MICROPROCESADORES Intel vs AMD INTRODUCCION El microprocesador es la parte de la computadora diseñada para llevar acabo o ejecutar los programas. Ejecuta instrucciones.
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MICROPROCESADORES Intel vs AMD 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. Microprocesador El microprocesador es un circuito integrado que contiene todos los 4 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. Ejemplo Microprocesador Uno de los actuales microprocesadores de 64 bits y doble núcleo, un 5 AMD Athlon 64 X2 3600. Historia 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 procesador. 6 Historia (cont.) Entre estas evoluciones podemos destacar estos hitos: ENIAC (Electronic Numeric Integrator And Calculator) Fue un computador con 7 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. Ejemplos Microprocesadores Intel 4004 Motorola 68000 8 Zilog Z80 Intel 80486DX2 Avances 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. 9 Evolución del microprocesador 1971: Intel 4004. Nota: Fue el primer microprocesador 10 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 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 Intel 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. 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. 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. 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 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 . 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. 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. 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 diferente. Normalmente estaban diseñados para ser empleados en placas base que no soportaban el microprocesador equivalente de forma directa. 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. 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. 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. 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; 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) 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. 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. 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. 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. AMD AMD Antecedentes AMD ¿Qué nos ofrece AMD? 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. AMD Opteron AMD Opteron de Segunda Generación AMD Opteron 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 AMD Opteron de Tercera Generación AMD Opteron 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 Arquitectura Direct Connect Cuenta con: Tecnología HyperTransport. Controlador de memoria integrado. AMD Opteron 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 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 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 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 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 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 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 Test SPECjbb®2005 AMD Opteron Test SPECweb®2005 AMD Opteron Test SPEC Power Performance y Power Consumption AMD Opteron Test SPEC punto flotante y punto fijo Referencias 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/eses/Processors/ProductInformation/0,,30_118_8825,00.html http://www.amd.com/usen/Corporate/VirtualPressRoom/0,,51_104_543_15008~119768,00.html http://www.amd.com/opteronperformance