AHMAOO PROFESIONAL DE PCARMAO PHOFf SIONAI DE PCEl PROCESAOOR

EL PROCESADORLa unidad de procesamientoEL MICROPROCESADOR O CPU, TAMBIN CONOCIDO COMO EL CEREBRO DE LA PC, SE ENCARGA DE GES'IONAF TODAS LAS OPERACIONES DE ENTRADA Y SALIDA, Y LAS FUNCIONES QUE EJEC JTA LA COMPUTADORA.

El microprocesador, tcnicamente conocido como CPU (Central Processing Unit) es la unidad de procesamiento donde se ejecutan todas las instrucciones de datos de los programas y donde se controla la funcionalidad de los dispositivos de la PC. En el caso de una PC de escritorio, el procesador est en forma de encapsulado, en cuyo intenor alberga m les de microtransistores encargados de administrar los datos. stos son imperceptib'es a la vista, ms all de que estn reunidos dentro de una base de silicio, mate nal con e cual se disertan estos componentesEl procesador puede tener diferentes formas, en funoon de la placa madre que se posea y de su tecnologa. Los microprocesadores tambin se utilizan en otros sistemas de cmputos, como calculadoras, impresoras e, incluso, alarmas hogareftas. Un procesador es un circuito sumamente integrado Sabemos que la CPU es el cerebro de la computadora, pero, a su vez. hay muchos procesadores dentro de una PC que cumplen subfunciones Un chip tambin es un procesador, que sigue las instrucciones maestras de la CPU Los microprocesadores actuales trabajan con dos y cuatro ncleos, es decir, con dos o cuatro microprocesadores en uno.

LA UNIDAD DE PROCESAMIENTO ES EL COMPONENTE MS COMPLEJO QUE EXISTE EN LA PC Y, JUNTO CON EL MOTHERBOARD, DETERMINAN LA PERFORMANCE DEL EQUIPO.LA PRIMERA CPUEl primer microprocesador fue creado por Ui empresa Integrated Electronic Corp, que luego pasara a llamarse Intel. Esta CPU se denomin Intel 4004 y se lanz en 1971. Se oreo, en un principio, para una calculadora, y resulto revolucionaria para la poca Contena 2300 transistores, trabajaba a 4 bits y slo poda realizar GO.OOO operaciones por segundo.

EL PRIMER MICROPROCESADOR

miNTEl 8086Intel da a conocer el primer procesador de 16 bits, llamado 8086. Se lo conoci oficialmente como APX86.

EL PROCESADOR DE LAS PCS ATIntel nealiia un convenio con IBM y desarrolla el microprocesador Intel 8088, que se incluye en la computadora IBM PC. Trabajaba a 16 bits y funcionaba a 4.77 MHz.Integrated Electronic Corp (Intel) lanza al mercado su microprocesador 4004, con una veloddad de 108 KHz trabajando a 4 bits. Se utilizaba en calculadoras.

COMO SE FABRICA UNA CPUEl proceso de fabricacin

)LOGA DE AVANZADAUNDO RESERVADO PARA UNOS POCOS.t it oDROCESO SUMAMENTE CC iblEMTES ESPECIALIZADOS.

n el comienzo de la electrnica, el transistor era un componente que se podia integrar dentro de un circuito electrnico, como un elemento ms. Podia tener dimensiones muy pequeas, aunque distaba mucho de los m.crotamaftos que se manejan en la actualidad Hoy existe una variedad ilimitada de transistores con propos tos y funciones variados.EEl verdadero avance tecnolgico en procesadores est dado no slo por la capacidad de procesamiento, sino tambin por el menor consumo de energa y la menor generacin de calor.

