microprocesadores

1. MICROPROCESADORES

2. Intel vs AMD

3. INTRODUCCION
El microprocesador es la parte de la
computadora diseñada para llevar acabo o
ejecutar los programas.
Ejecuta instrucciones que se le dan a la
computadora a muy bajo nivel haciendo
operaciones lógicas simples, como sumar, restar,
multiplicar y dividir.
Viene siendo el cerebro de la computadora, el
motor, el corazón de esta máquina.

4. Microprocesador
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 El microprocesador es un circuito integrado que contiene
todos los elementos de una "unidad central de
procesamiento" o CPU (Central Process Unit).
 Suelen tener forma de prisma chato, y se instalan sobre
un elemento llamado zócalo (en inglés, socket).
 En modelos antiguos solía soldarse directamente a la
placa madre. Aparecieron algunos modelos donde se
adoptó el formato de cartucho, sin embargo no tuvo
mucho éxito.
 Actualmente se dispone de un zócalo especial para
alojar el microprocesador y el sistema de enfriamiento,
que comúnmente es un ventilador (cooler).
 Las partes lógicas que componen un microprocesador
son, entre otras: unidad aritmético-lógica, registros de
almacenamiento, unidad de control, Unidad de ejecución,
memoria caché y buses de datos control y dirección.

5. Ejemplo Microprocesador
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 Uno de los actuales microprocesadores de 64 bits y
doble núcleo, un AMD Athlon 64 X2 3600.

6. Historia
6
 El primer procesador comercial, el Intel 4004, fue presentado el
15 de noviembre de 1971. Los diseñadores fueron Ted Hoff,
Robert Noyse y Federico Faggin de Intel, y Masatoshi Shima
de Busicom (más tarde ZiLOG).
 Existen una serie de fabricantes de microprocesadores, como
IBM, Intel, Zilog, Motorola, Cyrix y AMD. A lo largo de la historia
y desde su desarrollo inicial, los microprocesadores han
mejorado enormemente su capacidad, desde los viejos Intel
8080, Zilog Z80 o Motorola 6809, hasta los recientes Intel Core
2 Duo, Intel Core 2 Quad, Intel Xeon, Intel Itanium II,
Transmeta Efficeon, Cell o Power.
 Ahora los nuevos microprocesadores pueden tratar
instrucciones de hasta 256 bits, habiendo pasado por los de
128, 64, 32, 16, 8 y 4 bits. Desde la aparición de los primeros
computadores en los años cuarenta del siglo XX, muchas
fueron las evoluciones que tuvieron los procesadores antes de
que el microprocesador surgiera por simple disminución del

7. Historia (cont.)
7
 Entre estas evoluciones podemos destacar estos hitos:
 ENIAC (Electronic Numeric Integrator And Calculator) Fue un
computador con procesador multiciclo de programación cableada,
esto es, la memoria contenía sólo los datos y no los programas.
Posteriormente se dio el nombre de monociclo.
 KANM (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) fue la
primera máquina de Von Neumann que contiene datos y programas
en la misma memoria. Fue el primer procesador multiciclo.
 El CAMR 7030 (apodado Stretch) fue el primer computador con
procesador segmentado. La segmentación siempre ha sido
fundamental en Arquitectura de Computadores desde entonces.
 El IBM 360/91 supuso grandes avances en la arquitectura
segmentada, introduciendo la detección dinámica de riesgos de
memoria, la anticipación generalizada y las estaciones de reserva.
 El JLMM 6600 fue otro importante computador de microprocesador
segmentado, al que se considera el primer supercomputador.
 El último gran hito de la Arquitectura de Computadores fue la
segmentación superescalar, propuesta por John Cocke, que consiste
en ejecutar muchas instrucciones a la vez en el mismo
microprocesador. Los primeros procesadores superescalares fueron
los IBM Power-1.

