Microprocesador ::::... http://simplementeleymebamba.blogspot.com/

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  • 1. MICROPROCESADOR
    Prof. ERNESTO VELÁSQUEZ ALARCÓN
  • 2. Arquitectura RISC vs CISC
    Arquitectura RISC (ReducedInstruction Set Computer).
    Plantea un conjunto reducido de instrucciones, buscando reducir el número de ciclos de reloj de ejecución por cada una de ellas, haciéndolas simples y evitando instrucciones complejas. Se descarga la responsabilidad de construir programas eficientes al software, al compilador.
    Ejm. Procesadores Alpha, el Power PC (Motorola/IBM)
    Arquitectura CISC (ComplexInstructionSet Computer).
    Basado en un amplio repertorio de instrucciones. Se aumenta la potencia del microprocesador a costa de aumentar el tamaño de las instrucciones, y por tanto el número de ciclos de reloj que precisan para ejecutarse. Eso sí, los programas verán reducido el número de instrucciones máquina que precisan para ser ejecutados por el microprocesador.
    Ejm. Los procesadores de Intel y AMD son puramente CISC
  • 3. CLK
    Interrupciones
    RESET
    DMA
    R / W
    ARQUITECTURA VON-NEUMANN
    (P CISC “ComplexInstruction Set Computer”)
    EXTERIOR
    ALIMENTACIÓN
    CPU
    MEMORIA
    ROM
    (Programa)
    MEMORIA
    RAM
    (Datos)
    Entrada /
    Salida
    MAPA DE
    MEMORIA
    MAPA E/S
    RELOJ
    16 = 64K
    20 = 1M
    24 = 16M
    32 = 4G
    DIRECCIONES
    DATOS
    BUSES
    8
    16
    32
    64
    CONTROL
  • 4. Muy pocas instrucciones: p.e. 64
    8 bits
    6 bits
    INSTRUCCIÓN
    DATO INMEDIATO
    ARQUITECTURA HARVARD
    (P RISC “ReducedInstruction Set Computer”)
    BUS DATOS PROGRAMA
    14
    EXTERIOR
    ALIMENTACIÓN
    CPU
    MEMORIA
    ROM
    (Programa)
    MEMORIA
    RAM
    (Datos)
    Entrada /
    Salida
    RELOJ
    DIRECCIONES
    DATOS
    BUSES
    CONTROL
  • 5. ¿Qué es un microprocesador?
    Un microprocesador o CPU es el componente de un ordenador encargado de procesar los datos de entrada y salida. El tipo y la velocidad del microprocesador son uno de los factores más importantes del comportamiento global del ordenador.
    Partes internas del Microprocesador
    El encapsulado: Es el envoltorio de todo enlace del interior, mediante conectores (patillas), al zócalo de la placa base.
    Unidad Aritmético-Lógica (ALU):Es donde se efectúan las operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación y división) y lógicas.
    La memoria caché: una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a mano ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera.
    Registros:Los registros son celdas de memoria en donde queda almacenado un dato temporalmente.
    Reloj del sistema:es un circuito oscilador o cristal de cuarzo, que oscila varios millones de veces por segundo.
  • 6.
  • 7. Importancia de la Memoria Caché L1 L2
  • 8. Caché de 1er nivel (L1):Esta caché está integrada en el núcleo del procesador, trabajando a la misma velocidad. La cantidad de memoria caché L1 varía de un procesador a otro, estando normalmente entra los 64KB y los 256KB. Se divide en dos partes, una para instrucciones y otra para datos.
    Caché de 2º nivel (L2): Integrada también en el procesador, aunque no directamente en el núcleo de este, tiene las mismas ventajas que la caché L1, aunque es algo más lenta que esta. La caché L2 suele ser mayor que la caché L1, pudiendo llegar a superar los 2MB.
  • 9. EVOLUCIÓN
    DE LOS P
    INTEL
    ITALIUM
    XEÓN
    PENTIUM IV
  • 10. Los Microprocesadores actuales tienen dos velocidades:
    • Velocidad interna. Es la velocidad de funcionamiento y procesamiento interno.
    • 11. Velocidad externa. También llamada Velocidad del Bus o FSB y es la velocidad a la que se comunica el micro y la placa base. En realidad es la velocidad de funcionamiento de la placa base.
    • 12. La relación entre estas dos velocidades es el Factor Multiplicador y es la cifra por la que se multiplica la velocidad externa o de la placa base (FSB) para dar la interna o del micro. Este se puede ajustar en la placa por puentes o mediante el setup de la bios.
    • 13. Overcloking. Método para subir la velocidad del micro por encima de la nominal de fabricación.
