Tema 2 microprocesadores

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MICROPROCESADORES
ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Mgs. Diego M. Reina Haro
FACULTAD DE INFORMATICA
Y ELECTRONICA
ESCUELA DE INGENIERIA
SISTEMAS
en
ARQUITECTURADE COMPUTADORES
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INTRODUCCIÓN
Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema
operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta
instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel,
realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales
como: sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y
accesos a memoria.
El microprocesador (o
simplemente procesador) es
el circuito integrado central y más
complejo de un sistema
informático; a modo de ilustración,
se le suele llamar por analogía el
“cerebro” de un computador.
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INTRODUCCIÓN
El microprocesador está conectado generalmente
mediante un zócalo específico de la placa base de
la computadora; normalmente para su correcto y
estable funcionamiento, se le incorpora un sistema
de refrigeración que consta de un disipador de
calor fabricado en algún material de
alta conductividad térmica, como cobre o aluminio, y
de uno o más ventiladores (COOLER) que eliminan
el exceso del calor absorbido por el disipador.
Entre el disipador y la cápsula del microprocesador
usualmente se coloca pasta térmica para mejorar la
conductividad del calor. Existen otros métodos más
eficaces, como la refrigeración líquida o el uso
de células peltier para refrigeración extrema.
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Partes del
Microprocesador
MICROPROCESADORES
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Partes del Microprocesador
La Unidad Central de Procesamiento (CPU) es el cerebro del ordenador. Su
función es ejecutar programas almacenados en la memoria RAM tomando
sus instrucciones, examinándolas y luego ejecutándolas una tras otra. La
CPU se compone principalmente de 2 partes:
• Parte Lógica
• Parte Física
Parte Lógica
Registros.- Las instrucciones , comandos, ordenes, etc. son almacenadas
en los registros.
Decodificador.- Encargado de traducir o interpretar las instrucciones y los
transforma en datos.
Acumulador.- Recibe los datos que genera el decodificador y los almacena
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Multiplexor.- Con los resultados del ALU, se encarga de decidir si los datos
van a la memoria (en caso de que ya hayan sido usados) o de enviarlos al
contador de programas para indexarlo y ponerlo en memoria.
RAM.- Es un porción de memoria que posee todo microprocesador, cada
instrucción necesita un poco de memoria para poder ejecutarse,
generalmente a la memoria dentro de un procesador se la denomina
Memoria CACHE ó L1.
Unidad Aritmética Lógica - ALU.- Trabaja con los datos del acumulador,
realiza operaciones matemáticas y lógicas (lenguaje binario).
Parte Lógica

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Funcionamiento Lógica
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Parte Física
El encapsulado: Es lo que rodea a la oblea de silicio en
sí, para darle consistencia, impedir su deterioro (ejemplo
por oxidación) y permitir un enlace con los conectores
externos que lo acoplarán a su zócalo o a la placa base.
Zócalo: Es el lugar en donde se inserta el procesador,
efectuando una conexión entre el y el resto del equipo.
Cada familia de microprocesadores necesita un zócalo
distinto, por diferencias físicas entre marcas.
Pines: Son los conectores que permiten el contacto
entre el Mainboard y el microprocesador.
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Memoria Caché: Es la parte en donde se
almacenan datos que se usan muy frecuentemente,
con el motivo de evitar el tener que pedirlos
constantemente a la memoria principal, acelerando
el acceso a otros dispositivos externos de
almacenamiento, reduciendo así el tiempo de
espera. Esta memoria se comunica directamente
con la memoria principal, evitando el bus general,
así es más rápida.
Chipset: El "chipset" (conjunto de circuitos
integrados) es el conjunto (set) de chips que se
encarga de controlar determinadas funciones del
ordenador, como la forma en que trabajará el
microprocesador con la memoria o la caché, o el
control de puertos PCI, AGP, USB.
Parte Física
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Buses de Datos .- Es el camino por donde viajan los datos, es decir entre el
la ALU y el acumulador
Buses de Control.- Es el camino por donde viajan las instrucciones antes
de ser traducidas o interpretadas; entre los registros, el acumulador y la
ALU.
