I.E CAP APV COMPUTACIÓN É INFORMÁTICA Practica IV: EL MICROPROCESADOR I. EL MICROPROCESADOR El microprocesador o CPU (Central Processing Unit) es el cerebro del computador. Es un Chips, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles ó millones de elementos llamados transistores, cuya combinación permiten realizar tareas determinadas. La función del Micro es similar a la del cerebro humano: piensa y resuelve problemas usando los programas almacenados en la Memoria RAM, tales como Windows , XP, Seven, Linux, etc. Y entrega la respuesta a través de los dispositivos indicados (monitor, impresora, etc.) 1. Partes de un Microprocesador a. El encapsulado: Es la que rodea a los circuitos del microprocesador, para darle consistencia é impedir su deterioro (oxidación por el aire) y permite el enlace con los conectores externos hacia el zócalo de la placa base. b.La memoria Caché: Una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en la siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo su tiempo de espera. Todos los micros “compatibles PC” desde el 486 poseen al menos la llamada caché interna de primer nivel ó L1; es decir, la que esta dentro del microprocesador encapsulada junto a él. c. El Coprocesador Matemático: llamada también FPU (Floating Point Unit, Unidad de Coma Flotante). Parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos. 2. Velocidad del Microprocesador Los micros modernos tienen dos velocidades: Velocidad interna: velocidad a la que el micro funciona internamente (200, 333, 450… Mhz) Velocidad externa ó del Bus: velocidad a la que se comunican el micro y la placa madre (33, 66,100, 133 Mhz) Existen 2 tipos de bus: bus de datos y bus de direcciones. Unidades de Velocidad Antonio TEZÉN IPANAQUÉ - 1 - Curso de Ensamblaje E-mail: [email protected])
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Practica IV: EL MICROPROCESADOR
I. EL MICROPROCESADOR
El microprocesador o CPU (Central Processing Unit) es el cerebro del computador. Es un Chips, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles ó millones de elementos llamados transistores, cuya combinación permiten realizar tareas determinadas.La función del Micro es similar a la del cerebro humano: piensa y resuelve problemas usando los programas almacenados en la Memoria RAM, tales como Windows , XP, Seven, Linux, etc. Y entrega la respuesta a través de los dispositivos indicados (monitor, impresora, etc.)
1. Partes de un Microprocesador
a. El encapsulado: Es la que rodea a los circuitos del microprocesador, para darle consistencia é impedir su deterioro (oxidación por el aire) y permite el enlace con los conectores externos hacia el zócalo de la placa base.
b. La memoria Caché: Una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en la siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo su tiempo de espera.Todos los micros “compatibles PC” desde el 486 poseen al menos la llamada caché interna de primer nivel ó L1; es decir, la que esta dentro del microprocesador encapsulada junto a él.
c. El Coprocesador Matemático: llamada también FPU (Floating Point Unit, Unidad de Coma Flotante). Parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos.
2. Velocidad del Microprocesador
Los micros modernos tienen dos velocidades:
Velocidad interna: velocidad a la que el micro funciona internamente (200, 333, 450… Mhz) Velocidad externa ó del Bus: velocidad a la que se comunican el micro y la placa madre (33, 66,100, 133
Mhz)Existen 2 tipos de bus: bus de datos y bus de direcciones.
Unidades de Velocidad
La velocidad del procesador se mide en Megahertzios (MHz) ó Gigahertzios (GHz)
a. EL HERTZ (Hz)
El Hertz (Hz) es una unidad de frecuencia, definida como un ciclo por segundo. 1 Hz = 1 ciclo por segundo:
MÚLTIPLOS DEL HERTZHertz 1 Ciclo/s
Kilo Hertz 1000 HzMega Hertz 1000 KHzGiga Hertz 1000 MHz
Los microprocesadores disponen de un reloj interno (CPU Clock), que proveen pulsos. Ante un pulso de reloj, se efectúa una determinada cantidad de trabajo. El reloj interno del microprocesador emite pulsos más de un millón de veces por segundo. Cada millón de pulsos por segundo representa un Mega Hertz.