Intel pone a la venta el procesador 8086, ms conocido como 386, producto que se distancia mucho del modelo antericLa mayor revolucin tecnolgca fue el desarrollo del circuito integrado, tamb en conocido como chip. que no es otra cosa que la unin de un nmero determinado de transistores. que se interconectan entre si en una pieza nica Estos chips se fabrican con materiales llamados semiconductores. Casi todos los materiales que existen en la naturaleza tienen la caracterstica de conducir la electricidad o impedir su paso Aquellos que presentan conduccin extraordinaria se conocen como conductores o superconductores; entre ellos, estn el oro y la plata Los que demuestran mnima conduccin al paso de la electricidad son aislantes, como el caucho y la madera En nuestro caso, un semiconductor se encarga de conducir electricidad o de a.slarla en determinadas condiciones de temperatura de trabajo. Esto significa que algunos de ellos conducen la electricidad a temperaturas extremas, y otros slo lo hacen a temperaturas bajas; esto varia en funcin de la pureza de la aleacin del material.PROCESADOR DE 32 BITS

Sale a la venta el primer procesador Pentium, tambin conocido como P5. Tcnicamente, se llamaba 80586, pero Intel lo patent como Pentium.El 386 fue el primer procesador d? Intel de 32 bits, qui? result un gran salto para los desarrolladores, ya que podia utilizarse para aplicaciones multitarea de una marera mucho mas sencilla que el 80286. El 80386 maneja velocidades de 16 a 33 MHz. La arquitectura de 32 bits fue suplantado hace pocos aos por la de 64 bits.El material utilizado para hacer los chips o procesadores es el silicio Hay una gran variedad de materiales semiconductores, pero se utiliza ste por las caractersticas que presenta en funcin de las necesidades de trabajo. Con el correr del tiempo se desarrollaron tcnicas cada vez mejores para colocar los transistores dentro del circuito integrado. y se fueron generando diferentes mtodos pa^a construir estos extraordinarios elementos electrnicos. Una de !as tcnicas para la fabricacin de microprocesadores seLa generacin multimedia requiere de mayores recursos. por lo cual se enea el Pentium MMX. A mediados de este mismo ao. Intel lanza el Pentium 2. con innovaciones en su Infraestructura y disposicin del procesador en forma de cartucho.

HACE ALGUNOS AOS. PENSAR EN LA INCORPORACIN DE DOS NCLEOS EN UN MISMO ENCAPSULADO ERA REALMENTE DIFICIL. PERO EN LA ACTUALIDAD. PODEMOS ENCONTRAR ESTA TECNOLOGA EN LAS PCS DE ESCRITORIO.DUAL COREUn procesador de doble mkleo (Dual Core) es un encapsulado en el cual hay dos procesadores (fsicos) independientes. Adems, para cada procesador interno, existe una memoria cach de segundo nivel (L2) de 1 o 2 MB de cipuid^xl Iwmbin comparten la memoria principal del sistema para la carga de sus propios procesos.que contiene tos contactos necesarios que sern encastrados en los zcalos del motherboard El encapsulado esta hecho de materiales superconductores, para que no se pierda ninguna seal enviada desde y hacia el procesadorEl ncleo del procesador no es ms que un pequeo trozo de silicio alterado qumica y trmicamente para que cumpla con las necesidades de conduccin antes mencionadas Este ncleo contiene una gran cantidad de transistores, tambin conocida en la jerga de la electrnica como puertas lgicas Hoy en da, la cantidad de ncleos de los procesadores va en aumento, con to cual la tecnotog a de desarrolto es un secreto de las empresas que fabrican estos microprocesadores.

FORMADO POR MILLONES DE TRANSISTORES, EL MICROPROCESADOR DE UNA PC ACTA COMO EL CEREBRO EN UN SER VIVO, AL RECIBIR LOS DATOS DEL EXTERIOR, PROCESARLOS Y DAR LAS RDENES NECESARIAS AL RESTO DE LOS COMPONENTES DEL "CUERPO", QUE EN ESTE CASO SON LOS DEMS DISPOSITIVOS.