Buses de Dirección.- Es el camino por donde viajan los datos procesados
hacia la memoria RAM
Parte Física
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Funcionamiento del
Microprocesador
MICROPROCESADORES
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Funcionamiento del Microprocesador
El microprocesador es el cerebro de del equipo. Es el encargado de ejecutar
las aplicaciones, interactuar con el teclado, el ratón, etc. Su funcionamiento,
se puede ver, de forma esquemática y simplificada dividido en los siguientes
pasos:
1. Lee una instrucción. Los programas están compuestos de instrucciones y datos. Las
primeras indican al procesador que tareas deben de realizarse sobre los segundos.
Una instrucción por ejemplo, es la suma de A más B, donde tanto A como B son datos.
Por lo tanto el primer paso consiste en leer esa instrucción (decodifican)
2. Lee los datos asociados a esa instrucción. Una vez leída la instrucción, y analizados los
datos que se van a procesar, estos son leídos de la memoria. Siguiendo con el ejemplo
anterior, A y B serían leídos de la memoria. Dependiendo de la instrucción estos pueden
o no estar en memoria. (esto lo decide el multiplexor)
3. Procesa la información ALU y se escribe en memoria los datos. Se realiza la
operación. Dependiendo de la instrucción, el resultado puede ser escrito en memoria, o
quedar almacenado dentro del procesador, en un registro del mismo para un posterior
uso.
4. Se pasa a la siguiente instrucción. Lo normal es pasar a la siguiente instrucción. Pero
no todas son iguales y puede que alguna cambie el flujo del programa. Por ejemplo, una
puede decidir que se repitan las anteriores instrucciones hasta que no se cumpla una
determinada condición.

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Unidades de Medida
del Microprocesador
MICROPROCESADORES
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Unidades de Medidas
Cuanto hablamos de microprocesadores siempre se asocian unidades de
medida para hacer referencia a las velocidades a las capacidades de
almacenamiento, por tanto es necesario aclarar las unidades de medida con
las que se pueden encontrar al tratar de microproesadores.
Byte (B)
Constituye una unidad de medida que indica la cantidad de datos informáticos
existentes; es decir es un valor de medida cuantificable respecto al tamaño de
datos.
Un byte esta conformado por 8 bits y que recibe el tratamiento de 1 unidad y
que constituye el mínimo elemento de memoria direccionable de una
computadora.
El bit es la unidad básica de medida y contempla solo 2 posibles valores 1 o 0
(binario).
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B
B
B
B
B
B
B
B
Unidades de Medidas
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Hercio (Hz)
El, hertzio o hertz, es la unidad de frecuencia del Sistema Internacional de
Unidades. Indica la velocidad de propagación de las ondas
electromagnéticas.
Es un valor que cuantifica la velocidad de frecuencia de onda o propagación
de onda en campos electromagnéticos.
1 Hercio equivale al numero de vibraciones de una onda en un determinado
tiempo numero de ondas/segundos = Hz.
“1 Hercio equivale a decir a que algo sucede, algo se mueve, algo
vibra en 1 solo segundo.”
Un reloj de pared tiene 3 manillas, hora, minuto y segundo.
Tómenos atención a la manilla que mide los segundo; esa
manilla funciona a 1 Hz; (se mueve, oscila, vibra, cambia cada
1 segundo). Como podemos notar los ciclos de un reloj están
asociados a los ciclos de funcionamiento de cualquier objeto
que se mida en Hz.
Unidades de Medidas
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Si, algo sucede , vibra , oscila en 2 ocasiones en 1 segundo, diríamos que
es igual a 2 Hz, y si sucede 3 eventos en 1 segundo 3 Hz……y así
sucesivamente.
Fijémonos en esta tabla de unidades de Hz. y
preguntemos que significa cuando alguien nos
dice que un procesador trabaja a 3GHz.
3 X 1GHz.
3 X 10 Hz.
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3 X 1.000.000.000 Hz.
3.000.000.000 Hz.
Esto significa, que el procesador puede hacer
3.000.000.000 operaciones por segundo (una brutalidad
no?) como el reloj de pared puede mover una aguja cada
1 segundo, este procesador, puede mover 3.000.000.000
agujas por segundo, o hacer 3.000.000.000 operaciones
matemáticas o algebraicas en un segundo.