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F = 1 / T
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Un microprocesador que disponga de un reloj interno de mayor velocidad, significará que las instrucciones se ejecutarán más rápidas y con mejor rendimiento.
Unidades de Almacenamiento de Información
a.BIT (Binary Digit)
Es un dígito simple de un número binario (0 = apagado, falso) (1=Encendido, verdadero).En el computador, un Bit físicamente es un transistor en una celda de memoria. Es un punto magnético (N, S) en un disco o en una cinta magnética. Es una muesca en un CD. Es una pulsación de alto o bajo voltaje a través de un circuito.
Señal Digital (0 y 5 V por ejemplo)
MÚLTIPLOS DE BITBit b
Kilo bit kbMega bit MbGiga bit Gb
b. BYTE
El BYTE es igual a 8 bits entonces se podría definir como un conjunto de 8 bits.
Cada carácter esta compuesto por 8 bits (1 Byte) por ejemplo:Ingrese al block de notas y digite su nombre. Dar nombre al archivo y guardarlo en mis Documentos del disco duro. Revise las propiedades de este archivo, observará que el Número de Caracteres = Nº de Bytes.
3. Evolución de los Microprocesadores : INTEL y AMD
La evolución de los procesadores Intel es como sigue:
Intel añade a sus procesadores el nombre “Pentium” para diferenciarse de sus competidores.24.Intel Pentium. 199325.Intel Pentium MMX.199426.Cyrix 6X86. 19927.Cyrix M-II 1994
9. AMD K5. 199310. AMD K6. 1994
6ª
Gen
erac
ión 28.Intel Pentium Pro. 1995
29.Intel Pentium II. 199630.Intel Pentium III. 199831.Intel Pentium Celeron. 1998
18. AMD Phenom. 200719. AMD Phenom II. 200820. AMD Athlon II. 200821. AMD Fusion. 2011.
a. INTEL PENTIUM
Microprocesador de 32 bits. Lanzado al mercado el 22 de marzo de 1993.
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Memoria cache de 8KB para instrucciones y otra para datos, procesador matemático y una unidad de administración de memoria, diseño superescalar y doble pipelining que permiten a este microprocesador ejecutar un máximo de dos instrucciones por ciclo.
Disponible en versiones de 60, 66, 75, 90, 100, 125, 133, 150, y 166 MHz. Está diseñado para conectarse con otro procesador Pentium (multiprocesamiento simétrico = SMP
- Symmetric Multiprocessing).
b. INTEL PENTIUM® PRO
Microprocesador de 32 bits. Lanzado al mercado el 1 de noviembre de 1995. Posee un bus de datos de 64 bits entre el procesador y la memoria cache interna. Presenta una arquitectura interna RISC, con un traductor CISC - RISC ejecución superescalar de 3 vías, técnicas
de ejecución dinámica (Dynamic Execution), así como presenta super pipelining. Posee una memoria cache secundaria dentro de la misma CPU Disponible en versiones de 150, 166, 180, y 200 MHz. El Pentium Pro está optimizado para ejecutar software a un nivel de 32 bits, y ejecuta el software de 16 bits más
lento que el Pentium original.
c. INTEL PENTIUM® II
Microprocesador de 32 bits. Lanzado al mercado el 7 de Mayo de 1997. Posee un bus de datos de 64 bits entre el procesador y la memoria cache interna.. Se caracteriza por su cartucho SEC (Single Edge Contact - contacto unilateral). Presenta la tecnología MMX (MultiMedia Extension) Disponible en versiones de 200, 233, 266 y 300 MHz. Presenta 57 nuevas instrucciones incorporadas, relacionadas con multimedia. Estas versiones requieren una potencia de suministro de 300 Watts.