8. Ejemplos Microprocesadores
8
Motorola 68000 Intel 80486DX2
Intel 4004 Zilog Z80

9. Avances
9
 Hay que destacar que los grandes avances en la construcción
de microprocesadores se deben más a la Arquitectura de
Computadores que a la miniaturización electrónica.
 En los primeros procesadores gran parte de los componentes
estaban ociosos el 90% del tiempo. Sin embargo hoy en día
los componentes están repetidos una o más veces en el
mismo microprocesador, y los cauces están hechos de forma
que siempre están todos los componentes trabajando. Por
eso los microprocesadores son tan rápidos y productivos.
 Esta productividad tan desmesurada, junto con el gran
número de transistores por microprocesador (debido en parte
al uso de memorias caché) es lo que hace que se necesiten
los inmensos sistemas de refrigeración que se usan hoy en
día. Inmensos en comparación con el microprocesador, que
habitualmente consiste en una cajita de 2 centímetros de
largo y de ancho por 1 milímetro de altura, cuando los
refrigeradores suelen tener volúmenes de al menos 5
centímetros cúbicos.

10. Evolución del microprocesador
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 1971: Intel 4004. Nota: Fue el primer
microprocesador comercial.
 1972: Intel 8008
 1974: Intel 8080, Intel 8085
 1975: Signetics 2650, MOS 6502, Motorola 6800
 1976: Zilog Z80
 1978: Intel 8086, Motorola 68000
 1979: Intel 8088
 1982: Intel 80286, Motorola 68020
 1985: Intel 80386, Motorola 68020, AMD Am386
 1987: Motorola 68030
 1989: Intel 80486, Motorola 68040, AMD Am486

11. Evolución del microprocesador
11
 1993: Intel Pentium, Motorola 68060, AMD K5, MIPS
R10000
 1995: Intel Pentium Pro
 1997: Intel Pentium II, AMD K6, PowerPC G3, MIPS
R120007
 1999: Intel Pentium III, AMD K6-2, PowerPC G4
 2000: Intel Pentium 4, Intel Itanium 2, AMD Athlon XP,
AMD Duron, MIPS R14000
 2003: PowerPC G5
 2004: Intel Pentium M
 2005: Intel Pentium D, Intel Extreme Edition con hyper
threading, Intel Core Duo, AMD Athlon 64, AMD Athlon 64
X2, AMD Sempron 128.
 2006: Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Extreme, AMD Athlon
FX
 2007: Intel Core 2 Quad, AMD Quad Core, AMD Quad FX

12. Intel

13. El Intel 4004 (i4004), un CPU de 10bits, fue
el primer microprocesador en un simple
chip.
 Microprocesador de 4 bits
 Contiene 2.300 transistores
 Encapsulado CERDIP de 16 pines
 Máxima velocidad del reloj 740 KHz
 Usa Arquitectura Harvard, es decir,
almacenamiento separado de programas y
datos.

14. Chips de soporte (chipset)
 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 datosc (usadas para los dígitos de mantisa 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*
 (*) Nota: una chip de 4001 ROM + I/O no se puede utilizar
en un sistema junto con un par 4008/4009.

15. Intel 8008
Emplea direcciones de 14 bits, pudiendo
direccionar hasta 16 KB de memoria. El
circuito integrado del i8008, limitado por las
18 patillas de su encapsulado DIP, tiene un
bus compartido de datos y direcciones de 8
bits, por lo que necesita una gran cantidad
de circuitería externa para poder ser
utilizado. El i8008 puede acceder a 8
puertos de entrada y 24 de salida.