Unidades de Medidas
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HISTORIA
MICROPROCESADORES

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HISTOTRIA
Hasta los primeros años de la década de 1970 los diferentes componentes
electrónicos que formaban un procesador no podían ser un único circuito
integrado, era necesario utilizar dos o tres "chips" para hacer una CPU (uno
era el "ALU" - Arithmetical Logic Unit, el otro la " control Unit", el otro el
" Register Bank", etc..).
En 1971 la compañía INTEL consiguió por primera vez poner todos los
transistores que constituían un procesador sobre un único circuito integrado,
el"4004 "', así nacía el microprocesador.
Los principales fabricantes de microprocesadores a través de la historia han
sido: INTEL, AMD, MOTOROLA, IBM
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HISTOTRIA
AÑO INTEL AMD
1971 4004 -
1972 8008 -
1974 8080 -
1978 8086,8088
1982 80286 Am286
1985 80386 Am386
1989 80486 Am486
1991 - AM x86
1993 Pentium -
1995 Pentium Pro -
1996 - AMD K5
1997 Pentium II AMD K6 , K6-2
1998 Pentium II Xeon -
1999 Celeron * AMD Athlon K7
(Classic y
Thunderbird)
AÑO INTEL AMD
1999 Pentium III -
1999 Pentium III Xeon -
2000 Pentium IV -
2001 - AMD Athlon XP
2004 - AMD Athlon 64
2006 Core Duo AMD Turion
2007 Core 2 Duo AMD Phenom
2008 - AMD Phenom II y Athlon II
2009 Core i3 -
2010 Core i5, Core i7 -
2011 Core Sandy
Bridge
AMD FUSION
2012 Core Ivy Bridge Bodcat
2013 Core Haswell Bulldozer
2014 Core i9 Vishera
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HISTOTRIA
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Defina 3 partes lógicas del procesador y explique para que sirven.
Cuál es la cantidad total de Hz. a la que trabaja un procesador cuyas
especificaciones menciona que tiene 2,5MHz.
Mencione el nombre de 4 empresas fabricantes de procesadores, a
través de toda la historia.
1GigaByte en medidas cuantificables respecto al tamaño, a cuanto
equivale en valor binario (xy) y en valor decimal (xy):.
Describa como es el funcionamiento de un procesador (pasos)
LECCIÓN
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ARQUITECURA DE
CONSTRUCCION DE
PROCESADORES
CISC vs. RISC
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Una de las primeras decisiones a la hora de diseñar un microprocesador es
decidir cual será su conjunto de instrucciones. La decisión es trascendente
por dos razones;
Primero, el conjunto de instrucciones decide el diseño físico del
microprocesador.
Segundo, cualquier operación que deba ejecutarse en el microprocesador
deberá poder ser descrita en términos de un lenguaje que atienda las
instrucciones.
Frente a esta cuestión caben dos filosofías de
diseño; procesadores denominadas CISC y procesadores
denominadas RISC.
ARQUITECURA DE CONSTRUCCION DE PROCESADORES
CISC vs. RISC

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MICROPROCESADORES
ARQUITECTURA CISC
CISC: Computadoras con un Conjunto de Instrucciones Complejas
Complex Instruction Set Computer
La tecnología CISC (Complex Instruction Set Computer) nació de la mano de
Intel, en 1972 del primer microchip que permitiría el nacimiento de
la informática personal “Intel 8080”, primer chip capaz de procesar 8 bits
(1 byte), suficiente para representar números y letras; y con la posibilidad
de colocar todos los circuitos en un solo chip.
Los procesadores CISC son capaces de ejecutar varios centenares de
instrucciones complejas diferentes, siendo extremadamente versátil
(adaptarse con rapidez).
La arquitectura CISC se usa principalmente en las computadoras
personales
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• Gran cantidad de instrucciones
• Instrucciones complejas
• Gran cantidad de modos de direccionamiento
• Soporta gran cantidad de tipos de datos
• Implementación de instrucciones de alto nivel lo más directamente
posible.
