GENERALIDADES
Ø Es el cerebro del computador.
Ø Permite el procesamiento de información
numérica, es decir, información ingresada en formato binario así como la
ejecución de instrucciones almacenadas en la memoria.
Ø Para obtener un rendimiento eficaz
del computador, se debe verificar el tipo de procesador y su velocidad.
Ø Existen varias marcas de
procesadores: AMD, Intel, Cyrix, RISC, CISC y VLIM.
Ø La velocidad de los procesadores se
mide en Megahertz.
COMPONENTES
UNIDADES FUNCIONALES
El procesador se compone de
un grupo de unidades interrelacionadas. Aunque la arquitectura del
microprocesador varía considerablemente de un diseño a otro, los elementos
principales del microprocesador son los siguientes:
ü Unidad
de control que vincula la información entrante para
luego decodificarla y enviarla a la unidad de ejecución. Se compone de los
siguientes elementos:
• secuenciador (o unidad
lógica y de supervisión), que sincroniza la ejecución de la instrucción con
la velocidad de reloj. También envía señales de control.
• contador
ordinal, que contiene la dirección de la instrucción que se
está ejecutando actualmente.
•
registro de instrucción, que
contiene la instrucción siguiente.
ü Unidad de ejecución (o unidad de
procesamiento), que cumple las tareas que le asigna la unidad de
instrucción. Se compone de los siguientes elementos:
•
la unidad aritmética lógica (se
escribe ALU); sirve para la ejecución de cálculos aritméticos
básicos y funciones lógicas (Y, O, O EXCLUSIVO, etc.)
•
la unidad de punto flotante (se
escribe FPU), que ejecuta cálculos complejos parciales que la
unidad aritmética lógica no puede realizar.
•
el registro de estado.
•
el registro acumulador.
ü Unidad de administración del bus (o unidad de
entrada-salida) que administra el flujo de información entrante y saliente,
y que se encuentra interconectado con el sistema RAM.
PARTES DE
UN PROCESADOR
Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de
silicio en si, 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 y a su placa base.
Memoria cache: es una memoria ultrarrápida que
emplea el micro para tener a alcance directo 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.
Registros: son básicamente un tipo de
memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos
usos particulares.
Memoria: es el lugar donde el procesador
encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. 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. 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.
FUNCIONAMIENTO
El procesador es un
circuito electrónico que funciona a la velocidad de un reloj interno, gracias a
un cristal de cuarzo que, sometido a una corriente eléctrica, envía pulsos,
denominados "picos". La velocidad de reloj (también
denominada ciclo), corresponde al número de pulsos por segundo, expresados
en Hertz (Hz). De este modo, un ordenador de 200 MHz posee un reloj que envía
200.000.000 pulsos por segundo. Por lo general, la frecuencia de reloj es un
múltiplo de la frecuencia del sistema (FSB, Front-Side Bus o
Bus de la Parte Frontal), es decir, un múltiplo de la frecuencia de
la placa madre. Con cada pico de reloj, el procesador ejecuta una acción
que corresponde a su vez a una instrucción o bien a una parte de ella. La
medida CPI (Cycles Per Instruction o Ciclos por
Instrucción) representa el número promedio de ciclos de reloj necesarios para
que el microprocesador ejecute una instrucción. En consecuencia, la potencia
del microprocesador puede caracterizarse por el número de instrucciones por
segundo que es capaz de procesar. Los MIPS (millions of
instructions per second o millones de instrucciones por segundo) son las
unidades que se utilizan, y corresponden a la frecuencia del procesador
dividida por el número de CPI.
BUSES DEL
PROCESADOR
ü 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.
ü 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.
ü 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.
CONEXIÓN
CON EL EXTERIOR
Existen tres 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 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.
FABRICACIÓN
silicio, germanio, grafeno, molibdenita
 |
TIPOS DE
PROCESADORES
AMD
Ø Siglas de Advanced Micro Devices.
Ø Funciona bien para programas de oficina como Word, Wordperfect,
etc.
Ø Es el segundo proveedor de microprocesadores basados en
la arquitectura x86 y también uno de los más grandes fabricantes de
unidades de procesamiento gráfico.
