al sistema más rápidas.
Debido a que la segmentación no está soportada en el modo de 64 bits, las llamadas al sistema no
tienen las latencias asociadas con almacenar y recuperar la información de segmentación ni tienen
que realizar las comprobaciones necesarias de protección a nivel de segmentación. Por lo tanto,
AMD ha introducido una nueva interfaz de llamadas al sistema, al que se accede utilizando
solamente la instrucción "SYSCALL". Aunque los sistemas operativos todavía pueden utilizar el
sistema de interrupciones para las llamadas al sistema, en el modo de 64 bits utilizar "SYSCALL" es
más rápido.
Instrucciones SSE.
La arquitectura AMD 64 incluye las extensiones de Intel SSE y SSE2, las últimas cpus incluyen las
instrucciones SSE3 y algunos también las SSE4. También están soportadas las instrucciones del x86
y MMX.
Bit NX.
El bit NX es una característica del procesador que permite al sistema operativo prohibir la
ejecución del código en área de datos, mejorando la seguridad. Esta características está disponible

17
en los modos de 32 y 64 bits, y está soportada por Linux, Solaris, Windows XP SP2, Windows
Server 2003 SP1.
funcionalidad
Modo Largo
Dado que el conjunto de instrucciones es el mismo, no hay una penalización importante en la
ejecución del código x86. Esto no sucede en la arquitectura de Intel IA-64, donde las diferencias en
el ISA subyacente implican que la ejecución de código de 32 bits equivale a utilizar un procesador
completamente diferente. En todo caso, en AMD 64, las aplicaciones de 32 bits del x86 podrían
todavía beneficiarse de una recopilación a 64 bits. Los registros adicionales disponibles en el
código de 64 bits, pueden ser utilizados por un compilador de alto nivel para la optimización.
Usando el modo largo, un sistema operativo de 64 bits puede ejecutar aplicaciones de 32 bits y 64
bits simultáneamente. También un x86-64 incluye un soporte nativo para ejecutar las aplicaciones
de 16 bits del x86. Microsoft ha excluido explícitamente el soporte para aplicaciones de 16 bits en
la edición x64 de Windows XP Professional debido a los problemas de conseguir que el código de
16 bits del x86 pueda funcionar con su emulador WoW64.
HyperThreading (también conocido como HT Technology) es una marca registrada de la empresa
Intel para denominar su implementación de la tecnología Multithreading Simultáneo también
conocido como SMT. Permite a los programas preparados para ejecutar múltiples hilos (multi-
threaded) procesarlos en paralelo dentro de un único procesador, incrementando el uso de las
unidades de ejecución del procesador.
Esta tecnología consiste en simular dos procesadores lógicos dentro de un único procesador físico.
El resultado es una mejoría en el rendimiento del procesador, puesto que al simular dos
procesadores se pueden aprovechar mejor las unidades de cálculo manteniéndolas ocupadas
durante un porcentaje mayor de tiempo. Esto conlleva una mejora en la velocidad de las
aplicaciones que según Intel es aproximadamente de un 30%
Rendimiento

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La tecnología HyperThreading tiene grandes capacidades de procesamiento y rapidez. Algunas de
sus ventajas son: mejora el apoyo de código “multi-hilos”, que permite ejecutar múltiples hilos
simultáneamente, mejora de la reacción y el tiempo de respuesta.
De acuerdo con el primer informe de Intel, los Pentium 4 que incorporan esta tecnología tienen
un rendimiento entre un 15% y un 30% superior al de los procesadores sin HyperThreading, y
utilizan sólo un 5% más de recursos.
Detalles
Hyperthreading simula de cara a los programas que existen dos microprocesadores. El sistema
operativo ha de estar preparado para utilizar esta tecnología. Las versiones de Windows
superiores a Windows 2000 o las de Linux (con kernels SMP) pueden usar esta tecnología.
Esta tecnología es invisible para el sistema operativo y los programas. Todo lo que se requiere
para aprovechar Hyper-Threading es multiprocesamiento simétrico (SMP) en apoyo del sistema
operativo. Al simular procesadores lógicos diferentes aparecen en el sistema como dos
procesadores separados.
LAS FAMILIAS DE PROCESADORES INTEL QUE INCORPORAN LA TECNOLOGÍA HYPER THREADING SON LAS
SIGUIENTES:
Intel Pentium 4
Intel Pentium 4 Extreme Edition
Intel Pentium D Extreme Edition
Intel Pentium G400 (Algunos modelos)
Intel Pentium G600 (Algunos modelos)
Intel Celeron G400
Intel Celeron C800
Intel Core i3
Intel Core i3 Sandy Bridge
Intel Core i5
Intel Core i5 Ivy Bridge
Intel Core i7
Intel Core i7 Ivy Bridge
Intel Core i7 Extreme Edition
Intel Atom N270
Intel Atom N450
Intel Atom N550
Intel Atom N570
Intel Xeon MP
Intel Xeon E3
Intel Xeon E5
2011: El Intel Core Sandy Bridge

19
Llegan para remplazar los chips Nehalem, con Intel Core i3, Intel Core i5 e Intel Core i7 serie 2000 y
Pentium G.
Intel lanzó 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 más eficientes y rápidos que los modelos anteriores. Es la
segunda generación de los Intel Core con nuevas instrucciones de 256 bits, duplicando el
rendimiento, mejorando el desempeño en 3D y todo lo que se relacione con operación 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 ejecución.
Detalles técnicos
Max. CPU clock rate 1.60 GHz to 3.60
GHz
Product code 80623 (desktop)
L1 cache 64 KB per core
L3 cache 1 MB to 8 MB shared
10 MB to 15 MB (Extreme)
3 MB to 20 MB (Xeon)
GPU
HD Graphics 2000
650 MHz to 1250 MHz
Predecessor
Nehalem (tock)
Westmere (tick)
Successor Ivy Bridge (tick)
Haswell (tock)
Socket(s)
LGA 1155
LGA 2011
Socket G2
BGA-1023
BGA-1224
BGA-128
LAS FUNCIONALIDADES QUE SOPORTAN ESTOS MICROPROCESADORES SON:
Multinúcleo. Tenemos procesadores de hasta 6 núcleos. A mayor número de ellos más facilidad
para ejecutar varias aplicaciones a la vez. En algunos modelos Intel incorpora la tecnología
Hyperthread que le permite procesar 2 tareas en cada núcleo.

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Soporte de instrucciones. Se han añadido nuevas instrucciones que trabajan a 256 bits, como las
AVX. Estas permiten trabajar con cálculos complejos. Pensadas para acelerar el tratamiento de
imágenes, audio, video y 3D. Otras como AES pueden ser usadas por aplicaciones criptográficas.
Tarjeta gráfica integrada. Al tener más espacio Intel ha decidido añadir una tarjeta gráfica
integrada en su interior. De esta forma y dependiendo de tu configuración y de la potencia gráfica
que necesites puedes usar esta y reducir costes. En concreto tenemos 2 modelos de tarjeta las HD
2000 y 3000.
Turbo. Para que un procesador funcione más rápido puede aumentar la frecuencia de
funcionamiento. A más frecuencia, más consumo y por lo tanto más temperatura. Si sigues
subiendo te encuentras que el procesador se puede quemar. Al tener varios núcleos lo normal es
no usarlos todos. El sistema puede entonces acelerar sólo aquellos que se estén ocupados. De esta
forma el equipo realizara un mayor número de tareas de manera simultánea. La tecnología
encargada de esto se denomina Turbo Boost.
Quick Sync. El bloque Quicksync se utiliza para acelerar la creación, edición y conversión de vídeos.
Su importancia crecerá cuando existan más aplicaciones que lo implementen.
Overclock. Ciertos modelos permiten jugar con la frecuencia de funcionamiento gracias a realizar
overclocking. En este sentido los Intel Core de Segunda Generación son ideales ya que pueden
aumentar mucho su velocidad, sin llegar a quemarse, incluso usando ventilación por aire.