• Reducción del tiempo de ejecución de instrucciones complejas por medio
de implementación directa en hardware
• Compatibilidad con miembros anteriores de la familia
• Microarquitectura más compleja
• Instrucciones de longitud variable
MICROPROCESADORES
ARQUITECTURA CISC
CARACTERISTICAS DE CISC
EJEMPLOS CISC
INTEL (INTegrated Electronics) : 8080-8086-80-8088..celeron, Pentium II, Pentium III, Pentium IV.
AMD (Advanced Micro Devices) - Duron, Athlon.
MOTOROLA : 68000, 68010, 68020, 68030, 6840.
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VENTAJAS
•Reduce la dificultad de crear compiladores (incluye compilador).
•Permite reducir el costo total del sistema.
•Reduce los costos de creación de software.
•Mejora la compactación de código.
•Facilita la depuración de errores
MICROPROCESADORES
ARQUITECTURA CISC
DESVENTAJAS
• Poco uso de las instrucciones y direccionamientos complejos
• Poco aprovechamiento de parte de los compiladores: no es fácil
encontrar la mejor instrucción para ejecutar una tarea
• Baja densidad de código
• Accesos a memoria disminuyen velocidad de ejecución (buses/distancia)
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MICROPROCESADORES
ARQUITECTURA CISC
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MICROPROCESADORES
ARQUITECTURA RISC
RISC: Computadoras con un Conjunto de Instrucciones Reducido
Reduced Instruction Set Computer.
RISC es una filosofía de diseño de CPU para computadoras que está a
favor de conjuntos de instrucciones pequeñas y simples que toman menor
tiempo para ejecutarse.
La Arquitectura RICS, nación en 1985 gracias a la necesidad de atender a
los Lenguajes de Programación, capaz de procesar procesar 32 bits ( *64 bits),
RISC fue la arquitectura que acuño el nombre de los procesadores
predecesores a ellos, como: CISC.
La arquitectura RISC se usa principalmente en las computadoras de
servicio dedicado (SERVIDORES,WORKSTATION)
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MICROPROCESADORES
ARQUITECTURA RISC
• Arquitectura de carga/almacenamiento, con pocos modos de
direccionamiento.
• Gran numero de Registros de uso general, cuya utilización se
optimiza en el compilador.
• Repertorio de instrucciones limitado, sencillo y con formato fijo.
• Especial énfasis en la segmentación y unidad de control.
CARACTERISTICAS DE RISC
EJEMPLOS RISC
• MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) palms, PlayStation,
Nintendo 64. (IBM internationalmachine business, INTEL, AMD)
• SPARC (Scalable Processor ARChitecture) empresa ROSS.
• ARM (Advanced RISC Machine) – Europa -32 bits - PDA, tabletas, Teléfono
inteligente, teléfonos móviles, videoconsolas portátiles, calculadoras, reproductores
digitales de música y medios (fotos, vídeos, etc.),

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VENTAJAS
• Se incrementa la velocidad debido a un conjunto menor de
instrucciones y mas simples.
• Hardware mas simple, tamaño mas pequeño (oblea reducida)
• Reduce los costos de creación de software.
• Ciclo de diseños mas corto, posibilidad de actualización
constante(versiones), mas barato.
• El espacio sobrante en la capsula es cubierto por una
memoria interna (caché, L1…).
• Menor consumo de potencia.
DESVENTAJAS
• Excesiva dependencia de en la efectividad del compilador.
• Depuración difícil de debido a pocas instrucciones.
• Necesidad de mas memoria para satisfacer la velocidad.
• Mayor numero de líneas de código. (x instrucción)
• Incompatibilidad con arquitecturas anteriores.