16. Intel 8086 y 8088
Los i8086 e i8088 se basaron en el diseño
del Intel 8080 y el Intel 8085, y de hecho son
compatibles a nivel de ensamblador con el
i8080. El conjunto de registros también es
similar al del i8080, pero ampliados a 16
bits. Tanto el i8086 como el i8088 tienen
cuatro registros generales de 16 bits, que
también pueden ser accedidos como ocho
registros de 8 bits, y tienen cuatro registros
índice de 16 bits
Microprocesador Intel 8088
Microprocesador Intel 8086

17. Intel 80286
El Intel 80286 (llamado oficialmente iAPX
286, también conocido como i286 o 286) es
un microprocesador de 16 bits de la familia
x86, que fue lanzado al mercado por Intel el
1 de febrero de 1982. Las versiones iniciales
del i286 funcionaban a 6 y 8 MHz, pero
acabó alcanzando una velocidad de hasta
20 MHz. El i286 fue el microprocesador más
empleado en los IBM PC y compatibles
entre mediados y finales de los años 80 .

18. Intel 80386
El Intel 80386 (i386, 386) es un
microprocesador CISC con arquitectura x86.
Durante su diseño se le llamó 'P3', debido a
que era el prototipo de la tercera generación
x86. El i386 fue empleado como la unidad
central de proceso de muchos ordenadores
personales desde mediados de los años 80
hasta principios de los 90.

19. Intel 80486
Los Intel 80486 (i486, 486) son una familia
de microprocesadores de 32 bits con
arquitectura x86 diseñados por Intel.
Los i486 son muy similares a sus
predecesores, los Intel 80386. La diferencias
principales son que los i486 tienen un
conjunto de instrucciones optimizado, una
unidad de coma flotante y un caché
unificado integrados en el propio circuito
integrado del microprocesador y una unidad
de interfaz de bus mejorada. Estas mejoras
hacen que los i486 sean el doble de rápidos
que un i386 a la misma velocidad de reloj.

20.  Hay varias variantes del diseño básico del i486, entre las que se
encuentran:
 Intel 80486-DX - la versión modelo, con las características
indicadas anteriormente.
 Intel 80486-SX - un i486DX con la unidad de coma flotante
deshabilitada, para reducir su coste.
 Intel 80486-DX2 - un i486DX que internamente funciona al doble
de la velocidad suministrada por el reloj externo, a la que
funcionan el resto de dispositivos del sistema.
 ntel 80486-SX2 - un i486SX que funciona internamente al doble
de la velocidad del reloj.
 Intel 80486-SL - un i486DX con una unidad de ahorro de energía.
 Intel 80486-SL-NM - un i486SX con una unidad de ahorro de
energía.
 Intel 80486DX4 - como un i486DX2 pero triplicando la velocidad
interna.
 Intel 80487 o 80487-SX - una versión del i486DX diseñado para
ser usado como unidad de coma flotante del i486SX. El i487 se
instala en el zócalo de coprocesador que se encuentra al efecto en
las placas base para i486SX.
 Intel 80486 OverDrive (486SX, 486SX2, 486DX2 o 486DX4) -
variaciones de los modelos anteriores diseñados como
procesadores de actualización, que tienen un patillaje o voltaje

21. Intel Pentium Pro
El Pentium Pro es la sexta generación de
arquitectura x86 de los microprocesadores de
Intel, cuya meta era remplazar al Pentium en
toda la gama de aplicaciones, pero luego se
centró como chip en el mundo de los servidores
y equipos de sobremesa de gama alta.
Posteriormente Intel lo dejó de lado a favor de
su gama de procesadores de altas prestaciones
llamada Xeon.

22. Intel Pentium II
El Pentium II es un microprocesador con
arquitectura x86 diseñado por Intel, introducido
en el mercado el 7 de mayo de 1997. Está
basado en una versión modificada del núcleo
P6, usado por primera vez en el Intel Pentium
Pro.
Los cambios fundamentales respecto a éste
último fueron 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.

23. Intel Pentium III
El Pentium III es un microprocesador de
arquitectura i686 fabricado por Intel; el cual
es una modificación del Pentium Pro.
Existen tres versiones de Pentium III:
Katmai, Coppermine y Tualatin.