TIPOS DE PROCESADORES AMD
SEMPRON
ü Centrándonos en las características de dicho procesador, cabe nombrar
que las versiones iniciales estaban basadas en el núcleo Thoroughbred/Thorton
del Athlon XP, con una caché de 256KB y un bus de 333 Mhz (FSB 166 Mhz).
ü La evolución del procesador Sempron fue el cambio de núcleo hacia el de
tipo Barton, del Athlon XP. Se veía así aumentada la caché a 512KB.
ü Estos Sempron basados en Athlon XP son compatibles con placas base con
zócalo de procesador Socket A (462 pines), actualmente reemplazado por Socket
754.
ü En resumen, este tipo de microprocesador sería el adecuado para destinar
a equipos personales de un precio reducido y que no pida demasiada potencia. Un
ordenador económico para tareas de ofimática y uso de Internet.
TURION
ü La principal característica de los procesadores Turion de la empresa AMD
es su bajo consumo.
ü Es una versión del AMD Athlon 64 destinado a portátiles y es la
respuesta de dicha empresa al Centrino de Intel.
ü Este procesador es compatible con el Socket 754 y dispone de 512 o 1024
KB de caché.
ü Las velocidades del procesador oscilan entre los 1,6 y los 2,4 GHz.
ü Por su bajo consumo es bueno para ordenadores portátiles.
OPTERON
ü El microprocesador de AMD, Opteron, cuenta entre sus virtudes con que es
capaz de ejecutar aplicaciones tanto de 64 bits como de 32 bits sin ninguna
penalización de velocidad.
ü Fue el primer microprocesador con arquitectura x86 que usó conjunto de
instrucciones AMD64. Su objetivo era el de competir con procesadores para
servidores, en el mismo segmento que el Intel Xeon.
ü Entre sus características se encuentra un controlador de memoria DDR
SDRAM (memoria RAM dinámica de acceso síncrono de tasa de datos simple), lo que
viene ser usual en la construcción de procesadores AMD, evitando así la
necesidad de un circuito auxiliar puente norte.
ü La segunda generación de estos procesadores cuenta con la capacidad para
actualizar a Cuádruples Núcleos.
ü Sería una buena opción para un servidor por su capacidad de funcionar
tanto en 64 como en 32 bits y en el que se ejecutase un Linux, pues dicen que
Opteron con Linux funciona mucho mejor que Xeon.
ü No lo usaría para un ordenador personal de poca actividad.
ü Los de tercera generación poseen 3 niveles de memoria caché.
ATHLON 64 X2 / PHENOM
ü Estos fueron
los primeros procesadores de AMD de 3 y 4 núcleos.
ü Rondan entre
los 2,2 y los 2,8GHz y es una buena opción para centros multimedia.
ü Athlon Sempron64
con socket AM2. La
alternativa teóricamente más económica, muy poco recomendable, con sólo 128 y
256 kB de caché y velocidades de 2800+ hasta 3600+. Son igual de caros que
los Athlon64 Socket 939 Venice del siguiente apartado y mucho
peores, por lo que comprarlos es tirar el dinero.
ü Athlon 64 con Socket 939: aquí tenemos hasta 4 cores:
o
Venice y Manchester.
En este caso recomendamos los primeros, que son algo más baratos y similares en
rendimiento que los segundos. Dentro de los Venice tenemos desde 3000+ hasta
3800+. Los Manchester son el modelo doble core pero con uno de ellos
desactivado. Al igual que los Venice, tienen 512 kB de caché.
o
Existen otras dos variantes con núcleos San
Diego y Toledo, ambos 3700+ y con 1024 kB de caché.
Son los mejores Athlon 64 de socket 939 con diferencia, pues tienen más memoria
caché, por lo que son los mejores athlon64 939.
ü Athlon 64
con Socket AM2. En este caso tenemos sólo un núcleo, Orleans,
con velocidades entre 3200+ y 3800+, con 512 kB de caché. No existen
diferencias importantes frente al Venice del Socket 939, salvo la intrínseca al
socket (como ya hemos comentado, memoria RAM DDR para el 939, DDR2 para el
AM2).