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2012: El Intel Core Ivy Bridge
Ivy Bridge es el nombre en clave de los procesadores conocidos como Intel Core de tercera
generación. Son por tanto sucesores de los micros que aparecieron a principios de 2011, cuyo
nombre en clave es Sandy Bridge. Pasamos de los 32 nanómetros de ancho de transistor en Sandy
Bridge a los 22 de Ivy Bridge. Esto le permite meter el doble de ellos en la misma área. Un mayor
número de transistores significa que puedes poner más bloques funcionales dentro del chip. Es
decir, este será capaz de hacer un mayor número de tareas al mismo tiempo.
Detalles Tecnicos
CPUID code 0306A9h
Product code 80637 (desktop)
L3 cache 2 MB to 8 MB shared
GPU HD Graphics 2500
650 MHz to 1150 MHz
Predecessor Sandy Bridge
Successor Haswell
Socket(s)
LGA 1155
Socket G2
BGA-1023
BGA-1224
Funcionamiento
Nuevo proceso de fabricación
Pasamos de los 32 nanómetros de ancho de transistor en Sandy Bridge a los 22 de Ivy Bridge. Esto
le permite meter el doble de ellos en la misma área. En concreto Intel ha desarrollado lo que
denomina transistor de triple puerta.
Un mayor número de transistores implica que más bloques funcionales puedan incluirse en el
interior del chip. Es decir, este será capaz de hacer un mayor número de tareas al mismo tiempo.

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Nueva tarjeta gráfica
Los Intel Core tienen incluido en su interior una tarjeta gráfica integrada. Pese a no ser tan
potentes como una discreta, puede ser más que suficiente para una gran parte de los usuarios,
con el consiguiente ahorro en su presupuesto.
Sandy Bridge no estaba a la altura de lo que el mercado necesitaba en este sentido. El fabricante
ha decidido solucionarlo y aquellos micros Ivy Bridge que incorporen tarjeta gráfica notaran
bastante mejoras frente a sus hermanos mayores. Lo mejor, la inclusión de soporte para Directx
11 por el 10 de su antecesor lo que hacía que algunos juegos no pudieran ni llegar a empezar a
ejecutarse.
Los Ivy Bridge aparecen con los modelos HD 2500 y HD 4000. Esta es una de las diferencias entre
Sandy Bridge e Ivy Bridge.
Mayor cache
Como te he comentado todo ocupa menos espacio. Esto permite que se pueda aumentar la
memoria cache y mejorar por tanto la velocidad de acceso a la memoria RAM.
Esto es beneficioso para casi todos los programas. Se habla de unas mejoras del 10 al 15% de
rendimiento a la misma frecuencia de funcionamiento.
Consumo
Al ser los transistores más pequeños consumen menos energía. De esta forma este cambio de
tecnología es perfecto para aquellos aparatos portátiles que dependen de una batería para
funcionar.

23
Microprocesadores AMD
Historia
Advanced Micro Devices, Inc; o AMD es una compañía estadounidense de semiconductores,
desarrolla procesadores de cómputo y productos tecnológicos relacionados para el mercado de
consumo. Sus productos principales incluyen microprocesadores, chipsets para placas base,
circuitos integrados auxiliares, procesadores embebidos y procesadores gráficos para servidores,
estaciones de trabajo, computadores personales y aplicaciones para sistemas embebidos.
Advanced Micro Devices se fundó el 1 de mayo de 1969 por un grupo de ejecutivos de Fairchild
Semiconductor, incluidos Jerry Sanders III, Edwin Turney, John Carey, Sven Simonsen, Jack Gifford
y 3 miembros del equipo de Gifford, Frank Botte, Jim Giles y Larry Stenger. La compañía empezó a
producir circuitos integrados lógicos, luego entró en el negocio de las memorias RAM en 1975. Ese
mismo año hizo un clon de microprocesador Intel 8080 mediante técnicas de ingeniería inversa.
Durante este período, AMD también diseñó y produjo una serie de procesadores Bit slicing
(Am2901, Am29116, Am293xx) que fueron usados en varios diseños de microcomputadores.
Durante ese tiempo, AMD intentó cambiar la percepción que se tenía del RISC con sus
procesadores AMD 29k y trató de diversificarlo introduciendo unidades gráficas y de video así
como memorias EPROM. Esto tuvo su éxito a mediados de 1980 con el AMD7910 y AMD7911,
unas de las primeras unidades que soportaban varios estándares tanto Bell como CCITT en 1200
baudios half duplex o 300/300 full duplex. El AMD 29k sobrevivió como un procesador embebido y
AMD spin-off Spansion pasó a ser líder en la producción de Memorias flash. AMD decide cambiar
de rumbo y concentrarse únicamente en los microprocesadores compatibles con Intel,
colocándolo directamente en competencia con este y las memorias flash destinarlas a mercados
secundarios.
 AMD anuncia la adquisición de ATI Technologies el 24 de julio de 2006.

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Historia de lanzamientos al mercado
En 1982 AMD firmó un contrato con Intel, convirtiéndose en otro fabricante licenciatario de
procesadores 8086 y 8088, esto porque IBM quería usar Intel 8088 en sus IBM PC, pero las
políticas de IBM de la época exigían al menos dos proveedores para sus chips. AMD produjo
después, bajo el mismo acuerdo, procesadores 80286, o 286, pero Intel canceló el contrato en
1986, rehusándose a revelar detalles técnicos del i386. La creciente popularidad del mercado de
los clones de PC significaba que Intel podría producir CPUs según sus propios términos y no según
los de IBM.
AMD comenzó un largo proceso judicial que solo acabaría en 1991, cuando la Suprema Corte de
California finalmente falló a favor de AMD, y forzó a Intel a pagar más de 1000 millones de dólares
en compensación por violación de contrato. Disputas legales subsiguientes se centraron en si AMD
tenía o no derechos legales de usar derivados del microcódigo de Intel.
El 30 de diciembre de 1994, la Suprema Corte de California finalmente negó a AMD el derecho de
usar microcódigo de i386. Posteriormente, un acuerdo entre las dos empresas (cuyos términos
aún siguen en el mayor de los secretos) permitió a AMD producir y vender microprocesadores con
microcódigo de Intel 286, 386, y 486. El acuerdo parece haber permitido algunos licenciamientos
cruzados de patentes, permitiendo a ambas partes el uso de innovaciones tecnológicas sin pago de
derechos. Más allá de los detalles concretos del acuerdo, desde entonces no hubo acciones legales
significativas entre las empresas.
K5, K6, Athlon, Duron y Sempron
El primer procesador x86 completamente fabricado por AMD fue el K5 lanzado en 1996. La "K" es
una referencia a la kriptonita, que según de la tradición del cómic, es la única sustancia, que puede
perjudicar a Superman, una clara referencia a Intel, que dominaba en el mercado en ese
momento, como "Superman". El número "5" se refiere a la quinta generación de procesadores, en
la cual Intel introdujo el nombre Pentium debido a que la Oficina de Patentes de los EE.UU.
dictaminó que un sólo número no podía ser registrado como marca.
En 1996, AMD adquirió NexGen principalmente por los derechos de la serie NX de procesadores
compatibles con x86. AMD dio al equipo de diseño de NexGen un edificio propio, los dejó solos, y
les dio tiempo y dinero para reelaborar el Nx686. El resultado fue el procesador K6, introducido en
1997. Aunque el K6 se basó en el Socket 7, algunas versiones como el K6-3/450 fueron más rápidas
que el Pentium II de Intel (procesador de sexta generación).

