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Resumen del microprocesador



Para los vagos como yo, hice un resumen sobre microprocesadores, como verán es muy largo, y saque muchas partes y lo resumí lo más que pude, lo necesitaba para repasar algunas cosas que con el tiempo aveces uno se olvida!, muchos de lo que saben del tema van a darse cuenta que esta todo bastante resumido, sobre todo la historia, pero en mi opinión puse lo más importante para mi.. Lo subo porque capaz que a más de uno le sirva y es lo que espero, es uno de mis pocos post y no tengo mucha experiencia en esto.. Espero que les sirva como ami me sirvió.

El microprocesador

Es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático denominado el cerebro de la pc.
Se encarga de ejecutar programas desde el SO hasta aplicaciones de usuario, solo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel y realizando operaciones aritméticas y lógicas simples (Suma; Resta; Multiplicación; División).
Esta unidad central de procesamiento está constituida esencialmente por registros, una unidad de control, una unidad aritmética lógica y un coprocesador matemático.
El microprocesador está conectado generalmente mediante un socket de la mother; para su buen rendimiento a este se le incorpora un sistema de refrigeración (Disipador de calor de cobre o aluminio) y uno o más ventiladores que eliminan el calor absorbido por el disipador. Entre el microprocesador y el disipador se coloca una grasa conductora para mejorar la conductividad del calor entre ellos.
La medición del rendimiento de un microprocesador es compleja porque existen muchos tipos de trabajos que realiza el micro. (Desde prestación de servicios a la ejecución de aplicaciones). Por lo que se diferencia principalmente es por la frecuencia de reloj y la cantidad de núcleos que posea.
En el mercado podemos encontrar a Intel y a AMD.



HISTORIA

En 1970 un procesador estaba conformado por diferentes componentes electrónicos separados, eran necesarios utilizar 2 o 3 chips para formar lo que es hoy un microprocesador.

En 1971 Intel consiguió poner todos los transistores que constituían un procesador sobre un único circuito integrado (Así nació Intel 4004).
Intel 4004:

En 1991 aparecieron los clones de Intel que eran los microprocesadores AMD. Estos eran 100x100 compatibles con los códigos de Intel y hasta incluso han llegado a superar las prestaciones de Intel a precios menores en el mercado. (Se incluyeron series AM286, AM386, AM486 Y AM586).
Ejemplo AM486:

En 1993 salió al mercado el primer microprocesador Intel Pentium, siendo alcanzado por AMD en 1996 con el clon: AMD K5.
Intel Pentium:

Amd K5:


En 1996 salieron los procesadores al mercado AMD K6 Y AMD K6-2 logrando superar a los Intel Pentium MMX y PRO.
AMD K6:

AMD K6-2:


Intel MMX:
Intel PRO:


En 1997 Intel colocó el Pentium 2 a la par de K6-2.
Intel Pentium 2


AMD K6-2:


En 1999 se empezaron a desarrollar Motherboards con zócalos exclusivos para el procesador AMD y por otro lado para Intel. A su vez ambas empresas integraron dos líneas de microprocesadores: una de baja prestación y otra de alta prestación. (Para Intel de baja prestación: el Celeron y de alta prestación: el Pentium 3) - (Para AMD de baja prestación: Athlon K7 y de alta prestación: el K7 Thunderbird).
Intel baja prestación: Celeron

Intel alta prestación: Pentium 3


AMD baja prestación: Athlon K7 - AMD alta prestación: K7 Thunderbird (Es casí igual, solo mejora velocidad de reloj, etc)


En el 2000 se lanzó el reconocido Intel Pentium 4 y su equivalente el AMD Athlon XP.
AMD renombró su procesador de bajo rendimiento como Duron. Todos estos procesadores eran compatibles con instrucciones SSD.
Pentium 4:


AMD Athlon XP:


AMD Duron:


En el 2004 se introdujo la nueva versión de Pentium 4 denominada “Prescott”, entre otras prestaciones se agregó el manejo de instrucciones de 64 bits creada por AMD y denominadas EM64T por Intel. Estos presentaban grandes problemas de temperatura y consumo.
AMD lanza al mismo tiempo el Athlon 64, este procesador mejora en la arquitectura e implementa instrucciones en 64 bits con un sistema de optimización de energía. En este año la línea de bajo rendimiento de AMD Sempron.
Pentium 4:


Athlon 64:

AMD Sempron:

En el 2006 Intel introdujo el Core Duo, basado en nueva tecnología donde incorpora más de un núcleo en un procesador.
Core Duo:


En el 2007 AMD lanza el Phenom, la primera generación de procesadores de 3 y 4 núcleos.
AMD Phenom:


En el 2008 se lanza el Intel Core NEHALEM con procesadores de 4 núcleos suplantando al Core 2. Y al mismo tiempo AMD lanza el Phenom 2 y el Athlon 2 llegando a trabajar con 6 núcleos físicos.
Intel Core I3 en arquitectura NEHALEM:


AMD Phenom 2:

AMD Athlon 2:


En el 2011 Intel lanza el Core Sandy Bridge con sus procesadores I3, I5, I7 y Pentium G. Estos procesadores no tienen un gran cambio con respecto a los NEHALEM pero incorporaron GPU gráficos.
Al mismo tiempo AMD Fusión es el nombre clave para un nuevo procesador (producto de la fusión entre AMD y ATI), en donde se empezó a incluir el GPU dentro del encapsulado del microprocesador.
Intel I3 2100 Sandy Bridge:

Intel I5 2500 Sandy Bridge:

Intel I7 2600K Sandy Bridge:

Pentium G:


En el 2012 Intel lanza la tercera generación de procesadores Core llamado Ivy Bridge con un aumento de casi el doble de transistores.