MICROPROCESADORES
ARQUITECTURA RISC
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MICROPROCESADORES
ARQUITECTURA RISC
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MICROPROCESADORES
CIS VS. RISC
instrucciones
instrucciones
instrucciones
instrucciones
instrucciones
instrucciones
instrucciones
instrucciones
instrucciones
instrucciones
instrucciones
instrucciones
instrucciones
D
E
C
O
D
I
F
I
C
A
D
O
R
microinstrucciones
microinstrucciones
microinstrucciones
microinstrucciones
microinstrucciones
microinstrucciones
microinstrucciones
ALU
LOAD
STORE
ESTRUCTURA
DE
RESULTADOS
RAM
WRITE_HEX PROC
PUSH CX ;
PUSH DX
MOV DH, DL
MOV CX, 4
SHR DL, CX
CALL WRITE_HEX_DIGIT
MOV DL, DH ;
AND DL, 0Fh ;
CALL WRITE_HEX_DIGIT ;
POP DX
POP CX
RET
WRITE_HEX ENDP
COMPILADORES
DEPURADORES
1 CICLO 2 CICLO 3 CICLO 4 CICLO 6 CICLO
PROCESADOR CON ARQUITECURA
CISC
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MICROPROCESADORES
CIS VS. RISC
instrucciones
instrucciones
instrucciones
instrucciones
instrucciones
D
E
C
O
D
.
ALU
LOAD
STORE
ESTRUCTURA
DE
RESULTADOS
CACHE
RAM
1 CICLO 2 CICLO 3 CICLO
D
E
C
O
D
.
WRITE_HEX PROC
PUSH CX ;
PUSH DX
MOV DH, DL
MOV CX, 4
SHR DL, CX
MOV DL, DH ;
AND DL, 0Fh ;
MOV DH, DL
MOV CX, 4
SHR DL, CX
MOV DL, DH ;
AND DL, 0Fh ;
MOV DH, DL
MOV CX, 4
SHR DL, CX
MOV DL, DH ;
AND DL, 0Fh ;
MOV DH, DL
MOV CX, 4
SHR DL, CX
MOV DL, DH ;
AND DL, 0Fh ;
CALL WRITE_HEX_DIGIT ;
POP DX
POP CX
RET
WRITE_HEX ENDP
PROCESADOR CON ARQUITECURA
RISC
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A cuantos Bytes trabajan los Procesadores RISC.?
Empresas que trabajaban con la Arquitectura RISC.?
Que Arquitectura de Procesadores utilizaban los computadores
WorkStation y Porque?
Que significan las siguientes siglas:
AMD, INTEL, SPARC, ARM
Que función cumplen los Compiladores y Depuradores?
LECCIÓN
Page  36
MULTIPROCESADOR

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Se denomina multiprocesador a un equipo de
computo que cuenta con dos o
más microprocesadores. Cada procesador
tiene sus propios recursos físicos y lógicos
como cache, buses internos, ALU, registros,
etc.
Como es lógico este tipo de equipos tienen la
capacidad de atender mas instrucciones, sin
embargo presentan una desventaja debido a que
los procesadores existentes hacen uso de la
misma memoria principal (RAM).
Así como los S.O. realizan una multitarea (multi-tasking); permiten a varios
procesos (Task) hacer uso de un mismo CPU. Los procesadores realizan
una tarea similar para cada instrucción o llamado comúnmente hilos
(Threads) en donde cada hilo es organizado para ser llevado a la Memoria
Principal de forma que ninguno interfiera con el otro (multi-threaded)
MICROPROCESADORES
MULTIPROCESADOR
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MICROPROCESADORES
MULTIPROCESADOR
MULTIPROCESAMEINTO LOGICO - HyperThread (HT)
El multiprocesamiento lógico, consiste en simular a varios
microprocesadores dentro de un mismo chip. A esta
tecnología se le llama Hyperthread ó Hyperthreading y
ofrece al sistema operativo el doble de núcleos de los que
se tiene físicamente.
INTEL fuel la empresas original en ofrecer este tipo de
procesadores (Pentium IV HT), para conseguir esto se
duplica ciertos bloques, en concreto algunos registros,
pero sin llegar a crear un duplicado perfecto.
Los S.O y los programas verán dos núcleos donde sólo hay
uno. De esta forma, ciertas aplicaciones, aquellas diseñadas
para trabajar con varios de ellos al mismo tiempo,
conseguirán aumentar su rendimiento. Intel sólo duplica algunos
registros para ser capaz
de eliminar bloqueos.
AMD trata de acelerar
todas las aplicaciones
multinúcleo.
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El procesamiento en paralelo es la división de una aplicación en varias
partes para que sean ejecutadas a la vez por diferentes unidades de
ejecución.
El procesamiento en paralelo se utiliza en Computación Paralela y la
Computación Distribuida.