ü Athlon 64 X2
con Socket 939. Al igual que en los Intel, también tenemos
esta opción con doble core de AMD, es decir, dos micros en en el mismo espacio.
Tenemos dos núcleos:
o
Manchester, con velocidades de 3800+
hasta 4600+. Con 512 kB de caché por core. No son malos, pero tampoco los
mejores.
o
Toledo, con velocidades de 4400+
hasta 4800+. Con 1024 kB. Son los mejores doble core para socket 939.
ü Athlon 64 X2 con Socket AM2. Tenemos un núcleo, Windsor, con
velocidades desde 3600+ hasta 5200+, Ojo que tienen cachés de distintas
velocidades, entre 256 y 1025 kB. Por ejemplo, el 4200+ a 2,2 GHz y 512
kB, el 4400+ a 2,4 GHz y 1024 kB. Ambos van a la misma velocidad real y,
sólo por el aumento de caché, la velocidad "teórica" es mayor. Lo
mismo pasa con los dos modelos más exclusivos, el 5000+ a 2,6 GHz con 512 kB y
el 5200+ a 2,6 GHz con 1024 kB.
ü Athlon 64 FX-62 con Socket AM2. Es el más alto de gama
de AMD, doble core, 2'8 GHz de velocidad y 1024 kB de caché por
core. Es muy caro (más de 800 euros) y no va mucho más rápido
que un Athlon 64 X2 5200+ que cuesta la mitad. Una de sus ventajas es que tiene
desbloqueado el multiplicador y es muy apto para técnicas de overclocking
(forzar el micro a que funcione más rápido de su velocidad teórica). Por ello,
es recomendable sólo a usuarios expertos que, además, tengan o quieran gastarse
tal cifra de dinero en un micro.
INTEL
ü Siglas de Integrated Electronics Corporation.
ü La compañía es la creadora de la serie de procesadores x86, los
procesadores más comúnmente encontrados en la mayoría de las computadoras
personales.
ü Es la marca que más vende y la más conocida gracias a sus
procesadores Pentium. Tienen dos posibles sockets: 478 y 775. El primero de
ellos está pasado de moda y desapareciendo, así que nos centraremos en el
segundo. Actualmente distribuye, dentro del nuevo socket 775, los siguientes
modelos:
TIPOS DE PROCESADORES INTEL
CENTRINO
ü Con 2MB de
memoria caché L2, un bus de datos a 533 MHz, soporta memoria RAM DDR2 a 533
MHz.
ü Comenzó la
primera versión con nombre Sonoma para luego evolucionar a Centrino Duo,
basadas en CPU Core Duo y Core 2 Duo.
ü Este tipo de
procesador suele usarse mucho también en portátiles por su bajo consumo y se
enfrenta en el mercado con el Turion de AMD.
ü Este procesador
al ser diseñado para portátiles lo hace una muy buena opción, ya que AMD solo
adapta sus procesadores para hacerlos compatibles en portátiles.
XEON
ü Procesador de
Intel que se enfrenta con el Opteron de AMD.
ü Su fin
principal son los procesadores PC y Mac.
ü Frente a los
Opteron, éste sale ganando en compresión, aunque en los foros se discute mucho
sobre cual es mejor en prestaciones.
ü Intel
Celeron D, la gama baja y con un rendimiento muchísimo
peor de lo que se espera de los GHz que tienen, pues tienen muy poca memoria
caché para poder ser tan baratos. Además, son sólo de 32 bits.
Actualmente de 2'533 a 3'333 GHz. Hay de dos tipos, núcleo Prescott con 256 Kb
de caché y núcleo Cedar Mill, con 512 Kb. Los segundos son mejores.
ü Intel
Pentium 4, la gama media. Actualmente todos poseen
extensiones EMT 64, por lo que son micros de 64 bits. Es importante
que te des cuenta que ya no indican el nº de GHz, sino un modelo. Por tanto, es
muy importante que averigües la velocidad real del micro. Existen dos cores:
o
Prescott: de 531 / 3'0 GHz hasta 541 / 3'2 GHz, con
1024 kB de caché.
o
Cedar Mill: de 631 / 3'0 GHz hasta 661 / 3'6 GHz, con
2048 kB de caché. Es evidente que los segundos son mejores, los que empiezan
por "600".