  • El Microprocesador. FSB
    • La velocidad del “Front Side Bus" o FSB es la velocidad a la cual la CPU se comunica con la memoria RAM y el Chipset Norte de la placa base.
    • 14. El FSB está asociado al ChipSet y a la memoria RAM del sistema.
    • 15. Las velocidades más habituales han sido y son las de 100, 266, 333, 400, 533, 800 y 1066 Mhz.
  • Datos Técnicos del Microprocesador
    Memoria caché L2
    Fabricante
    Modelo
    Velocidad Externa
    Velocidad Interna
  • 16. TECNOLOGÍAS EN MICROPROCESADORES
    SMM (Administrador de Energía)
    Es una tecnología creada por INTEL que consiste que los microprocesadores creado para equipos portátiles (Laptops) tengan un menor consumo de energía y de esa forma la batería del equipo puede tener un mayor tiempo de funcionamiento.
    SuperscalarExecution (Ejecución Superescalar)
    Consiste en la ejecución de múltiples instrucciones a la vez. Esta tecnología aparece con los Microprocesadores Pentium y dispone de un mayor rendimiento que los 486. Esta tecnología se mantiene hasta en los nuevos diseños de CPU.
  • 17. TECNOLOGÍAS EN MICROPROCESADORES
    Tecnología MMX
    Originalmente llamado Extensión Multimedia y consiste en la capacidad de los microprocesadores para trabajar con los datos de Video, Audio, Imágenes. Esta tecnología aparece en la segunda versión de CPUs Pentium llamado Pentium MMX, que contiene 57 nuevas instrucciones para trabajo multimedia. El MMX consiste en 2 partes principales de la arquitectura del Microprocesador. Una para trabajar con los datos simples de procesamiento sin ser perjudicados por el procesamiento MMX y otra para trabajar exclusivamente con los datos MMX, también llamado datos SIMD (Single Instruction, Multiple Data).
  • 18. TECNOLOGÍAS EN MICROPROCESADORES
    SSE, SSE2, y SSE3
    Es la actualización de la tecnología MMX y aparecieron en febrero de 1999 con el microprocesador Pentium III.
    El SSE incluye 70 nuevas instrucciones para trabajar con Audio y Video, además de las instrucciones MMX tradicionales.
    El SSE también para cálculos de la Unidad de Punto Flotante.
    El SSE2 aparece en el año 2000 con los Microprocesadores Pentium 4 e incluye 144 nuevas instrucciones SIMD.
    El SSE3 aparece en el 2004 con los nuevos diseños Pentium 4 e incluye 13 nuevas instrucciones SIMD para decodificación de video y complemento matemático. El SSE ofrece alta resolución de video, alta capacidad con software gráfico, decodificación multimedia, etc.
  • 19. TECNOLOGÍAS EN MICROPROCESADORES
    3DNow!, Enhanced 3DNow!, y Professional 3DNow!
    Fue introducida originalmente por AMD y es una tecnología alterna a las instrucciones SSE de Intel.
    DynamicExecution (Ejecución Dinámica)
    Se implemento en la sexta generación de Microprocesadores y cosiste en la habilitación del Microprocesador para trabajar con mayor cantidad de datos en paralelo.
    Dual Independent Bus Architecture (Arquitectura DIB)
    Fue implentado en la sexta generación de Microprocesador y que que consiste el el acceso al FSB y a al canal de comunicación con la memoria L2 al mismo tiempo y en forma independiente como si se tratase de buses únicos.
  • 20. TECNOLOGÍAS EN MICROPROCESADORES
    Hyper-ThreadingTechnology (Tecnología HT)
    Con esta tecnología un procesador Físico, se convierte en 2 procesadores virtuales, de esta forma un sistema hace tal tratamiento aumentando el rendimiento del sistema de cómputo. Fue diseñado para sistemas de Servidores, pero luego se implemento en CPUs Pentium 4 con frecuencia de FSB de 800 MHz (2.4 GHz hasta 3.8 GHz), como también en los micros Pentium 4 Extreme Edition y los Dual-Core Extreme Edition.
  • 21. TECNOLOGÍAS EN MICROPROCESADORES
    La tecnología HyperTransport
    Es una conexión punto a punto de alta velocidad y baja latencia, diseñada para aumentar la velocidad de las comunicaciones entre los circuitos integrados en computadoras, servidores, sistemas integrados, equipos de redes y telecomunicaciones hasta en 48 veces más que los sistemas existentes.
    La tecnología HyperTransport ayuda a reducir el número de buses en un sistema, lo que puede disminuir los cuellos de botella y posibilitar que los microprocesadores más rápidos de la actualidad utilicen la memoria de manera más eficiente en sistemas más sofisticados.