En el 2013 Intel lanza la cuarta generación de Core llamado Haswell en donde se implementan nuevas tecnologías gráficas de alto rendimiento.

FUNCIONAMIENTO

Desde el punto de vista lógico, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica, y dependiendo del procesador 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 pueden realizar en varias frases:
- Prefetch: Prelectura de la instrucción desde la memoria principal.
- Fetch: Envió de la instrucción al decodificador.
- Decodificación de la instrucción: Determinar que instrucción es y por tanto que se debe hacer.
- Lectura de operando.
- Ejecución: procesamiento.
- Escritura de los resultados: En la memoria principal o en los registros.
Cada una de estas frases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador y de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la secuencia de reloj. El microprocesador se conecta a un circuito de cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, en la actualidad la frecuencia de reloj es de miles de Megahercios (MHZ).

RENDIMIENTO

El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hace pocos años se creía que la frecuencia de reloj era una medida precisa, pero se fue dejando de lado por el hecho de que los procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su frecuencia de computo.
Durante los últimos años esa frecuencia ha mantenido el rango de los 1,5 Ghz a 4 Ghz y se incorporó más núcleos dentro de un mismo encapsulado. La comparación mediante la medición de los Mhz es fiable solo en procesadores de la misma arquitectura.
En definitiva el rendimiento de un microprocesador se puede medir por la cantidad de núcleos, la frecuencia de reloj y la memoria cache, pero siempre en procesadores de la misma arquitectura.

ARQUITECTURA

En un microprocesador se puede diferenciar distintas partes:
- Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su deterioro y pedir en enlace con los conectores externos.
- Memoria cache: es una memoria ultra-rápida que emplea el procesador para tener acceso directo a ciertos datos que predeciblemente serán utilizados en las siguientes operaciones; sin tener que acudir a la memoria RAM. Esto reduce el tiempo para la adquisición de datos. Todos los microprocesadores para PC poseen cache interna llamada nivel 1 ó L1.
Antiguamente se podía agregar con una plaqueta memoria más grande pero a su vez más lenta llamada nivel 2 ó L2. Los microprocesadores más modernos tienen integrado en su encapsulado memoria cache L1, L2 e incluso L3.
- Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del microprocesador especializada en esa clase de cálculos matemáticos. Antiguamente estaba en la parte exterior del procesador en otros chips. Esta parte está considerada como una parte lógica junto con los registros, la unidad de control, memoria y buses de datos.
- Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales. Varios grupos registros en cada procesador.
- Memoria: Es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y datos. Tanto los datos como las instrucciones siempre están almacenados en memoria.
- Puertos: Es la memoria en que el procesador se comunica con el mundo externo. Cualquier parte de la PC con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un número de puerto que utiliza como si fuera un número telefónico para llamar circuitos a partes especiales
- Conexión con el exterior: El microprocesador posee una cierta cantidad de conectores metálicos que permiten la conexión eléctrica entre el mismo y los circuitos de la placa madre. Dependiendo de la complejidad y de la potencia, puede tener desde 8 hasta más de 2000 conectores.
El montaje del procesador se realiza con la ayuda de un zócalo de CPU. Soldado a la motherboard. Generalmente distinguimos 3 tipos de conexión:
- PGA (Pin Grid Array): La conexión se realiza mediante pequeños alambres metálicos repartidos a lo largo de la base del procesador introduciéndose en el zócalo de la placa mediante algunos pequeños agujeros y una palanca aclara los pines para que haga buen contacto y no se suelten.
PGA:

- BGA (Ball Grid Array): La conexión se realiza mediante bolas de estaño soldadas que hacen contactos entre el micro y la motherboard.
BGA:

- LGA (Land Grin Array): La conexión se realiza mediante superficie de contactos lisas con pequeños contactos tipos pines que incluye la motherboard.
LGA:

Buses del procesador

Todos los procesadores poseen un Bus principal por el cual se envían y reciben los datos, instrucciones y direcciones desde el chipset hacia el resto de los dispositivos como puentes de conexión entre el procesador y el resto del sistema, se utiliza este bus para aumentar la velocidad y el rendimiento del sistema.
Este bus es implementado de distintas formas. La forma más antigua es el bus paralelo en el cual se definen líneas especializadas en datos, direcciones y control para dirigir la señal.
En la arquitectura tradicional de Intel este Bus se llama Front Side Bus (FSB), 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. En algunos procesadores de AMD e Intel se han usado otros tipos para el bus principal de tipo serial entre estos se encuentra el bus Hypertransport de AMD, que maneja 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 Quick Path.
Los microprocesadores Intel y AMD poseen 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 que ese bus esta sincronizado a los estándares DDR de JEDEC, que consiste en líneas de bus paralelo para datos, direcciones y control.

Bueno eso es todo, espero que les sirva les mando un abrazo!
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