Tecnología MMX
El procesador Pentium II incorpora la tecnología MMXTM de Intel - el mejoramiento más significativo de Intel a su arquitectura Intel en los últimos 10 años. La tecnología MMX mejora la compresión / descompresión de vídeo, manipulación de imágenes, criptografía y el procesamiento I/O - todas estas se usan hoy en día en una variedad de características de las suites de oficina y multimedia avanzados, comunicaciones e Internet.
d. INTEL PENTIUM XEON
Procesador Pentium II Xeon de 400 MHz, ofrece velocidad y confiabilidad Escalable hasta un máximo de 8 procesadores. Incorpora una memoria caché L2 de 512 KB a 1 MB. Soporte para memoria de 36 bits que permite a los sistemas operativos utilizar memoria por arriba de los 4 GB, lo
cual incrementa el rendimiento del sistema para aplicaciones con grandes exigencias de lectura y espacio de trabajo grande.
El procesador Pentium II Xeon incorpora una memoria del tipo EEPROM sin ningún tipo de información para que el sistema pueda registrar algunos datos o características.
La temperatura deteriora y daña a cualquier componente electrónico por la cual el microprocesador Pentium II Xeon tiene un circuito que lo protege en base a un diodo térmico instalado en el núcleo, supervisando continuamente la temperatura de núcleo y puede iniciar un apagado sin problemas del sistema antes de que ocurra algún daño.
e. INTEL PENTIUM® III
El procesador Pentium III lleva la informática cliente a nuevos niveles, resumiendose en tres áreas fundamentales: Rendimiento: Velocidades de reloj de hasta 800 MHz, Nuevas Prestaciones: 70 instrucciones nuevas hacen que una amplia gama de aplicaciones funcionen
más deprisa y aumentan el rendimiento de la red, del sistema operativo y de los controladores.
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Capacidad de Gestión: Con el número de serie del procesador y con Wired for Management se aumenta la seguridad del sistema, el seguimiento de activos y la capacidad de gestión global.
Viene este procesador Pentium III a 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750 y 800 MHz. y es desarrollado a partir de la microarquitectura P6 de Intel
Cache integrada (L2, 20 nivel) de 512 Kb, funcionando a la n-iitad de la velocidad interna del micro (como en el Pentium II).
32Kb de cache de Nivel 1 (L1) (como en el Pentium II) Nuevo cartucho SEC-2. (Single Edge Contact Cartridge II) 70 instrucciones nuevas del MMX2, incluyendo extensiones Streaming SIMD (Single Instrucción Múltiple Data)
para una mejor ejecución de los programas. Arquitectura de Memory streaming.
f. INTEL PENTIUM IV
EI procesador lntel® Pentium® IV maximiza el desempeño de las más avanzadas aplicaciones tales como video digital, juegos en línea y posee un diseño innovador capaz de aprovechar las ventajes de las tecnologías emergentes de la Web. Actualmente disponible a 1.30, 1.40, 1.50, 1.8, 2, 2.2, 2.4, 2.6, 2.8 y 3 Ghz, el procesador Intel Pentium 4 introduce la nueva generación de procesamiento con la arquitectura Intel® NetbKurstTM:
La tecnología Hyper Pipelined duplica el canal de ejecución a 20 etapas, mejorando significativamente el desempeño y la capacidad de frecuencia.
El mecanismo de rápida ejecución logra que la unidad Aritmética-lógica se ejecute dos veces más rápido que la frecuencia principal, resultando en una más alta ejecución de salida y reduciendo la Iatencia de ejecución.
El Bus de sistema de 400MHz, la Avanzada Ejecución Dinámica y el punto flotante mejorado procesan los datos eficientemente obteniendo una imagen de video y gráficos en 3D más realistas.
El procesador Intel Pentium 4 contiene una nueva tecnología de instrucción Level 1 avanzada (L1) - que brinda un desempeño de la memoriá cache mucho más alto y eficiente. Posee además cache de transferencia avanzada Level 2 de 256 KB, que brinda un mejor desempeño al sistema.
g. INTEL ITANIUM
Arquitectura ltanium: Es el primero de una familia de procesadores que ofrece más flexibilidad, opciones y mejor valor que las soluciones propietarias.