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AMD64 / K8
K8 es una gran revisión de la arquitectura K7, cuya mejora más notable es el agregado de
extensiones de 64 bit sobre el conjunto de instrucciones x86. Esto es importante para AMD puesto
que marca un intento de definir el estándar x86 e imponerse, en vez de seguir los estándares
marcados por Intel. Y al respecto, AMD ha tenido éxito. La historia ha dado un giro y Microsoft
adoptó el conjunto de instrucciones de AMD, dejando a Intel el trabajo de ingeniería inversa de las
especificaciones de AMD (EM64T). Otras características notables de K8 son el aumento de los
registros de propósito general (de 8 a 16 registros), la arquitectura Direct Connect Architecture y
el uso de HyperTransport. HyperTransport (HT), también conocido como Lightning Data Transport
(LDT) es una tecnología de comunicaciones bidireccional, que funciona tanto en serie como en
paralelo, y que ofrece un gran ancho de banda en conexiones punto a punto de baja latencia. Se
publicó el 2 de abril de 2001. Esta tecnología se aplica en la comunicación entre chips de un
circuito integrado ofreciendo un enlace (o bus) avanzado de alta velocidad y alto rendimiento; es
una conexión universal que está diseñada para reducir el número de buses dentro de un sistema,
suministrando un enlace de alto rendimiento a las aplicaciones incorporadas y facilitando sistemas
de multiprocesamiento altamente escalables. es ampliamente usada por las empresas AMD en
procesadores x86 y chipsets; PMC-Sierra, Broadcom y Raza Microelectronics en
microprocesadores; MIPS, NVIDIA, VIA Technologies y Silicon Integrated Systems en chipsets; HP,
Sun Microsystems, IBM y Flextronics en servidores; Cray, Newisys, QLogic y XtremeData en
sistemas informáticos de alto rendimiento, y Cisco Systems en routers. Existen cuatro versiones de
HyperTransport 1.x, 2.0, 3.0 y 3.1 puede funcionar desde los 200MHz hasta 3.2GHz (mientras el
bus PCI corre a 33 o 66 MHz). También soporta tecnología DDR (o Double Data Rate), lo cual
permite alcanzar un máximo de 5200 MT/s (Millones de transferencias por segundo es un término
usado en informática, se refiere al número de transferencias de datos que pueden darse en un
segundo. Generalmente se expresa en millones de transferencias por segundo (MT/s) (2600MHz
hacia cada dirección: entrada y salida) funcionando a su máxima velocidad (2.6GHz).
Soporta conexiones auto-negociadas para determinar la velocidad. Su velocidad de transferencia
máxima, utilizando líneas de 32 bits, tiene por cada uno de sus 2 buses un total de 20.8 GB/s
(2.6GHz * (32bits / 8 )), lo que supone la suma de 41.6 GB/s en ambas direcciones, superando con
creces cualquier otro estándar. Se pueden mezclar también enlaces de varios anchos en una sola
aplicación (por ejemplo 2x8 en vez de 1x16). Esto permite una velocidad de interconexión mayor
entre la memoria principal y la CPU y una menor entre los periféricos que lo precisen. Además esta
tecnología tiene mucho menos latencia que otras soluciones.

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HyperTransport
HyperTransport está basada en paquetes. Cada uno de ellos consiste en un conjunto de palabras
de 32 bits independientemente del ancho físico de la conexión. La primera palabra de un paquete
es siempre una palabra de comando. Si un paquete contiene una dirección los últimos 8 bits de la
palabra de comando estarán enlazados con la siguiente palabra de 32 bits para formar una
dirección de 40 bits. Además se permite anteponer otra palabra de control de 32 bits cuando se
necesite una dirección de 64 bits. Las restantes palabras de 32 bits en un paquete formarán la
información útil. Las transferencias, independientemente de su longitud actual, estarán formadas
siempre por múltiplos de 32 bits. Los paquetes de HyperTransport entran en segmentos conocidos
como tiempos bit. El número de tiempos bit necesarios depende del ancho de la interconexión.
HyperTransport puede usarse para generar mensajes de gestión de sistemas, señales de
interrupciones, expedir sondas a dispositivos adyacentes o procesadores y E/S en general y hacer
transacciones de datos. Normalmente se pueden usar dos tipos diferentes de comandos de
escritura: avisados y no-avisados. Las escrituras avisadas no precisan una respuesta del destino.
Son usadas primordialmente para dispositivos con un gran ancho de banda como tráfico a Uniform
Memory Access o transferencias de Acceso directo a memoria. Las escrituras no-avisadas precisan
una respuesta del tipo "destino hecho". La lectura también pueden provocar que el receptor
genere una respuesta.
Dual-core Athlon 64 X2 (Turion 64)
El procesador AMD Turion 64 es una versión de bajo consumo del procesador AMD Athlon 64
destinada a los ordenadores portátiles, que salieron a competir contra la tecnología Centrino de
Intel. Se presentan en dos series, ML con un consumo máximo de 35 W y MT con un consumo de
25 W, frente a los 27 W del Intel Pentium M.
Phenom (K10) K10, Opteron y Phenom.
En noviembre de 2006, AMD hace público el desarrollo de su nuevo procesador con nombre
código "Barcelona", lanzado a mediados del 2007. Con este procesador se da inicio a la
arquitectura K8L.
Tras el dominio total de Intel con su arquitectura "CORE", AMD tuvo que re-diseñar su tecnología
de producción y finalmente dar el salto a los 65nm y a los Quad Core nativos, a diferencia de los
Quad FX, que son 2 dual core en una misma placa madre. Un Quad core nativo (Monolítico),
quiere decir que los cuatro núcleos del procesador son totalmente independientes entre sí, a
diferencia de los "Kentsfield" (2 "Conroe") y los "Clovertown" (2 Kentsfield) de Intel, y de los Quad

27
FX del propio AMD. Los primeros procesadores en usar el núcleo Barcelona, serán los Quad Core
Opteron.
Características
 Proceso de fabricación de 65nm.
 Configuración y compatibilidad para plataformas multi-socket (4x4).
 2MB de cache L3. (Compartido para los 4 núcleos).
 512KB de cache L2. (Para cada núcleo).
 Hyper Transport 3.0
 Soporte para memorias DDR3.
 Soporte para instrucciones extendidas SSE4.
Athlon II y Phenom II.
Finalmente, AMD pasó los 65nm a los 45nm en la fabricación con sus nuevos AMD Athlon II y
Phenom II. Ambos emplean tanto Socket AM2+ como AM3, teniendo de esta manera, soporte
para DDR3.
En Dual Core "X2" están los modelos: 555, 560. (Compatibles con AM2+ y AM3). Con un TDP
80W. Con algunas placas base, se pueden desbloquear los 2 núcleos a los Phenom II X2, así pasaría
a ser un Phenom II X4, con los 4 núcleos funcionando, eso es, por que en el proceso de fabricación,
si no pasan los test de calidad y dan algún fallo, deshabilitan los cores, caché y/o similares. Por
ejemplo un Phenom II 965BE de 4 núcleos, le someten a unas pruebas rigurosas, si uno de sus
núcleos tiene fallos, lo deshabilitan y los vende como un modelo inferior.
En Quad Core "X4" están los modelos: 955BE, 965BE, 970BE. (Compatibles con AM2+ y AM3). Con
un TDP de 125W en la revisión C3, también los hay de 140W, pero eran de una revisión anterior, la
C2. Las siglas BE, significa Black Edition, son los que tienen el multiplicador desbloqueado, para
realizar un mejor overclocking. Estos procesadores son denominados bajo el nombre de Deneb.
En Six Core "X6" están los modelos: 1055T, 1075T, 1090T, 1100T. (Compatible con AM3). Con un
TDP de 140W. Los procesadores 1090T y 1100T son BE. Estos son denominados Thuban