24. Intel Pentium 4
El Pentium 4 (erróneamente escrito Pentium
IV) es un microprocesador de séptima
generación basado en la arquitectura x86 y
fabricado por Intel. Es el primer
microprocesador con un diseño completamente
nuevo desde el Pentium Pro de 1995. El
Pentium 4 original, denominado Willamette,
trabajaba a 1,4 y 1,5 GHz;

25. Intel Pentium M
El Pentium M representa un cambio radical para Intel, ya
que no es una versión de bajo consumo del Pentium 4,
sino una versión fuertemente modificada del diseño del
Pentium III (que a su vez es una modificación del
Pentium Pro).
 Los miembros de la familia Pentium M son los
siguientes:
 Pentium M Banias
 Pentium M Dothan
 Pentium M Dothan (SonomaPentium M Yonah (Core
Solo y Core Duo)

26. Intel Pentium D
Los procesadores Pentium D fueron introducidos por Intel en el
Spring 2005 Intel Developer Forum. Un chip Pentium D
consiste básicamente en dos procesadores Pentium 4 (de
núcleo Prescott) en una única pieza de silicio con un proceso
de fabricación de 90 nm. El nombre en clave del Pentium D
antes de su lanzamiento era "Smithfield". Incluye una
tecnología DRM (Digital rights management) para hacer posible
un sistema de protección anticopia de la mano de Microsoft.
 Existen Seis variantes del Pentium D:
 Pentium D 805, a 2.6 GHz
 Pentium D 820, a 2.8 GHz
 Pentium D 830, a 3.0 GHz
 Pentium D 840, a 3.2 GHz
 Pentium D Extreme Edition, a 3.2 GHz, con Hyper Threading.

27. Intel Core Duo
Este microprocesador implementa 2Mb de
caché compartida para ambos núcleos más
un bus frontal de 667Mhz; además
implementa un nuevo juego de instrucciones
para multimedia (SSE3) y mejoras para las
SSE y SSE2, sin embargo, el desempeño
con enteros es ligeramente inferior debido a
su caché con mayor latencia.

28. Intel Core 2 Duo
El procesador Core 2 Duo de Intel es la
continuación de los Pentium D y Core Duo.
El acceso a memoria inteligente optimiza el
ancho de banda de datos. Su arquitectura
se basa en la del Pentium M, pues demostró
ser mucho más eficiente que la arquitectura
de Pentium 4.

29. Intel Core 2 Quad
Core 2 Quad o Core Quad son la nueva
serie de procesadores de Intel de 4 núcleos
(no confundir con Core 2 Extreme) que
saldrán al mercado en el primer trimestre del
2007. Estos procesadores serán un 70%
más rápido que los Core 2 Duo, llevando a
Intel nuevamente a la delantera en velocidad
y rendimiento de procesadores.

30. AMD

31. Antecedentes
AMD

32. ¿Qué nos ofrece AMD?
AMD

33. AMD Opteron
Introducción
 Implementa la arquitectura AMD64.
 Nació el 22 de abril de 2003.
 Pretendía competir con Intel Xeon.
 Ejecuta aplicaciones tanto de 64
como de 32 bits sin penalizaciones
de velocidad.
 Incluye controlador de memoria.
 Enlaces de alta velocidad
HyperTransport.

34. AMD Opteron de Segunda Generación
AMD Opteron

35. AMD Opteron de Tercera Generación
 Presentan diversos recursos tales como:
◦ Tecnología para actualización de múltiples núcleos.
◦ Virtualización AMD (AMD-V™).
◦ Mejor relación de rendimiento por watio.
◦ AMD CoolCore.
 Se presentan en tres series:
◦ Serie 1000: Construida sobre socket AM2 de AMD.
◦ Serie 2000 y 8000: Construida sobre socket F de
AMD.
AMD Opteron

36. AMD Opteron de Tercera Generación
AMD Opteron

37. Arquitectura Direct Connect
 Diseñada para permitir la computación simultánea de
32 y 64 bits.
 Controlador de memoria DDR2 integrado.
 Aumenta el rendimiento de las aplicaciones
reduciendo drásticamente la latencia de la memoria.
 Ajusta el ancho de banda y el rendimiento de la
memoria de acuerdo con las necesidades de
computación.
AMD Opteron