Intel desarrolla la tecnologa Centrino Mobile, que es adop para computadoras porttiles debido a su bajo consumo de energa y alto rendimiento.64 BITS

A fines de ao Intel lanza su procesador Pentium IH. Dias despus. AMD da a conocer el K$-3 tcnicamente inferior. pero ms econmico.Intel pone a la venta el primr-: procesador de 64 bits. Se denomina Itanium y. hasta --monees, era utilizado sk en servidores.

i ialllis E Ifil :ii UHi Man!conoce por sus sigla. LSl sposmvo. En esta zona, la arquitectura del procesador cobra una gran importancia, ya que es la que define el poder de esta unidad Bus de entrada y salida Este elemento trabaja en forma distinta, segn la arquitectura En los procesadores Intel se llama FSB (Front Side Bus o bus del lado frontal), mientras que en AMD se denomina HyperTransport la velocidad a la que opera define la cantidad de datos que el procesador intercambia con el sistema, y resulta clave en aplicaciones de servidores

' r: - iiiiiiiI i', It'lj :!: sMwnllr< Uk IsSTE ES EL CONTENIDO DE LA PASTILLA DE SILICIO DEL PROCESADOR AMD DE PRXIMA GENERACIN. LA ZONA MS POBLADA SON LAS UNIDADES DE PROCESO EN Si. MIENTRAS QUE LAS MS USAS SON LA CACH L2. Memoria cach Esta memoria, subd v - dida en L1 y L2. es una especie de RAM integrada en e! procesador, especialmente rpida y pequea. Basta con decir que el ms grande de los procesadores actuales llega a 8 MB. mientras que las RAM alcanzan los 4 GB por modulo. Sin embargo, la memoria cach opera a exactamente la misma velocidad que el procesador y puede ser consultada cuando ste lo desee, sin pasar por el FSB o HyperTransport Instrucciones SIMD Single insrwaion Mltiple Data, o instruccin s;mpl datos mltiples): Las mstruccones SIMD son optimizaciones del microprocesador para determinado tipo de cdgo Este se eecuta' mucho ms rap do si el procesador dspooe de as SIMD. En la actualidad, las ms adoptadas son las SSE de Intel, y existen cuatro versenes ce ellas. Entre ms instrucciones sea capaz de reconocer el procesador, con mayor velocidad realizar las tareas optim zadasARQUITECTURAS ACTUALESEn la actualidad, existen tres arquitecturas

Aunque ya no je fabrican, aun se pueden encontrar procesadores basados en la arquitectura Netburst. como el Pentium 4 D y el Celeron D.

conviviendo dos de ellas son de la empresaIntel, mientras que otra es de AMD Comenzando por la ms anticuada, podemos mencionar a la arquitectura Netburst de mtel, que data de la poca del Pentium 4. y puede alcanzar frecuencias ce trabajo altsimas. con un escaso IPC (ndice de rendimiento por ciclo de reloj). Actualmente, se na pro- baoo su fracaso, dado que no Dudo pasar de 3.8 GHz, mientras que los actuales Core 2 a 3 GHz la superan por un margen de ms del 50%. Netburst est en sus ltimos das, y sJo los Pentium 4, D y Celeron D la utilizan. Por su parte, AMD conf a en su K8. presentado en el ao 2004 para toda su gama. Esta a'qjtectura recurre a un controiador de memona integrado en el microprocesador y a -n bus de alta performance (HyperTransport) para alcanzar un rendimiento por cido de reloj muy superior al de Netburst. Adems, cuenta con el honor de ser la primera arquitectura "de escritorio" capaz de ejecutar cdigo de 64 bits y. aun asi, mantener compatibilidad con los programas de 16 y 32 bits. Si bien presenta un buen ren- dimiento y un manejo trmico muy eficiente. lo cierto es que. en la actualidad, esta arquitectura est desfasada y se encuentra prxima a su reemplazo La arquitectura ms moderna y poderosa viene de la mano de Intel Se la conoce como Core, y es empleada por los Celeron ms modernos. Pentium E y Core 2 Ofrece un rendimiento inigualable debido a una poderosa unidad central y a grandes cantidades de cach, que varan de 512 KB a 8 M8. Sm embargo, todava emplea el anticuado FSB para comunicarse con el resto del sistema y no posee un controlador de memoria integrado, por lo que su alto desempeo se debe ms a un refinamiento que a una revolucin tecnolgica.AQUI PODEMOS VER UN PROCESADOR ATHLON DE SLOT A. LOS GRANDES INTEGRADOS QUE ESTN A SUS COSTADOS SON LA MEMORIA CACH, QUE NO ESTABA INTEGRADA EN EL NCLEO.