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Microprocesadores AMD Modernos
2004: El AMD Athlon 64
El AMD Athlon 64 es un microprocesador x86 de octava generación que implementa el conjunto
de instrucciones AMD64, 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 código heredado de 32 bits. El
Athlon 64 también presenta una tecnología de reducción de la velocidad del procesador llamada
Cool'n'Quiet,: cuando el usuario está ejecutando aplicaciones que requieren poco uso del
procesador, baja la velocidad del mismo y su tensión se reduce.
2007: El AMD Phenom
Phenom fue el nombre dado por Advanced Micro Devices (AMD) a la primera generación de
procesadores de tres y cuatro núcleos basados en la microarquitectura K10. Como característica
común todos los Phenom tienen tecnología de 65 nanómetros lograda a través de tecnología de
fabricación Silicon on insulator (SOI). No obstante, Intel, ya se encontraba fabricando mediante la
más avanzada tecnología de proceso de 45 nm en 2008. Los procesadores Phenom están
diseñados para facilitar el uso inteligente de energía y recursos del sistema, listos para la
virtualización, generando un óptimo rendimiento por vatio. Todas las CPU Phenom poseen
características tales como controlador de memoria DDR2 integrado, tecnología HyperTransport* y
unidades de coma flotante de 128 bits, para incrementar la velocidad y el rendimiento de los
cálculos de coma flotante. La arquitectura Direct Connect asegura que los cuatro núcleos tengan
un óptimo acceso al controlador integrado de memoria, logrando un ancho de banda de 16 Gb/s
para intercomunicación de los núcleos del microprocesador y la tecnología HyperTransport, de
manera que las escalas de rendimiento mejoren con el número de núcleos. Tiene caché L3
compartida para un acceso más rápido a los datos (y así no depende tanto del tiempo de latencia
de la RAM), además de compatibilidad de infraestructura de los zócalos AM2, AM2+ y AM3 para
permitir un camino de actualización sin sobresaltos. A pesar de todo, no llegaron a igualar el
rendimiento de la serie Core 2 Duo.
Coma Flotante
La representación de coma flotante (en inglés floating point, ‘punto flotante’) es una forma de
notación científica usada en los CPU, GPU, FPU, etc, con la cual se pueden representar números
reales extremadamente grandes y pequeños de una manera muy eficiente y compacta, y con la

29
que se pueden realizar operaciones aritméticas. El estándar para la representación en coma
flotante es el IEEE 754.
El estándar de la IEEE para aritmética en coma flotante (IEEE 754) es el estándar más extendido
para las computaciones en coma flotante, y es seguido por muchas de las mejoras de CPU y FPU. El
estándar define formatos para la representación de números en coma flotante (incluyendo el
cero) y valores desnormalizados, así como valores especiales como infinito y NaN, con un conjunto
de operaciones en coma flotante que trabaja sobre estos valores. También especifica cuatro
modos de redondeo y cinco excepciones (incluyendo cuándo ocurren dichas excepciones y qué
sucede en esos momentos). El standard IEEE 754 especifica cuatro formatos para la
representación de valores en coma flotante: precisión simple (32 bits), precisión doble (64 bits),
precisión simple extendida (≥ 43 bits, no usada normalmente) y precisión doble extendida (≥ 79
bits, usualmente implementada con 80 bits). Sólo los valores de 32 bits son requeridos por el
estándar, los otros son opcionales. Muchos lenguajes especifican qué formatos y aritmética de la
IEEE implementan, a pesar de que a veces son opcionales. Por ejemplo, el lenguaje de
programación C, ahora permite pero no requiere la aritmética de la IEEE (el tipo de C float es
típicamente usado para la precisión simple de la IEEE y el tipo double usa la precisión doble de la
IEEE).
2008: Los AMD Phenom II y Athlon II
Phenom II es el nombre dado por AMD a una familia de microprocesadores o CPUs multinúcleo
(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 permitió aumentar la cantidad de caché
L3. De hecho, ésta se incrementó 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 núcleo surge como el procesador binúcleo del
mercado. También se lanzan tres Athlon II con sólo Caché L2, pero con buena relación
precio/rendimiento. El Amd Athlon II X4 630 corre a 2,8 GHz. El Amd Athlon II X4 635 continúa la
misma línea.
AMD también lanza un triple núcleo, llamado Athlon II X3 440, así como un doble núcleo Athlon II
X2 255. También sale el Phenom X4 995, de cuatro núcleos, que corre a más de 3,2GHz. También
AMD lanza la familia Thurban con 6 núcleos físicos dentro del encapsulado.

30
2011: El AMD Fusión
AMD Fusion es el nombre clave para un diseño futuro de microprocesadores Turion, producto de
la fusión entre AMD y ATI, combinando con la ejecución general del procesador, el proceso de la
geometría 3D y otras funciones de GPUs actuales. La GPU (procesador gráfico) estará integrada en
el propio microprocesador. Se espera la salida progresiva de esta tecnología a lo largo del 2011;
estando disponibles los primeros modelos (Ontaro y Zacate) para ordenadores de bajo consumo
entre últimos 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).
Procesadores según su tipo de arquitectura
1. La selección de un procesador será tomada en base al juego de instrucciones.
2. La decisión por dos razones; primero, el juego de instrucciones decide el diseño físico del
conjunto; segundo, cualquier operación que deba ejecutarse en el microprocesador
deberá poder ser descrita en términos de un lenguaje de estas instrucciones.
3. Frente a esta cuestión caben dos filosofías de diseño; máquinas denominadas CISC y
máquinas denominadas RISC.

31
Arquitectura CISC
En la arquitectura computacional, CISC (complex instruction set computer) es un modelo de
arquitectura de computadora.
Los microprocesadores CISC tienen un conjunto de instrucciones que se caracteriza por ser muy
amplio y permitir operaciones complejas entre operandos situados en la memoria o en los
registros internos, en contraposición a la arquitectura RISC. Éste tipo de arquitectura dificulta el
paralelismo entre instrucciones, por lo que, en la actualidad, la mayoría de los sistemas CISC de
alto rendimiento implementan un sistema que convierte dichas instrucciones complejas en varias
instrucciones simples del tipo RISC, llamadas generalmente microinstrucciones.
Los CISC pertenecen a la primera corriente de construcción de procesadores, antes del desarrollo
de los RISC. Ejemplos de ellos son: Motorola 68000, Zilog Z80 y toda la familia Intel x86 usada en la
mayoría de las computadoras personales actuales. Para realizar una sola instrucción un chip CISC
requiere de cuatro a diez ciclos de reloj.
Entre las ventajas de CISC destacan las siguientes:
ventajas de CISC destacan las
siguientes:
Reduce la dificultad de crear compiladores.
Permite reducir el costo total del sistema.
Reduce los costos de creación de sftware.
Mejora la compactación de código
Facilita la depuración de errores.
Ejemplo de microprocesadores
basados en la tecnología CISC:
Intel 8086, 8088, 80286, 80386, 80486.
Motorola 68000, 68010, 68020, 68030, 6840.
MIPS, Millions Instruction Per Second.
PA-RISC, Hewlett Packard.
SPARC, Scalable Processor Architecture, Sun
Microsystems.
POWER PC, Apple, Motorola e IBM.