Especulación: El ltanium puede cargar instrucciones y datos al CPU antes de que sean actualmente necesitados o no si no lo son, haciendo que el procesador parezca de esta manera una caché. Presumiblemente, esta carga inicial se hace cuando el procesador está por otro lado en reposo. La ventaja que se gana por la especulación imita los efectos de la Iatencia de memoria permitiendo cargar los datos antes que se sean necesitados, y esto las prepara para el momento en que el procesador pueda usarlas.
Registros de monitorización de prestaciones: EI itanium contiene varios registros dedicados a la monitorización de las prestaciones de la CPU. tiene un número de instrucciones ejecutadas que pueden ser seguidas por software, haciendo posible al software de administración de sistemas pueda realizar escritura en tiempo real que puedan tener un impacto mínimo en las prestaciones del sistema.
Tres cachés : Dos cachés, L1 y L2, están integradas, es decir, que residen en la CPU. Una tercera, L3, reside en el encapsulado de 4MB.
Mejoras en la coma flotante: 10% está dedicado a la unidad de coma flotante (FPU). Se han incluido 128 registros de 32 bits.
Compatibilidad con el conjunto de instrucciones de 32 bits: Intel dice que el Itanium ofrece completa compatibilidad con los conjuntos de instrucciones de 32 bits existentes, lo cual debería significar que los programas escritos para las máquinas actuales deberían funcionar sin modificaciones. Lo que no está tan asumido, de todas formas, es que las aplicaciones de 32 bits correrán más rápido en el ltanium. De hecho, las indicaciones hacen parecer que funcionarán más despacio.
Procesador de 64 bits: El procesador puede acceder a 64 bits (8 bytes) de información a la vez.
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Tecnología Hyper- Threading: La tecnología Hyper-Threading es un diseño innovador de Intel que permite al software diseñado para múltiples hilos de ejecución (multi-threaded) procesar los hilos en paralelo dentro de cada procesador, lo que resulta en un incremento en la utilización de los recursos de ejecución del procesador. En otras palabras, es poner dos procesadores lógicos en una sola empaquetadura de procesador. Como resultado se obtiene una mejora aproximadamente 40% de utilización del procesador y un mayor nivel de procesamiento.
Cada procesador lógico responde a las interrupciones de manera independiente. El primer procesador lógico puede seguir un hilo de ejecución, mientras el segundo procesador lógico sigue otro hilo simultáneamente. Debido a que los dos hilos comparten los mismos recursos de ejecución, el segundo hilo puede usar los recursos que de otra manera estarían sin uso si solamente se ejecutara un hilo. Esto resulta en un incremento en la utilización de los recursos de ejecución dentro del procesador físico.
4. La Familia AMD
AMD K6-2
El AMD-K6-2 (nombre de código AMD-K6 3D), es un adelanto en el popular procesador AMD-K6. Es el primer procesador que ofrece la innovadora Tecnología 3DNow de AMD para proporcionar un mejor desempeño general que el del Pentium II. El procesador AMD-K6-2 cuenta con la tecnología superescalar MMXTM para el más avanzado desempeño bidimensional de multimedios y permite apoyo para que los buses de sistema de 100 MHz aceleren hasta en 50 por ciento el acceso al caché L2 y a la memoria principal, lo que proporciona un significativo aumento en el desempeño de los sistemas de PCs.
La Tecnología 3DNow Es la primera innovación a la arquitectura de los procesadores x86 que mejora significativamente el desempeño de los gráficos tridimensionales (3D) intensivos en punto flotante y de multimedia para las actuales y más populares computadoras personales compatibles con Microsoft Windows. Los beneficios de la Tecnología 3DNow son: el más avanzado desempeño 3D, imágenes y gráficos 3D más reales, sonido y vídeo de pantalla gigante, y la mejor experiencia en Internet.
El procesador ayuda al trabajo de la tarjeta aceleradora de video
ACTIVIDADES A DESARROLLAR
CONTESTE EN SU FOLDER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS
1. Describa las características y cualidades de los siguientes microprocesadores Intel:
a. I3
b. I5
c. I7
2. Describa las características y cualidades de los siguientes microprocesadores AMD:
d. Phenom
e. Fusion
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