EN LA ACTUALIDAD, Y CON LA INNOVACIN DE INTEL, EXISTEN PROCESADORES DE NCLEO SIMPLE, DOBLE E. INCLUSO, CUDRUPLE. ESTOS LTIMOS INTEGRAN CUATRO UNIDADES IDNTICAS DE PROCESAMIENTO, LO CUAL PUEDE LLEGAR A SER MUY TIL O A REPRESENTAR UN COSTO AGREGADO INNECESARIO, DEPENDIENDO DEL USO QUE SE LE D AL EQUIPO.Hasta ahora hemos hablado sobre las piezas memas del microprocesador y las arquitecturas actuales en si, pero sin tratar las novedades ms recientes Nos referimos, por supuesto, a la tecnologa de 64 bits y a os procesadores de mltiples ncleos Como todo desarrollo, llega con cierto grado de confusin; por lo tanto, vamos a aclarar el panorama comenzando por decir que ambas caractersticas no estn relacionadas para nada entre si. El cmputo de 64 bits lleg al mercado en 2004 junto con la arquitectura K8 de AMD, encarnada en el Athlon 64 Esta llegada h-zo posible que la CPU procesara nmeros realmente grandes, y ya no estufera limitada por los 16,7 millones de los 32 bits. Ademas,

El umco procesador de cuJtro ncleos del mercado pertenece, por ahora, a Intel. Sin embargo, funciona con dos ncleos dual core independientes, mientras que el de AMO lo hara con uno solapermite cirecconar ms de 4 GB de memoria RAM, limitacin que comenz a cobrar importancia en el ai"io en el que fue presentada. Sin rechaza' las bondades de este avance, debemos saber que. hoy en dia. esta tecnologa no modifica en abso'uto el rendimiento del equipo: es tan slo una opcin interesante para el futuro, que prcticamente no tiene relevancia por el momento. Esto sucede porque los 64 bits necesitan ser soportados por el sistema operativo. Esto significa que ios programas modernos tienen que poder soportar este nivel de procesamiento, de lo contrario, seguirn funconando a 32 bits. Por otro lado, la tecnologa de doble ncleo consiste en la integracin de dos procesadores dnticos en la misma oblea de silicio, lo que permite que funcionen y sean fsicamente como uno solo Sin embargo, a nivel prctico, existen dos unidades simtricas, y el sistema operativo las reconocer como tales. Esta tecnologa trae consigo un aumento de rendimiento inmediato, pero slo en lo que respecta a la multitarea. Esto quiere decir que los juegos no corrern con mayor nivel de detalle al utilizar un procesador ce doble ncleo. Sin embargo, no perdern fluidez cuando seanejecutados en conjunto con un reproductor de msica y un grabador de CDs, algo que si ocurre en uno de ncleo simpe. En la actualidad, y con la innovacin de Intel, existen procesadores de ncleo simple, doble e, incluso, cudruple. Estos ltimos integran H^HiHHcuatro unidades idnticas de procesamiento, lo cual puede llegar a ser muy til o representar un costo agregado 'nnecesano. dependiendo del uso que se le d al equipoCLAVES1 / CPU 32 BITSIA32 es la arquitectura de microprocesadores de 32 bits de Intel. Son las CPU ms usadas en las PCs modernas. Esta gama do CPU comenz con el modelo 80386. Los procesadores de Intel que siguieron y mantuvieron la compatibilidad son 486. Pentium (o 586), Pentium II (o 686). Pentium NI, Pentium 4. y la nueva familia Core Do y Coro 2 Do.2 / CPU 64 BITSEs la evolucin de la arquitectura anterior (32 bits). Una de las mejoras que introdujo es la posibilidad de acceder a 64 bits (8 bytes) de informacin a la ve*. la arquitectura de las CPUs de 64 bits integra registros que son de 64 bits, de modo que permite soportar (interna y externamente) datos de este tipo.3 / CPU DUAL COREEste tipo de procesador posee dos ncleos en un mismo encapsulado. lo que significa que puede trabajar como si en la misma PC hubiera dos procesadores instalados. El incremento de rendimiento puede verse en el procesamiento de multitarea. ya que podremos ejecutar varas aplicaciones sin perder performance.4 / CPU QUAD COREComo su nombre lo indica, este procesador posee en su interior cuatro ncleos, dos mas que su antecesor. Ofrece un desempeo hasta un 54% superior para aplicaciones multimedia y brinda un desempeo hasta un 53% mayor para correr videoiuegos 3D. Posee una memoria c.xhe 12 de hasta 8 MB y un bus frontal de 1066 MH/ para ejecutar multitarea.