32
Arquitectura RISC
En la arquitectura computacional, RISC (del inglés reduced instruction set computer) es un
tipo de microprocesador con las siguientes características fundamentales:
Instrucciones de tamaño fijo y presentadas en un reducido número de formatos. Sólo las
instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos. El objetivo de
diseñar máquinas con esta arquitectura es posibilitar la segmentación y el paralelismo en
la ejecución de instrucciones y reducir los accesos a memoria.
Las máquinas RISC protagonizan la tendencia actual de construcción de
microprocesadores. PowerPC, DEC Alpha, MIPS, ARM, SPARC... son ejemplos de algunos
de ellos.
RISC es una filosofía de diseño de CPU para computadora que está a favor de conjuntos de
instrucciones pequeñas y simples que toman menor tiempo para ejecutarse.
El tipo de procesador más comúnmente utilizado en equipos de escritorio, el x86, está
basado en CISC en lugar de RISC, aunque las versiones más nuevas traducen instrucciones
basadas en CISC x86 a instrucciones más simples basadas en RISC para uso interno antes
de su ejecución.
La idea fue inspirada por el hecho de que muchas de las características que eran incluidas
en los diseños tradicionales de CPU para aumentar la velocidad estaban siendo ignoradas
por los programas que eran ejecutados en ellas. Además, la velocidad del procesador en
relación con la memoria de la computadora que accedía era cada vez más alta. Esto con
llevó la aparición de numerosas técnicas para reducir el procesamiento dentro del CPU, así
como de reducir el número total de accesos a memoria.

33
Características
En pocas palabras esto significa que para cualquier nivel de desempeño dado, un chip RISC
típicamente tendrá menos transistores dedicados a la lógica principal. Esto permite a los
diseñadores una flexibilidad considerable; así pueden, por ejemplo:
Incrementar el tamaño del conjunto de registros.
Mayor velocidad en la ejecución de instrucciones.
Implementar medidas para aumentar el paralelismo interno.
Añadir cachés enormes.
Añadir otras funcionalidades, como E/S y relojes para mini controladores.
Construir los chips en líneas de producción antiguas que de otra manera no serían
utilizables.
No ampliar las funcionalidades, y por lo tanto ofrecer el chip para aplicaciones de bajo
consumo de energía o de tamaño limitado.
Las características que generalmente son encontradas en los diseños RISC son:
Codificación uniforme de instrucciones, lo que permite una de codificación más
rápida.
Un conjunto de registros homogéneo, permitiendo que cualquier registro sea
utilizado en cualquier contexto y así simplificar el diseño del compilador.
Modos de direccionamiento simple con modos más complejos reemplazados por
secuencias de instrucciones aritméticas simples.
Los tipos de datos soportados en el hardware no se encuentran en una máquina
RISC.
Los diseños RISC también prefieren utilizar como característica un modelo de
memoria Harvard, donde los conjuntos de instrucciones y los conjuntos de datos
están conceptualmente separados.

34
RISC Moderno
Los diseños RISC han llevado a un gran número de plataformas y arquitecturas al éxito,
algunas de las más grandes:
La línea MIPS Technologies Inc., que se encontraba en la mayoría de las computadoras de
Silicon Graphics hasta 2006, y estuvo en las consolas ya descatalogadas Nintendo 64,
PlayStation y PlayStation 2. Actualmente se utiliza en la PlayStation Portable y algunos
routers.
La serie IBM POWER, utilizado principalmente por IBM en Servidores y superordenadores.
La versión PowerPC de Motorola e IBM (una versión de la serie IBM POWER) utilizada en
los ordenadores AmigaOne, Apple Macintosh como el iMac, eMac, Power Mac y
posteriores (hasta 2006). Actualmente se utiliza en muchos sistemas empotrados en
automóviles, routers, etc, así como en muchas consolas de videojuegos, como la
Playstation 3, Xbox 360 y Wii.
El procesador SPARC y UltraSPARC de Sun Microsystems y Fujitsu, que se encuentra en sus
últimos modelos de servidores (y hasta 2008 también en estaciones de trabajo).
El PA-RISC y el HP/PA de Hewlett-Packard, ya descatalogados.
El DEC Alpha en servidores HP AlphaServer y estaciones de trabajo AlphaStation, ya
descatalogados.
El ARM – El paso de hardware de instrucciones x86 en operaciones RISC llega a ser
significativo en el área y la energía para dispositivos móviles e integrados. Por lo tanto, los
procesadores ARM dominan en PALM, Nintendo DS, Game Boy Advance y en múltiples
PDAs, Apple iPods, Apple iPhone, iPod Touch (Samsung ARM1176JZF, ARM Cortex-A8,
Apple A4), Apple iPad (Apple A4 ARM -based SoC), videoconsolas como Nintendo DS
(ARM7TDMI, ARM946E-S), Nintendo Game Boy Advance (ARM7TDMI).
El Atmel AVR usado en gran variedad de productos, desde mandos de la Xbox a los coches
de la empresa BMW.
La plataforma SuperH de Hitachi, originalmente usada para las consolas Sega Super 32X,
Saturn y Dreamcast, ahora forman parte del corazón de muchos equipos electrónicos para
el consumo. SuperH es la plataforma base del grupo Mitsubishi - Hitachi. Estos dos grupos,
unidos en 2002, dejaron aparte la propia arquitectura RISC de Mitsubishi, el M32R.

35
Los procesadores XAP usados en muchos chips wireless de poco consumo (Bluetooth, wifi)
de CSR.
Ventajas de RISC tenemos las siguientes:
 La CPU trabaja más rápido 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 después de realizar sus operaciones en memoria los dos operandos y
su resultado, reduciendo la ejecución de nuevas operaciones. Cada instrucción puede ser
ejecutada en un solo ciclo del CPU.
El Microprocesador y su
funcionamiento
Funcionamiento

36
(Hacer click en el titulo funcionamiento )
Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto
básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica, y
dependiendo del procesador, puede contener una unidad de coma flotante.
El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios
organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se
puede realizar en varias fases:
Fases de procesamiento
Prefetch, prelectura de la instrucción desde la memoria principal.
Fetch, envío de la instrucción al decodificador
Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué
se debe hacer.
Lectura de operandos (si los hay).
Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.
Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.
Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la
estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de
estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al
tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor
coste temporal. El microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en
un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera
varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de
megahercios.
Rendimiento

37
El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace pocos
años se creía que la frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito, conocido
como «mito de los megahertzios» se ha visto desvirtuado por el hecho de que los
procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su potencia de
cómputo.
Durante los últimos años esa frecuencia se ha mantenido en el rango de los 1,5 GHz a 4
GHz, dando como resultado procesadores con capacidades de proceso mayores
comparados con los primeros que alcanzaron esos valores. Además la tendencia es a
incorporar más núcleos dentro de un mismo encapsulado para aumentar el rendimiento
por medio de una computación paralela, de manera que la velocidad de reloj es un
indicador menos fiable aún. De todas maneras, una forma fiable de medir la potencia de
un procesador es mediante la obtención de las Instrucciones por ciclo
Medir el rendimiento con la frecuencia es válido únicamente entre procesadores con
arquitecturas muy similares o iguales, de manera que su funcionamiento interno sea el
mismo: en ese caso la frecuencia es un índice de comparación válido. Dentro de una
familia de procesadores es común encontrar distintas opciones en cuanto a frecuencias de
reloj, debido a que no todos los chip de silicio tienen los mismos límites de
funcionamiento: son probados a distintas frecuencias, hasta que muestran signos de
inestabilidad, entonces se clasifican de acuerdo al resultado de las pruebas.
Esto se podría reducir en que los procesadores son fabricados por lotes con diferentes
estructuras internas atendiendo a gamas y extras como podría ser una memoria caché de
diferente tamaño, aunque no siempre es así y las gamas altas difieren muchísimo más de
las bajas que simplemente de su memoria caché. Después de obtener los lotes según su
gama, se someten a procesos en un banco de pruebas, y según su soporte a las
temperaturas o que vaya mostrando signos de inestabilidad, se le adjudica una frecuencia,
con la que vendrá programada de serie, pero con prácticas de overclock se le puede
incrementar
La capacidad de un procesador depende fuertemente de los componentes restantes del
sistema, sobre todo del chipset, de la memoria RAM y del software. Pero obviando esas