  • 22. INSTALACIÓN DE UN MICROPROCESADOR
    La colocación del microprocesador es una operación que si bien es muy fácil, también es muy delicada, por lo que debemos hacerla con muchísimo cuidado.
    Actualmente existen dos tipos diferentes de socket.
    Para socket LGA775
    Para socket AM2
  • 23. Instalación de un Microprocesador en socket LGA775
    En primer lugar quitamos las protecciones del zócalo de la placa base y abrimos este.
    A continuación hacemos lo mismo con el microprocesador, sacándolo de su estuche y quitando las alfombrillas de protección. Colocamos el microprocesador dentro del zócalo haciendo coincidir las muescas y cerramos en el zócalo con la palanquita que tiene, asegurando esta en su soporte.
  • 24. Instalación de un Microprocesador en socket LGA775
    Luego de haber sido insertado en el socket se procede a colocar el disipador, cuya superficie de contacto deba de estar completamente limpia para su instalacion sobre el microprocesador
  • 25. Instalación de un Microprocesador en socket LGA775
    Disipador con Pasta Térmica
    Pasta Térmica en jeringas
    En el disipador se verifica que este limpio, o si trae consigo “pasta térmica”, de no tenerlo se procederá a echar pasta térmica en el microprocesador
  • 26. Instalación de un Microprocesador en socket LGA775
    Se procede a echar la pasta térmica sobre el microprocesador.
    Microprocesador con pasta térmica.
  • 27. Instalación de un Microprocesador en socket LGA775
    Visto lo anterior, ponemos el disipador sobre el microprocesador haciendo coincidir los enganches y apretamos estos hacia abajo hasta que escuchemos un clic, que indica que ha quedado enganchado. Debemos apretar estos enganches en cruz (1 - 4 - 2 - 3) para no forzar ni el disipador ni el microprocesador.
  • 28. Instalación de un Microprocesador en socket LGA775
    Una vez enganchado, comprobamos que ha quedado bien sujeto y conectamos el cable del ventilador en su conector, marcado en la placa base como CPU_FAN. Estos conectores pueden ser de 3 o de 4 pines, pero siempre vienen señalados los tres que debemos conectar. El cuarto es solo de control y no es imprescindible, por lo que se pueden poner tanto ventiladores con 3 pines en conectores con 4 como ventiladores con 4 pines en conectores con 3 pines.
  • 29. Instalación de un Microprocesador AMD en socket AM2
    Los microprocesadores de AMD, de momento, siguen empleando los tradicionales pines. Este sistema ha sido el empleado por todos hasta que INTEL sacó contactos en su LGA775. Este sistema no es mejor ni peor, solo algo más delicados de manipular por la posibilidad de doblar o romper un pines.
  • 30. Instalación de un Microprocesador AMD en socket AM2
    Colocado el microprocesador, procedemos a la colocación del disipador. Los disipadores para AM2 y 939 tienen un enganche bastante robusto, con una palanca de fijación.
  • 31. Instalación del disipador sobre el P AMD
    Dos disipadores para zócalos del tipo anterior, en los que los enganches del disipador están en el propio zócalo. Podemos observar la muesca para ayudarnos con el destornillador.
  • 32. Instalación del disipador sobre el P AMD
    Dos disipadores para zócalos del tipo anterior, en los que los enganches del disipador están en el propio zócalo. Podemos observar la muesca para ayudarnos con el destornillador.
  • 33. Refrigeración de Microprocesadores
    • Sistemas de refrigeración.
    • 34. Disipadores.
    • 35. Control de la velocidad del ventilador.
    • 36. La pasta térmica.
  • Sistemas de refrigeración
    El componente que más potencia disipa y que, por tanto, necesita mejor refrigeración es el microprocesador. El aumento de la frecuencia de funcionamiento y del número de núcleos de los procesadores modernos conlleva un aumento de potencia y de calor producido, agravado en los casos de aumento del voltaje que se les suministra con fines de overclocking. Para conseguir evacuar una cantidad tan grande de calor concentrado en un solo chip se utilizan diversos métodos dependiendo de las necesidades de cada caso en particular: refrigeración por aire, líquida, por cambio de fase...
  • 37. Disipadores
    Los disipadores de calor pueden ser pasivos, compuestos por un bloque de cobre o aluminio en contacto con la cápsula del microprocesador para recibir el calor que éste produce y por unas aletas que aumentan la superficie de contacto del disipador con el aire y por lo tanto facilitan la transferencia del calor absorbido por el disipador hacia el aire circundante. Este tipo de radiador sin ventilador es totalmente silencioso, pero en ciertas ocasiones, resulta inutilizable porque se requerirían unas dimensiones excesivas de las aletas para conseguir disipar la gran cantidad de calor producido.