MICROPROCESADORES
MULTIPROCESADOR
MULTIPROCESAMEINTO LOGICO – EN PARALELO
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MICROPROCESADORES
MULTIPROCESADOR
• Considere 2 ó mas procesadores físicos en donde
cada procesador cumple una tarea específica.
Existe un procesador maestro (master) donde se
ejecuta el sistema operativo y los demás
procesadores esclavos (slave) esperan que el
maestro les de instrucciones. “relación maestro-
esclavo.”
• El procesador maestro tiene el control total de la
Memoria Principal y planifica el trabajo de los
procesadores esclavos.
• La gran desventaja es que al haber solo una copia
del sistema operativo en un solo procesador
(maestro) cuando este procesador falla todo el
sistema falla
MULTIPROCESAMEINTO FÍSICO - ASIMETRICO (AMP)
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MICROPROCESADORES
MULTIPROCESADOR
Los sistemas SMP (2 ó +), permiten que cualquier
procesador trabaje en cualquier instrucción y en
cualquier lugar de la memoria principal.
Poseen un condicionamiento de que cada instrucción
no este en ejecución en dos o más procesadores al
mismo tiempo. (sistema operativo.)
Los sistemas SMP puede mover fácilmente tareas
entre los procesadores para equilibrar la carga de
trabajo de manera eficiente.
La principal desventaja es la posibilidad de saturación
de los buses del sistema a la Memoria Principal.. Por
esta razón una arquitectura SMP difícilmente puede
escalar más allá de algunas decenas de
procesadores.
MULTIPROCESAMEINTO FÍSICO – SIMETRICO(SMP)
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MICROPROCESADORES
MULTIPROCESADOR

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PROCESAMIENTO
MULTINUCLEO
Page  44
MICROPROCESADORES
MULTINUCLEO
El procesamiento multinúcleo se da cuando un procesador combina dos o
más microprocesadores independientes (núcleo) en un solo paquete (chip
de silicio), a menudo un solocircuito integrado.
Típicamente cada núcleo (core) consiste de todos los componentes de un
procesador independiente e incluye memoria cache de nivel 1, nivel 2 y, en
algunos casos, nivel 3.
Estos procesadores de varios núcleos se unen con un canal de alta
velocidad (buses) y comparten la carga de trabajo general entre ellos. En
caso de que uno falle el otro se hace cargo.
Page  45
PROCESADORES MULTINÚCLEO - INTEL
MICROPROCESADORES
MULTINUCLEO
Pentium D (2005)
2 procesadores Pentium 4 sin HT, con caché L1(1 MB) compartida, , 2.80GHz
Pentium Extreme Edition (2005)
Conformados por dos procesadores Pentium 4 con HT , Caché L2(2 MB)
independiente, 3.20GHz
El computador veía 4 procesadores: 2 físicos y 2 lógicos.
Core Duo (2006)
Es una versión para los portátiles, 2 procesadores, caché L1 (2MB) compartida, 2,33 GHz.
Core 2 Duo (2006)
PC, Portátiles y Servidores, caché L2 (6MB) compartida, 2,33 GHz.
Core 2 QUAD (2006)
4 procesadores, caché L2 (12MB) compartida, 3,2 GHz, 32, 64 bits
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PROCESADORES MULTINÚCLEO - INTEL
MICROPROCESADORES
MULTINUCLEO
Core 2 EXTREME (2007)
PC, 4 procesadores, caché L2 (4 MB) compartida, 2,93 GHz, Gestión de Energía (Juegos+) 32, 64 bits
Core i3 (2010)
2 procesadores físicos, 2 núcleo virtuales, caché L2 (3 MB) compartida, 3.5 GHz, 32 y 64
bits (gráficos HD)
Core i5 (2011)
4 procesadores físicos, 1 núcleo virtuales, caché L2(6 MB), 2,90 Hz 32 y 64 bits .