38
características puede tenerse una medida aproximada del rendimiento de un procesador
por medio de indicadores como la cantidad de operaciones de coma flotante por unidad
de tiempo FLOPS (Operaciones de coma flotante por segundo), o la instrucciones por
unidad de tiempo MIPS (Millones de Instrucciones Por Segundo). Una medida exacta del
rendimiento de un procesador o de un sistema, es muy complicada debido a los múltiples
factores involucrados en la computación de un problema, por lo general las pruebas no
son concluyentes entre sistemas de la misma generación.
Arquitectura
El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital. En otras
palabras, el microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan
cálculos bajo un programa de control. Consiguientemente, la historia de la computadora
digital ayuda a entender el microprocesador. El hizo posible la fabricación de potentes
calculadoras y de muchos otros productos. El microprocesador utiliza el mismo tipo de
lógica que es usado en la unidad procesadora central (CPU) de una computadora digital. El
microprocesador es algunas veces llamado unidad microprocesadora (MPU). En otras
palabras, el microprocesador es una unidad procesadora de datos. En un microprocesador
se puede diferenciar diversas partes:
Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su
deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores
externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base.
Memoria caché: es una memoria ultrarrápida que emplea el procesador para tener
alcance directo a ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes
operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera
para adquisición de datos. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada caché
interna de primer nivel o L1; es decir, la que está dentro del micro, encapsulada junto a
él. Los micros más modernos (Core i3,Core i5 ,core i7,etc) incluyen también en su interior
otro nivel de caché, más grande, aunque algo menos rápida, es la caché de segundo nivel
o L2 e incluso los hay con memoria caché de nivel 3, o L3.
Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del micro especializada
en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador
en otro chip. Esta parte está considerada como una parte «lógica» junto con los registros,

39
la unidad de control, memoria y bus de datos.
Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el
micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en
cada procesador. Un grupo de registros está diseñado para control del programador y
hay otros que no son diseñados para ser controlados por el procesador pero que la CPU
los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta y dos registros.
Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y
sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el
procesador las accede desde allí. La memoria es una parte interna de la computadora y su
función esencial es proporcionar un espacio de almacenamiento para el trabajo en curso.
Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un
puerto es análogo a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la
computadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un «número
de puerto» que el procesador utiliza como si fuera un número de teléfono para llamar
circuitos o a partes especiales.
Disipacion de calor
Con el aumento de la cantidad de transistores integrados en un procesador, el consumo
de energía se ha elevado a niveles en los cuales la disipación calórica natural del mismo no
es suficiente para mantener temperaturas aceptables y que no se dañe el material
semiconductor, de manera que se hizo necesario el uso de mecanismos de enfriamiento
forzado, esto es, la utilización de disipadores de calor.
Entre ellos se encuentran los sistemas sencillos, tales como disipadores metálicos, que
aumentan el área de radiación, permitiendo que la energía salga rápidamente del sistema.
También los hay con refrigeración líquida, por medio de circuitos cerrados.
En los procesadores más modernos se aplica en la parte superior del procesador, una
lámina metálica denominada IHS que va a ser la superficie de contacto del disipador para
mejorar la refrigeración uniforme del die y proteger las resistencias internas de posibles
tomas de contacto al aplicar pasta térmica. Varios modelos de procesadores, en especial,
los Athlon XP, han sufrido cortocircuitos debido a una incorrecta aplicación de la pasta
térmica.
Para las prácticas de overclock extremo, se llegan a utilizar elementos químicos tales como
hielo seco, y en casos más extremos, nitrógeno líquido, capaces de rondar temperaturas
por debajo de los -190 grados Celsius y el helio líquido capaz de rondar temperaturas muy

40
próximas al cero absoluto. De esta manera se puede prácticamente hasta triplicar la
frecuencia de reloj de referencia de un procesador de silicio. El límite físico del silicio es de
10 GHz, mientras que el de otros materiales como el grafeno puede llegar a 1 THz4.
Como se conecta el microprocesador a
los circuitos de la placa base
El microprocesador posee un arreglo de elementos metálicos que permiten la conexión
eléctrica entre el circuito integrado que conforma el microprocesador y los circuitos de la
placa base. Dependiendo de la complejidad y de la potencia, un procesador puede tener
desde 8 hasta más de 2000 elementos metálicos en la superficie de su empaque. El
montaje del procesador se realiza con la ayuda de un zócalo de CPU soldado sobre la placa
base. Generalmente distinguimos tres tipos de conexión:
Como se conecta el microprocesador a los circuitos de la placa base
PGA: Pin Grid Array: La conexión se realiza mediante pequeños alambres metálicos
repartidos a lo largo de la base del procesador introduciéndose en la placa base mediante
unos pequeños agujeros, al introducir el procesador, una palanca anclará los pines para
que haga buen contacto y no se suelten.
BGA: Ball Grid Array: La conexión se realiza mediante bolas soldadas al procesador que
hacen contacto con el zócalo
LGA: Land Grid Array: La conexión se realiza mediante superficies de contacto lisas con
pequeños pines que incluye la placa base.
Entre las conexiones eléctricas están las de alimentación eléctrica de los circuitos dentro
del empaque, las señales de reloj, señales relacionadas con datos, direcciones y control;
estas funciones están distribuidas en un esquema asociado al zócalo, de manera que
varias referencias de procesador y placas base son compatibles entre ellos, permitiendo
distintas configuraciones.
Buses del procesador

41
Todos los procesadores poseen un bus principal o de sistema por el cual se envían y
reciben todos los datos, instrucciones y direcciones desde los integrados del chipset o
desde el resto de dispositivos. Como puente de conexión 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 señales eléctricas. La forma más antigua es el bus
paralelo en el cual se definen líneas especializadas en datos, direcciones y para control.
En la arquitectura tradicional de Intel (usada hasta modelos recientes), ese bus se llama
front-side bus y es de tipo paralelo con 64 líneas de datos, 32 de direcciones además de
múltiples líneas de control que permiten la transmisión 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 señalización que le permite funcionar con relojes de 333 Mhz haciendo
4 transferencias por ciclo.5
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 líneas de
comunicación, permitiendo frecuencias de funcionamiento más altas y en el caso de Intel,
Quickpath
Los microprocesadores de Intel y de AMD (desde antes) poseen además un controlador de
memoria de acceso aleatorio en el interior del encapsulado lo que hace necesario la
implementación de buses de memoria del procesador hacia los módulos. Ese bus está de
acuerdo a los estándares DDR de JEDEC y consisten en líneas de bus paralelo, para datos,
direcciones y control. Dependiendo de la cantidad de canales pueden existir de 1 a 4
buses de memoria.

42
Sistemas de enfriamiento y
refrigeracion de microprocesadores
modernos (Hacer click en el titulo)
Los procesadores de computadoras modernas funcionan a miles de ciclos de reloj por
segundo, generando una cantidad enorme de calor mientras lo hacen. Debido al calor
desprendido por los procesadores requieren refrigeración con el fin de mantenerse dentro
del rango de temperatura adecuado y evitar daños. Hay varias opciones disponibles para
mantener fresca una CPU, y cada una ofrece su propia combinación de precio, nivel de
ruido y rendimiento.
Tipos de sistemas de enfriamiento
para microprocesadores
Los sistemas de enfriamiento son de vital importancia en el entendido que son los
responsables de mantener al procesador dentro de rangos de temperatura óptimos para
garantizar el buen desempeño tanto del procesador como el de la computadora como un
todo.
Enfriamiento del CPU
Hasta los más básicos circuitos a base de semiconductores suelen recalentarse
(transistores, circuitos integrados, etc...) por ello, los microprocesadores son más
propensos aún a este problema, en efecto, esto debe ser disminuido para el buen
funcionamiento, de allí el enfriamiento del CPU consiste en retirar ese excesivo calor del
componente electrónico, en éste caso la CPU. Cada vez se hace más necesario un sistema
de refrigeración mejor, debido a las altas frecuencias que manejan estos compositores.