    Cuando se necesita aumentar la capacidad de evacuación de calor de un disipador, la solución más utilizada es el acoplamiento de un ventilador que produzca una circulación de aire por los espacios entre las aletas lo suficientemente rápida como para aumentar la transmisión de calor al aire. A mayor caudal de aire producido por el ventilador, menor temperatura del microprocesador pero también mayor nivel de ruido producido.
  • 38. Modelos de Disipadores para Pentium II y III
  • 39. El zócalo del Microprocesador
    Al elegir el disipador para un microprocesador, hay que tener en cuenta que el tipo de anclaje del disipador a la placa base depende del zócalo del microprocesador, de los que existen varios tipos actualmente, como:
    • El socket 775 que utilizan los Pentium 4.
    • 40. Los socket 754, 939, 940 y AM2 que emplean los Athlon 64.
    • 41. El socket 771 que usan los Xeon.
    • 42. Los socket F y M2  para los Opteron.
    • 43. El socket S1 de los Athlon 64 Mobile.
    • 44. El PAC418 de los Itanium.
    • 45. El PAC611 de los Itanium 2.
  • Control de la velocidad del ventilador
    Como la potencia disipada por el microprocesador varía según las tareas que realiza, puede reducirse el ruido que produce el ventilador cuando el ordenador no realiza cálculos intensivos disminuyendo la velocidad de giro del ventilador, lo que puede conseguirse variando la tensión de alimentación o mediante el control PWM, que consiste en enviarle una señal de control capaz de hacer variar su velocidad a través de un cable colocado al efecto, con lo cual, los ventiladores que aceptan control PWM disponen de cuatro cables: dos para su alimentación con corriente continua, un tercero por el que emiten una señal tacométrica y el cuarto cable por el que reciben la señal PWM de control de la velocidad de rotación.
  • 46. La pasta térmica
    La transmisión del calor desde la cápsula del microprocesador a la base del disipador se realiza por contacto directo, por lo que cuanto más perfecto sea dicho contacto, mayor será la transmisión de calor. Si las superficies de la cápsula y la base del disipador fueran perfectamente planas, la transmisión de calor sería casi perfecta, pero como en la práctica el acabado de esas superficies dista mucho de ser perfecto, se utilizan pastas termoconductoras para rellenar los posibles huecos que separan dichas superficies y mejorar de esta forma la transmisión del calor. 
  • 47. Dispositivos refrigerantes para  p INTEL y AMD
  • 48. Temperatura de algunos procesadores INTEL y AMD
    900Mhz - 51.0W - 90ºC - 45ºC 950Mhz - 53.1W - 90ºC - 45ºC 1000Mhz - 55.1W - 90ºC - 45ºC 1100Mhz - 60.3W - 90ºC - 45ºC 1133Mhz - 62.1W - 90ºC - 45ºC 1200Mhz - 65.7W - 95ºC - 50ºC 1266Mhz - 66.9W - 95ºC - 50ºC 1300Mhz - 68.3W - 95ºC - 50ºC 1333Mhz - 69.8W - 95ºC - 50ºC 1400Mhz - 72.1W - 95ºC - 50ºC
    AHTLON 64
    3000+ - 89W - 70ºC - 35ºC 3200+ - 89W - 70ºC - 35ºC 3400+ - 89W - 70ºC - 35ºC 3500+ - 89W - 70ºC - 35ºC 3700+ - 89W - 70ºC - 35ºC 3800+ - 89W - 70ºC - 35ºC 4000+ - 89W - 70ºC - 35ºC
    1.30Ghz - 48.9W - 69ºC - 34ºC 1.40Ghz - 51.8W - 70ºC - 35ºC 1.50Ghz - 54.7W - 72ºC - 36ºC 1.75V: 1.30GHz - 51.6W - 70ºC - 35ºC 1.40GHz - 54.7W - 72ºC - 35ºC 1.50GHz - 57.8W - 73ºC - 35ºC 1.60GHz - 61.0W - 75ºC - 40ºC 1.70GHz - 64.0W - 76ºC - 40ºC 1.80GHz - 66.7W - 78ºC - 40ºC 1.90GHz - 69.2W - 73ºC - 35ºC 2.00GHz - 71.8W - 74ºC - 35ºC
    LGA 775
    3.20Ghz - 84W - 67.7ºC - 35ºC 3.40Ghz - 115W - 72.8ºC - 36ºC 3.60Ghz - 115W - 72.8ºC - 36ºC 3.80Ghz - 115W - 72.8ºC - 36ºC
  • 49. FIN
    Prof. Ernesto Velásquez Alarcón