Core i7 (2012)
4 procesadores físico, 4 núcleo virtuales, caché L3 (10 MB) , 3,6- 3,8 Hz, 64 bits
Core i9 (???)
xxxxxxxxxxxxxxxxx
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PROCESADORES MULTINÚCLEO - ADM
Opteron X2
8 procesadores, 3GHz, L3 (12 MB), 64 Bits
MICROPROCESADORES
MULTINUCLEO
Turion x2
Portátiles, 2 procesadores, 2,2 MHz, L2 (1MB), 64 Bits
Athlon
PC, 2 Procesadores, 2,4 GHz, L2 (1 MB), 64 bits
Page  48
LECCIÓN
¿De que componente Químico están hechos los microprocesadores ?
Como se llamaba el primer procesador de Intel y en que año apareció .
Que significan las siglas RISC y CISC
¿Cuáles es la diferencia entre Multiprocesamiento Físico y Lógico?
¿Explique que es Memoria Compartida, Memoria Local, Memoria
Principal?

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Procesadores
32 bits - 64 bits
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Procesadores (32 bits - 64 bits)
Una de las preguntas que suelen formular quienes tienen que cambiar
una computadora o hacer instalaciones o actualizaciones a su
sistema operativo o software de usuario, es acerca del tipo de arquitectura
con la que corre internamente su equipamiento. Seguramente hemos oído
hablar sobre si un procesador o versión del sistema operativo es de 32 ó
64 bits, pero lamentablemente estos números no significan nada para
nosotros.
Como primera medida, es necesario destacar que la terminología “PC de
32 o 64 bits” hace referencia tanto a la arquitectura del procesador
como al sistema operativo , es decir ambas cosas van de la mano, por lo
menos en la mayoría de los casos.
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Procesadores (32 bits - 64 bits)
N° Bits Representación
Binaria
Total de Números a Representar
1 21 2
2 22 4
3 23 8
4 24 16
5 25 32
… … …
8 28 256
16 28 65,536
32 232 4,294,967,296
64 264 18,446,744,073,709,552,000
El uso de mas bits permite mejorar la capacidad del Hardware en una
PC, especialmente la memoria Principal (RAM).
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PROCESADORES
• Un procesador de 32 bits puede controlar un máximo de 4 GB de
memoria RAM.
• 32 bits, admite, números enteros, decimales, punto flotantes,
caracteres, cadenas de caracteres, manejo de negativos y positivos,
cálculos matemáticos, gráficas en movimiento, imágenes 3D (juegos),
video, audio.
• 32 bits, equivales a manejar un total de 4,294,967,296 valores
• Esta tecnología permitió la aparición de la multitarea
• La mayoría de Sistemas Operativos están contemplados para manejar
32 bits (Windows: 95, 98,Me, 2000, XP, Vista, Seven, 8; Linux: Red
Hat, Mandriva, Devian, Fedora, Ubuntu, Kubuntu )
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PROCESADORES
Ventajas
Compatibilidad software
Compatibilidad Hardware
Grandes cálculos (imágenes 3D, video Digital)
Útil para Lenguajes de Programación
Juegos 3D.
Desventajas
Capacidad máxima de RAM - 4GB.
No soportan Sistemas Operativos 64 bits
Contagió común de Virus (32 bits)
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PROCESADORES
• Un procesador de 64 bits puede controlar un máximo de 128 GB (real)
y hasta 16 ExaBytes (teoría) memoria RAM .
• 64 bits, equivale a manejar un total de 18,446,744,073,709,552,000
valores.
• Los microprocesadores de 64 bits han existido en los
superordenadores, servidores y estaciones de trabajo basadas en
RISC desde mediados de los años 1990. En 2003 empezaron a ser
introducidos masivamente en los ordenadores personales.
• Las limitaciones físicas hacen muy poco probable que se vaya a
necesitar soporte para los 16 exabytes de capacidad total. (Apple 32 GB)

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PROCESADORES
Ventajas
Admite Video Full-HD
Edición de Video, Audio, Imágenes alta velocidad
Mínimo ataque de virus.
Reconoce software de 32 bits (instalar)
Admite memoria RAM superior 4GB.
Juegos 3D-HD
Lenguajes de Programación – Quinta Generación
Desventajas
Incompatibilidad en ciertas versiones de software.
Necesidad de Hardware mas rápido.(RAM en teoría)
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Supongamos que un procesador de 32 bits es una carretera de cuatro
carriles donde los autos (Datos/instrucciones, comandos) corren a 100 Km/h.