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Historia
El enfriamiento de la CPU se hizo necesario incluso antes de la aparición de los primeros
Intel Pentium y Pentium MMX, debido al calor generado por la frecuencia de reloj que
incrementaba con el avance de los microprocesadores. Por aquellos años se solía retirar el
calor mediante un disipador que lo conducía hasta sus puntas liberándolo al exterior. El
aumento cada vez más rápido de la temperatura, hizo necesaria la incorporación de un
ventilador al disipador, para acelerar el proceso de enfriamiento.
A ese método de enfriamiento se le llama «refrigeración por aire», y se utiliza para enfriar
no solo procesadores, sino cualquier componente electrónico que genere un calor
excesivo. Hoy en día existe el método de refrigeración líquida que consiste en hacer fluir
un líquido refrigerante dentro de un sistema cerrado de conductos, que hacen contacto
directo con los componentes a enfriar. Este sistema es evidentemente más efectivo que la
refrigeración por aire, y se utiliza especialmente para enfriar procesadores en los que se
practica el overclock.
Tipos de enfriamiento
Enfriamiento por disipador de calor pasivo
Enfriamiento activo por ventilador
Enfriamiento por agua
Enfriamiento Peltier
Refrigeración por fase de vapor
Enfriamiento extremo
Enfriamiento por disipador de calor pasivo
Un disipador de calor consta de un bloque de metal que se fija firmemente al procesador,
con muchas aletas delgadas. Los disipadores de calor extraen el calor de una CPU
aumentando la cantidad de área superficial disponible para que el calor se disipe en el
aire. Los disipadores de calor baratos son de aluminio, mientras que los más caros están

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hechos de cobre, el cual conduce el calor más fácilmente. Los disipadores de calor pasivos
no utilizan ventiladores para forzar el aire caliente lejos de las aletas, sino que confían en
los otros ventiladores de la computadora, tales como el ventilador de escape de
suministro de energía. Los disipadores pasivos se utilizan típicamente en computadoras
optimizadas para un funcionamiento silencioso, y son más eficaces cuando se combinan
con las CPU de bajo consumo.
Enfriamiento activo por ventilador
En el ventilador activo de refrigeración, un ventilador empuja el aire caliente lejos de las
aletas del disipador de calor. El diseño de sistemas activos de refrigeración es muy
variable. Algunos utilizan pequeños disipadores de calor y ruidosos ventiladores de gran
alcance. Otros disipadores de calor trabajan en conjunto muy eficientemente con
ventiladores grandes y de lento movimiento. Los ventiladores grandes pueden mover
tanto aire como los pequeños mientras giran a velocidades más bajas, por lo que la
combinación de un gran ventilador con un disipador de calor eficiente es eficaz para
reducir el nivel de ruido de una computadora.
Enfriamiento por agua
El aire conduce fácilmente el calor, pero el agua es aún mejor. Aunque usar agua para
enfriar los componentes electrónicos puede parecer contraintuitivo, muchas personas
utilizan este método riesgoso para la refrigeración de sus equipos, ya que puede reducir
en gran medida las temperaturas del procesador, de la tarjeta gráfica y el chipset de la
placa. En un sistema de refrigeración de agua, los tubos envían agua a través de los
componentes de la computadora. El calor producido por los componentes se transfiere al
agua, y el agua se bombea a un radiador -el cual es, de hecho, un gran disipador de calor-
y vuelve a la parte interior de la computadora. Los entusiastas a menudo utilizan agua de

45
refrigeración al configurar sus procesadores para funcionar a velocidades superiores a las
normales. Esta actividad es el "overclocking".
Enfriamiento Peltier
En un sistema Peltier de refrigeración de CPU, un fenómeno eléctrico llamado el efecto
Peltier transfiere el calor de la CPU mediante un elemento termoeléctrico. Esencialmente,
un refrigerador Peltier de CPU es un pequeño refrigerador con ningún líquido. Los
enfriadores CPU Peltier no son comunes, ya que la condensación que crean puede destruir
una computadora sin una planificación y diseño cuidadoso.
Refrigeración por fase de vapor
Un enfriador CPU de fase de vapor baja la temperatura de un procesador usando la misma
tecnología que el refrigerador en tu cocina. Un refrigerante pasa por encima de la CPU,
donde se convierte en gas. El gas se mueve a un compresor y luego a un condensador,
donde se convierte de nuevo en un líquido y se devuelve a la CPU. El enfriador CPU de
fase de vapor es muy costoso de implementar, y como la refrigeración Peltier, deben
tomarse pasos para evitar que la condensación dañe el equipo. Sin embargo, la
refrigeración de fase de vapor puede permitir que los entusiastas de computadoras logren
velocidades overclockeadas muy superiores de lo que sería posible con refrigeración
convencional de aire o agua.
Enfriamiento extremo
El overclocking es un pasatiempo popular entre los entusiastas de la informática, y
concursos regulares se llevan a cabo para determinar quién puede llegar a las más altas
velocidades de reloj. Cuando los premios y exigencia de derechos están en juego, ningún
método de enfriamiento de CPU normal lo hará. En concursos, nitrógeno líquido
comprimido es arrojado a través de la superficie de una CPU, congelándola a casi -200
grados centígrados. En 2003, el sitio web entusiasta Tom's Hardware Guide utilizó esta

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técnica para alcanzar una velocidad de reloj de 5,25 GHz con un procesador Intel Pentium
4. La velocidad normal del procesador era 3,4 GHz.
Como elegir el refrigerador de la CPU
Cuando una computadora está en funcionamiento, la unidad central de procesamiento, o
CPU, produce grandes cantidades de calor que puede causar problemas de rendimiento y
causar un daño permanente. Para combatir la acumulación de calor excesivo, los equipos
utilizan diferentes tipos de componentes de enfriamiento. Al elegir uno de estos
componentes, debes tener en cuenta tres cosas: el tipo de CPU que estás utilizando, el
tipo de unidad de refrigeración y el modo de utilizar tu computadora.
I. Determinar qué tipo de procesador tienes. Esto es especialmente importante si
seguirás el camino tradicional del uso de un disipador de calor combinado con un
ventilador. Los procesadores basados en AMD e Intel utilizan ventiladores de
diferentes tamaños y disipadores de calor, de modo que saber qué marca y
modelo de procesador utiliza tu equipo es un primer paso esencial.
II. Seleccionar el tipo de sistema de enfriamiento que se desea utilizar y presupuestar
la inversión del mismo , Los ventiladores tradicionales y soluciones fuera de
gabinete son comunes y se pueden actualizar fácilmente a un costo relativamente
bajo. Los reemplazos de gama alta pueden costar alrededor de US$ 50 en
adelante. Los ventiladores son baratos y eficaces: sin embargo, son
extremadamente ruidosos. Los de gama alta puede requerir ventiladores
adicionales que se suman a los niveles de ruido. Otro camino común es utilizar un
sistema de refrigeración por líquido para tu CPU. Estos sistemas utilizan agua o
algún otro tipo de refrigerante para dispersar el calor alrededor de la CPU. No sólo
un sistema de refrigeración líquida realiza un mejor trabajo de enfriamiento de la
CPU, además el mismo sistema se puede utilizar para enfriar otras partes del
equipo. Una ventaja extra es que el uso de un sistema de refrigeración líquida
reduce drásticamente el nivel de ruido de tu computadora.