ü Intel
Pentium D, la gama alta. Similares a los anteriores pero
de doble core. Es decir, que es como si estuvieras comprando dos
micros y los colocaras en el mismo espacio, duplicando (idealmente) el
rendimiento. Sólo se aprovechan al 100% si el software está optimizado, pero
son muy recomendables dada la facilidad con que permiten trabajar con varios
programas a la vez. Fíjate bien en los precios porque hayPentium D por
el mismo dinero que un Pentium 4 de los mismos GHz (de 3'2 a 3'6 GHz) por
lo que estarías comprando el doble por el mismo dinero. También son
micros de 64 bits. Existen dos cores:
o
Smithfield: 805 y 2'666
GHz. Sólo 1024 Kb de caché por core. Muy malos, dado que tienen sólo 533 MHz de
bus.
o
Presler: de 915 / 2'8 GHz
hasta 960 / 3'6 GHz. 2048 kB de caché por core y 800 MHz de bus. Uno de estos
es buena compra, así que asegúrate que empiece por "900".
ü Intel
Core 2 Duo, la gama más alta. También de doble
core y 64 bits, pero emplean una arquitectura nueva (arquitectura
core), que es la base para los futuros micros de 4 y 8 cores en adelante.
Aunque van a una velocidad de GHz menor, su rendimiento es muchísimo más alto
que los anteriores, por lo que son muchomás rápidos que los Pentium D. Existen
dos cores:
o
Allendale, E6300 / 1'866
GHz y E6400 / 2'133 GHZ, con 1024 kB de caché por core y 1066 MHz de bus. Son
buena compra, pero no son los mejores Core 2 Duo.
o
Conroe: E6600 / 2'4 GHz
y E6700 / 2'6 GHz, con 2048 kB de caché por core y 1066 MHz. Los más recomendables
si el prespuesto te lo pemite.
o
Conroe XE: X6800EE / 2'93
GHz, con 2048 kB de caché por core y 1066 MHz. La versión más extrema de
Intel. Actualmente el micro más rápido de Intel para ordenadores de
sobremesa (no servidores ni portátiles). Es caro (más de 1.000 euros) y
su rendimiento no es mucho mayor que el E6700 que cuesta la mitad.
ü Intel Core 2duo/quad/i7
o
Estos
procesadores son los más recientes que están en el mercado. Cuentan con varios
procesadores en su interior lo que los hace aumentar su potencia.
o
En el
caso del más reciente, el i7, tiene una velocidad de proceso de entre 2.66 y
3,2GHz y sobre 8MB de memoria caché.
o
Como
novedad de éste, Intel abandona su idea del FSB y se apunta al diseño AMD
implementando un controlador de memoria dentro del mismo procesador (i7
necesita un Socket nuevo).
o
Los
Core2Duo (Continuación de los Core Duo) (2 a 6 MB de caché)tienen una velocidad
de entre 1,6 y 3,33GHz y un FSB de entre 667 a 1333Mhz. Lo forman dos
procesadores. Los Quad están entre los 2,4 y 3,20Ghz y un FSB de entre 1066 y
1600MHz.
o
En
general, estos procesadores son para unidades con una cantidad grande de
procesos que llevar a cabo, así que tienen mucha utilidad en servidores o en
ordenadores para el tratamiento de contenido multimedia.
CYRIX
ü Cyrix fue
una empresa dedicada a la fabricación de microprocesadores que
comenzó a operar en 1988 como un proveedor de coprocesadores
matemáticos de alto rendimiento para sistemas286 y 386. La
compañía fue fundada por ex-empleados de Texas Instruments, con la que
mantuvo una larga pero difícil relación a lo largo de su historia.
ü El
fundador de Cyrix Jerry Rogers reclutó agresivamente a varios
ingenieros y los puso a trabajar juntos, logrando finalmente un pequeño pero
eficiente equipo de diseño de 30 personas.