EL MOTOR DE EJECUCIONY otros conceptos

PESADOR, Y RELACIONAREIS innn&a !-';i.!!.n:i.-;miimvhi:^O LAS INSTRUCCIONES TRA8AJAN DENTRO DE LA PARTE CENTRAL DEL . CONCEPTOS COMO INSTRUCCIONES Y CICLOS DE RELOJ iiitinmiMinirffiimiffffliBiHmii^^

I motor de ejecucin es una de las dos partes fundamentales de! procesador, en donde se encuentran las unidades de tipo ALU y las FPU. En esta seccin veremos las diferencias entre ellas y la manera en que se manejan las instrucciones dentro de los procesadores. Entonces, conozcamos algunos conceptos. ALU: Las unidades de ejecucin se encargan de realizar las operaciones matemticas y lgicas, y de guardar el resultado para terminar la fase de ejecucin del procesador. La unidad de ejecucin ms conocida es la ALU (unidad aritmtico lgica), que lleva a cabo todas estas operaciones con nmeros enterosEn esta imagen ampliada podemos apreciar en detalle unavista microscpica de un procesador Intel Pentium 4.

FPU La otra unidad de ejecucin conocida en todos los procesadores es la FPU (unidad de punto flotante), ms compleja que la anterior. Efecta operaciones de gran precisin con nmeros flotantes, tambin conocidos como racionales Toda unidad de ejecucin est formada por dos partes: una serie de registros y un circuito operacional. que contiene la lgica necesaria para manejar los datos recibidos Precisamente, los datos se almacenan en los registros, que pueden ser de entrada (contienen lo operandos para el proceso), acumulador (almacena el resultado de la operacin), de control o de estado Este ltimo se utiliza para determinar ciertos parmetros de los resultados. Pipelines Antiguamente, los procesadores slo podan realizar una parte de una instruccin en cada ocio de reloj, por lo que tardaban vanos ocios en completarla, con lo cual llegaban a utilizar hasta 200UNIDAD DE PUNTO FLOTANTETambin llamada unidad de coma flotante o coprocesador matemtico (antes se la inclua en un chip separado de la CPU), se encarga de realizar operaciones con nmeros reales que estn representados mediante un estandar. La FPU comparte la misma unidad que las ALU y puede trabajar en paralelo con ella. Al iqunl que ocurre con las ALU, hay ms de una FPU trabajando en forma simultnea, de modo tal que es posible ejecutar varias instrucciones de este tipo al mismo tiempo y con ptimo rendimiento.cdos en !as mas complejas Por eso se busc una manera de dividir la unidad de ejecucin, con el fin de que manejara pequeas etapas de la produccin de instrucciones. De esta forma, se podria ir realizando una parte de la siguiente instruccin en simultneo, aunque la anterior no se hubiera comp'etado Esta linea de monta,e reobe el nombre de tubera o pipelineCARACTERSTICAS COMPARATIVASModelosEtapasALUFPU

AMD K6-2621

Duron y Athlon1033

Pentium III1021

Pentium 42032

Athlon 641233

Pentium 4 E3132

EJECUCIN SUPERESCALAROtra caracterstica importante en los procesadores es la ejecucin superescalar Los primeros dispositivos de este tipo apenas tenian una ALU. de manera que slo contaban con una tubera por donde ejecutar las instrucciones Con el tiempo, los procesadores incluyeron ms de una ALU, y esto les permiti ejecutar ms de una instruccin en simultneo. De este modo, se logra tener una mejor respuesta del procesador a distintos tipos de instrucciones, en menos tiempo