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III. Siempre es recomendable tomar en cuenta el examinar el uso que se le está dando
a tu computadora. Si se va navegando en sitios web, enviando correos
electrónicos o escribiendo documentos para la escuela, no estaría poniendo
suficiente estrés en tu CPU para garantizar un sistema de refrigeración de gama
alta. Si has instalado uno, observarás mucha diferencia en el rendimiento. Sin
embargo, tomar en consideración si el equipo será utilizado para actividades de
alta demanda de procesamiento y que requiera de alto rendimiento y por
consiguiente un mayor calentamiento del equipo ej.: utilizar la computadora para
juegos, será generado un poco más de calor por la CPU. Puede ayudar en el
proceso de seleccionar un sistema de gama alta mejorará considerablemente el
rendimiento del equipo.
Microprocesadores en SMARTPHONES
y Tablets
Prácticamente todos los microprocesadores utilizados en telefonía móvil (el 98%) son
ARM, diseñados por una empresa inglesa llamada también ARM, que después varias
compañías (TI, Qualcomm, Freescale, Samsung, etc.) se encargan de plasmarlos en un
chip, y los modifican en algunos aspectos para sacarle el máximo rendimiento,
mejorar su consumo de energía, dedicarlo a un propósito específico,
En el mundo de los ordenadores, Intel y AMD usan una misma arquitectura (llamada
x86) que está basada en un desarrollo inicial de Intel; en el mundo móvil la
arquitectura la define una compañía que no hace chips (ARM) y los chips los hacen
compañías que no hacen la arquitectura. ARM, por supuesto, tiene mucho interés en
que sus procesadores se mantengan al día, así que van sacando nuevos diseños, cada
vez más poderosos.
Obviamente, las arquitecturas más antiguas se utilizan en los chips más baratos; la
generación ARM9 en los de gama baja, la ARM11 en los de gama media-alta, y Cortex
A8 para gama alta. Son como los Pentium, Core 2 Duo, Core i3 o Athlon del mundo
móvil. También, existen fabricantes con diseños de chips de la última generación,
Cortex A9.

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Familias ARM
ARM7
La familia de procesadores ARM11 no solo proporciona a los teléfonos inteligentes muchas
características que los hacen interesantes en el mercado hoy en día, sino que también es
ampliamente utilizado en el hogar y en aplicaciones integradas. Ofrece una potencia
extremadamente baja y una gama de rendimiento de 350 MHz en diseños de área pequeña y que
puede llegar hasta 1 GHz de velocidad en los diseños optimizados de 45 y 65 nm. El software del
procesador ARM11 es compatible con todas las generaciones anteriores de procesadores ARM e
introduce SIMD de 32 bits. SIMD (Single Instrucción, Múltiple Data), técnica empleada para
conseguir paralelismo a nivel de datos. Se le agregaron cachés físicas para mejorar el rendimiento
al utilizar de diferentes sistemas operativos y TrustZone que proporciona seguridad mediante
hardware dedicado, para sistemas especialmente seguros. Además, la disposición de las memorias
favorece a las aplicaciones en tiempo real y admite multicore. Este tipo de ARM se utiliza en los
siguientes teléfonos móviles:
Nokia E63, Nokia E71, Nokia 5800, Nokia E51, Nokia 6700 Classic, Nokia 6120 Classic, Nokia 6210
Navigator, Nokia 6220 Classic, Nokia 6290, Nokia 6710
Navigator, Nokia 6720 Classic, Nokia E75, Nokia N97, Nokia N81 (modelo Freescale MXC300-30).
Nokia E90, Nokia N93, Nokia N95, Nokia N82 (modelo OMAP2420).
HTC Dream, HTC Magic, Motorola Z6, HTC Hero, Samsung SGH-i627 (Propel Pro) (modelo
Qualcomm MSM7201A).
Samsung S3C6410 (Samsung Omnia II, Samsung Moment, SmartQ 5).
Apple iPhone (EDGE y 3G).
Como se observa es el modelo de ARM preferido por Nokia. A continuación, se muestra la
arquitectura de la versión ARM1176JZ (F)-S utilizada en el Apple iPhone 3G:
Arquitectura ARM7.

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ARM Cortex A8
El ARM Cortex-A8 está basado en la arquitectura ARMv7 y tiene la capacidad de escalar en
velocidad desde 600 MHz a más de 1GHz. El procesador Cortex-A8 puede cumplir los requisitos
para dispositivos móviles optimizados en energía que necesitan operar con menos de 300 mW de
consumo, y con rendimiento optimizado para aplicaciones que requieran 2000 Dhrystone MIPS
(operando a 1GHz). Sin embargo, no admite multicore.
Este procesador es especialmente adecuado para aplicaciones de alto rendimiento y que
requieran microprocesadores superescalares (smarthpones, set-up boxes, impresoras, televisión
digital, redes en el hogar o de almacenamiento,…).
El Cortex-A8 posee una unidad NEON que consiste en un motor SIMD de 128 bits que permite un
alto rendimiento de procesamiento de datos multimedia. El uso de NEON para algunas cargas de
trabajo de audio, video y gráficos facilita la carga de mantener a los aceleradores más dedicados
en todo el SoC y permite que el sistema sirva de apoyo para los estándares futuros.
Algunos smartphones con este microprocesador son:

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Apple iPhone 3GS.
Apple iPhone 4 (SoC Apple A4, fabricado por Samsung e Intrensity)
Samsung Omnia HD.
Samsung Wave S8500, Samsung i9000 Galaxy S (modelo Hummingbird).
Nokia N900.
ARM Cortex A8
ARM Cortex A9
Los procesadores Cortex-A9 son los procesadores de más alto rendimiento de ARM y
se basan, al igual que los Cortex-A8 en la arquitectura ARMv7. Diseñado en busca de
alta eficiencia, longitud dinámica, superescalaridad multiflujo, fuera de orden,
especulando con pipeline de 8 etapas, los procesadores Cortex-A9 entregan niveles
sin precedentes de rendimiento y eficiencia energética con la funcionalidad requerida
para productos de vanguardia, a través de la amplia gama de consumo, redes y
aplicaciones móviles.
La micro-arquitectura Cortex-A9 se facilita dentro de un procesador multinúcleo
escalable, el Cortex-A9 procesador multinúcleo MPCore, o en un procesador más
tradicional, el procesador Cortex-A9, procesador de núcleo único. Soporta
configuraciones de 16, 32 o 64 KB para cachés L1 asociativas de cuatro vías, con hasta
8 MB de caché L2 a través del controlador de memoria de caché L2 opcional.

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El Cortex-A9 MPCore integra la tecnología ARM MPCore junto con otras mejoras para
simplificar y ampliar la adopción de soluciones multinúcleo. El procesador Cortex-A9
MPCore ofrece la posibilidad de ampliar el máximo rendimiento, mientras que
también apoya la flexibilidad de diseño y nuevas características para reducir aún más
y controlar el consumo de energía a nivel de procesador y sistema ideal para
dispositivos móviles. De hecho ARM incluso propone un diseño de ARM MPCore
propio para smartphones con dos núcleos Cortex A-9.
ARM MPCore para SMARTPHONES
SAMSUNG HUMMINGBIRD (S5PC110)
El Hummingbird de Samsung, está basado en la arquitectura ARM Cortex A8 de 45 nm y
desarrollado conjuntamente con Intrinsity. La CPU Hummingbird permite no sólo los medios de
comunicación de alto rendimiento y la adquisición de datos desde dispositivos móviles, sino
también un consumo bajo de energía y, gracias a la reutilización de la tecnología existente, precios
de los chips relativamente bajos.
El Hummingbird viene con 32 KB de datos y caché de instrucciones, una memoria caché L2 de
tamaño variable y la extensión multimedia NEON. Con NEON, Hummingbird permite la
codificación y decodificación de hardware de vídeo, gráficos 2D/3D, audio, voz, procesamiento del
habla y síntesis de sonido, más del doble de potente que anteriores chips basados en ARM.

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