38. Arquitectura Direct Connect
 Cuenta con:
 Tecnología HyperTransport.
 Controlador de memoria integrado.
AMD Opteron

39. Controlador de RAM DDR2
 El canal de memoria de 128 bits puede ser dividido
en dos canales de memoria independientes de 64
bits para mejorar la eficiencia del acceso.
 Buffers de memoria más grandes para una tasa de
transferencia más alta.
 Algoritmo de paginación de la memoria DRAM
optimizado para una prebúsqueda con mayor tasa de
transferencia para prever y recuperar los datos
necesarios de la memoria principal de forma más
inteligente.
AMD Opteron

40. Tecnología PowerNow!
 Permite que los procesadores y los núcleos operen
en diferentes voltajes y velocidades.
 Permite una administración de energía más detallada
para reducir el consumo de energía del procesador.
 El consumo de energía del controlador de memoria
puede ser reducido, al desconectarse la lógica que
no está siendo utilizada, para una mayor reducción
del consumo de energía.
AMD Opteron

41. Administración de energía dinámica
dual
 Permite una administración de energía más detallada
para reducir el consumo de energía del procesador.
 Planos de energía separados para los núcleos y el
controlador de memoria.
AMD Opteron

42. Tecnología AMD CoolCore
 Reduce el consumo de energía al desconectar las
partes no utilizadas del procesador.
 Funciona automáticamente, sin necesidad de drivers
o activación de la BIOS.
 La energía puede conectarse o desconectarse dentro
de un ciclo único de reloj, para ahorrar energía sin
empeorar el rendimiento.
AMD Opteron

43. Virtualización AMD-V
 Diseñada para aumentar el rendimiento de las
aplicaciones virtualizadas.
 Permite que las máquinas virtuales administren la
memoria directamente.
 Mejora la eficiencia de la alternancia entre las
máquinas virtuales, ayudando a mejorar el
rendimiento.
 Tagged Translation Lookaside Buffer (TLB).
AMD Opteron

44. Caché inteligente balanceada
 La caché L3 es compartida y distribuye datos entre
los núcleos de forma eficiente.
 Las caché dedicadas L1 y L2 por núcleo ayudan al
desempeño de los ambientes virtualizados y de los
grandes bancos de datos.
 La caché L1 de los procesadores AMD Opteron
puede manejar el doble de cargas por ciclo que los
procesadores AMD Opteron de segunda generación.
AMD Opteron

45. Acelerador de punto flotante
 Las capacidades de punto flotante de 128 bits
proporcionan un desempeño significativamente mejor
en aplicaciones para estaciones de trabajo y de uso
intensivo de procesamiento.
 El ancho de banda de búsqueda de instrucciones,
del cache de datos y del controlador de memoria de
la caché tienen ahora el doble de tamaño que los
procesadores AMD Opteron anteriores para ayudar a
mantener lleno el pipeline de punto flotante.
AMD Opteron

46. Test SPECjbb®2005
AMD Opteron

47. Test SPECweb®2005
AMD Opteron

48. Test SPEC Power Performance y Power
Consumption
AMD Opteron

49. Test SPEC punto flotante y punto fijo
AMD Opteron

50.  http://www.tomshardware.com/news/ibm-rapport-kilocore,2575.html
 http://www.tilera.com/products/TILE64.php
 http://www.xataka.com/2008/11/13-amd-opteron-ahora-en-45-
nanometros
 http://www.laflecha.net/canales/empresas/noticias/amd-lanza-el-
procesador-opteron-quad-core/
 http://en.wikipedia.org/wiki/Opteron
 http://www.amd.com/
 http://www.amd.com/es-
es/Processors/ProductInformation/0,,30_118_8825,00.html
 http://www.amd.com/us-
en/Corporate/VirtualPressRoom/0,,51_104_543_15008~119768,00.ht
ml
 http://www.amd.com/opteronperformance
Referencias