NCLEO 1El procesador Intel Core Do tambin comparte los datos necesarios en ambos ncleos de ejecucin, de forma eficaz. Por ejemplo, los datos podran modificarse en un ncleo de ejecucin y utilizarse luego en el otro, sin necesidad de que el primero los escriba en la DRAM.BUS LGICOGUA VISUAL 001El procesador Intel Core Do incluye un nuevo mecanismo de jhorro de energa que permite que Intel Smart Cache 12 purgue sus vas de forma dinmica hacia la memoria del sistema, segn la demanda o durante perodos de inactividad. El ahorro de energa se produce a medida que las vas de la memoria cache se apagan, una vez que los datos se guardaron en la memoria.

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NCLEO 2Con el procesador Core Do, Intel decidi no proporcionar una cach dedicada para cada ncleo de ejecucin. En su lugar, los ingenieros eligieron una opcin revolucionaria, y disearon una memoria cach que se comparte de forma inteligente entre ambos ncleos de ejecucin. De este modo, el procesador Core Do ofrece un desempeo mejorado, a la vez que optimiza la eficiencia energtica.SMART CACHE L2 LU LUN ALUUNUJ UVtmssaunnntimaHsiuimnain

El socket 7 (ue utilizado por varias arquitecturas de las tres marcas de procesadores del momento: Intel Pentium. Ciryx M2 y AMO K6/X6-2/K6-3.flnMXALnafiaaHB9D Sockets 1, 2, 3 y 4 Datan de la poca de los procesadores Intel 80286, 80386 y 80486. Tambin fueron adoptados por algunos procesadores de las empresas AMD. Ciryx e IBM.Su composioon era plstica, por lo que se denominaban PGA (Plstic Grid Array. o serie de agujeros plsticos). Socket 5 Es de' tiempo de los primeros Pentium y de otros modelos de las empresas competidoras, como los 80586 Su formato es de tipo PGA de 321 pines, y puede adaptarse al socket 7 empleando el dispositivo correspondiente; la diferencia radica en una distinta tensin de trabajo.

LA TECNOLOGIA DE FUERZA DE INSERCIN CERO (ZIF), UTILIZADA EN LOS ZCALOS DE LOS PROCESADORES. ES UN SISTEMA DE GUILLOTINA QUE NO NECESITA PRESIN PARA ENCASTRAR EL PROCESADOR.

El Pentium II se usaba en formato de cartucho denominado SEPP (Single Edgc Protetsor P3ckage. o formato de procesador de borde nico).

Sockets 7 y 8 Estos dos soc. Recien se justifica adquirir procesadores ms caros para usos muy avanzados o para un uso ms general de la PC Lo ms recomendable es un Ath^n 64 X2 para satisfacer ambas necesidades, aunque el Core 2 Do ofrece una mejor performance (aunque al doble de preeo) Si la PC va a ser usada como media center -es decir, para ver pelculas en alta calidad de video y con buen sonido-, uno de los mejores procesadores que podemos ac'auirir es el Athlon X2 BE. especficamente diseado para un bajo consumo energtico. Adems, si lo acompaamos con una GeForce 6150, obtendremos una buena placa de video y una adecuada salida de TV a un costo razonable. Por ltimo, en la batalla de los servidores, AMD e Intel estn mucho ms parejos, y la decisin entre uno y otro estar definida por la cantidad de procesadores que vayamos a usar. En procesadores simples. Intel Xeon (sene 5300 nicamente) ofrece un rendim ento superior, mientras que en configuraciones duales o de ms procesadores. AMD Opteron toma la ventaja, ya que posee un link HyperTransport y acceso a memoria independiente para cada uno. lo cual aumenta el ancho ce banda con respecto al Xeon (8,5 GBps).

Gale' a VisualMODELOS DE PROCESADORESopooac actuales del mercado pueden confundir a la hora de efectuar la compra. Po- eso conozcamos cada una de ellas para saber cul elegir.

GAMA BAJAIr este M^mtntOk el AMO Sempron y el Intel Celeron ofrecen un rend- .rrss sjrejo, con AMO triunfando en juegos 3D. y Celeron, en multitarea . :