ü Cyrix se
fusionó con National Semiconductor el 11 de noviembre de 1997, para
después ser vendida a VIA Technologies.
ü Aunque la
compañía tuvo una vida corta y su marca no ha sido usada activamente por su
dueño actual, la competencia de Cyrix con AMD creó el mercado de los
procesadores de bajo costo, que redujo de forma significativa el precio medio
del PC y que terminó obligando a Intel a lanzar su línea de
procesadores Celeron de bajo coste y a bajar rápidamente el precio de
sus procesadores más veloces para poder competir.
ü Además,
la adquisición de la propiedad intelectual y los acuerdos de Cyrix serían
usados por VIA para defenderse en sus batallas legales con Intel, incluso
después de que VIA Technologies dejase de usar la marca Cyrix.
RISC
ü Siglas de Reduced Instruction Set Computer, que significa
Ordenador de Conjunto de Instrucciones Reducidas.
ü Los procesadores con tecnología no poseen funciones avanzadas
conectadas en forma permanente.
ü Es por eso que los programas deben traducirse en instrucciones
sencillas, lo cual complica el desarrollo o hace necesaria la utilización de un
procesador más potente.
ü Posee un número bajo y longitud fija de instrucciones, bajo porcentaje
de ciclos por instrucción, no tiene operaciones de microcódigo, muchos
registros de propósito general, compilador optimizado. Su arquitectura permite
un cierto grado de paralelismo en su ejecución.
ü Este tipo de arquitectura tiene un costo de producción reducido si se lo
compara con los procesadores CISC.
ü Además, las instrucciones de naturaleza sencilla se ejecutan en un sólo
ciclo de reloj, lo cual acelera la ejecución del programa si se lo compara con
los procesadores CISC.
ü Para terminar, dichos procesadores pueden manejar múltiples
instrucciones en forma simultánea, procesándolas en paralelo.
CISC
ü Siglas de Complex Instruction Set Computer, que significa Ordenador de
Conjunto de Instrucciones Complejas.
ü Se refiere a la conexión permanente del procesador con las instrucciones
complejas, difíciles de crear a partir de las instrucciones de base.
ü Necesitan menos instrucciones para ejecutar una tarea. Además, el
formato de las instrucciones es bastante variable (es decir, hay bastantes
formatos).
ü El diseño hace que el procesador tenga que realizar constantes accesos a
memoria.
ü Posee un número grande y longitud variable de instrucciones, alto
porcentaje de ciclos por instrucción, operaciones de microcódigo, baja
optimización en el uso de registros.
ü La arquitectura CISC es especialmente popular en
procesadores de tipo 80x86.
ü Este tipo de arquitectura tiene un costo elevado a causa de las
funciones avanzadas impresas en la silicona.
ü Las instrucciones son de longitud diversa, y a veces requieren más de un
ciclo de reloj. Dado que los procesadores basados en la arquitectura CISC sólo
pueden procesar una instrucción a la vez, el tiempo de procesamiento es una
función del tamaño de la instrucción.
ü Tienen un repertorio con un número de instrucciones alto (200-300);
estas instrucciones además son más complejas que las de RISC, con lo que la
circuitería necesaria para decodificación y secuenciación también aumenta, y la
velocidad del proceso disminuye.
VLIM
ü Siglas de Very Long Instruction Word.
ü Emplean un conjunto de
instrucciones diseñadas "ad hoc" para explotar el paralelismo del
hardware que disponen en su interior.
ü Una instruccion VLIW es
empaquetada en una palabra muy larga por el compilador, incluyendo varias (de 4
a 8) instrucciones elementales.
ü Esta palabra larga se
corresponde con el formato adecuado para controlar en paralelo todas las
unidades funcionales. De tal manera que toda la instruccion larga equivale a
1-8 instrucciones elementales que se ejecutan simultaneamente.
ü En este tipo de
procesadores la complicación de buscar el paralelismo entre instrucciones y sus
dependencias se pasan al compilador. El inconveniente es que el compilador se
hace mas complejo.