Un procesador de 64 bits con esos mismos autos (Datos/instrucciones, comandos)
correrían a la misma velocidad pero ahora en una autopista de ocho
carriles, con lo que podrían transitar más autos (Datos/instrucciones, comandos.) Esto
significa que pueden trabajar el doble de información en el mismo ciclo de
reloj (un hertz), pueden acceder a mayor capacidad de memoria y procesar
archivos más grandes.
PROCESADORES Analogía
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PROCESADORES EMPRESA N° Bits
4004 intel 4 bits
8080 intel 8 bits
8086 intel 16 bits
80386 - Pentium pro,
I, II, III, IV, Celeron,
Core, Dual Core
intel 32 bits
Itanium, Pentium D,
Extreme; Xeon, Core
2 Duo, Quad, i3, i5
,i7
intel 64 bits
AMx86 AMD 32 bits
K6-K6II AMD 32 bits
Athlon AMD 32, 64 Bits.
Phenom AMD 64 Bits
Fusion AMD 64 bits
PROCESADORES (32 bits - 64 bits)
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Buses del
Procesador
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¿QUÉ ES UN BUS?
Un bus es un camino ó una trayectoria común a través de la cual pueden
viajar los datos dentro de una computadora: esta trayectoria se emplea para
comunicaciones y puede establecerse entre dos ó más elementos de la
computadora.
Un microprocesador tiene buses como:
-Buses de Datos .- Es el camino por donde viajan los datos, es decir entre el la ALU y el
acumulador
-Buses de Control.- Es el camino por donde viajan las instrucciones antes de ser traducidas o
interpretadas; entre los registros, el acumulador y la ALU.
-Buses de Dirección.- Es el camino por donde viajan los datos procesados hacia la memoria
RAM .
Una PC tiene muchas clases de buses como:
- Bus del procesador
- Bus de direcciones
- Bus de memoria
- Bus E/S
B U S E S
PROCESADORES
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La finalidad del bus del procesador es la de obtener información hacia y
desde la CPU a la mayor velocidad posible, este bus opera a una
frecuencia mucho más rápida que cualquier otro bus en su sistema; aquí
no existe ningún cuello de botella. El bus consiste de circuitos eléctricos
para datos, direcciones y para fines de control.
El bus del procesador opera a la misma velocidad de reloj (internamente)
no así en forma externa. Esto puede resultar engañoso, ya que la
mayoría de las CPU’s actuales operan internamente a una velocidad
superior a como la hacen en forma externa.
Por ejemplo, un sistema Pentium III de 1 GHZ (1000 MHZ) tiene una CPU
operando de manera interna a 1000 MHZ, pero externamente sólo a 133
MHZ. La velocidad real del procesador es algún múltiplo (1.5x, 2x, 2.5x,
3.5x, …. 7.5x, etc.) del bus del procesador.
B U S E S
PROCESADORES

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La mayoría de los buses están basados en conductores metálicos por los
cuales se trasmiten señales eléctricas que son enviadas y recibidas con la
ayuda de integrados que poseen una interfaz del bus y se encargan de
manejar las señales y entregarlas como datos útiles. Las señales
digitales que se trasmiten son de datos, de direcciones o señales de
control.
Datos
Control
Dirección
La velocidad es una variable crítica de todos los procesadores. La
velocidad del bus determina el número de bits de información que el
procesador puede enviar. El ancho de banda afecta directamente la
velocidad de una computadora así como la mayor cantidad de
información que la misma puede procesar en un momento dado.
B U S E S
PROCESADORES
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La velocidad del procesador es la velocidad a la que procesan las
instrucciones o datos (bus interno) que provienen de la memoria. La
velocidad del bus de datos(bus externo) es la velocidad efectiva a la que se
distribuyen los datos provenientes del procesador hacia la memoria u otros
dispositivos.
Los buses actuales para los microprocesadores son comúnmente de
800MHz en adelante para la mayoría de microprocesadores en el mercado
y llegan aproximadamente hasta 1600MHZ (Intel), 2600MHz (AMD) (actualmente).
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PROCESADORES
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Los procesadores Intel Celeron y Celeron Dual, y los Pentium Dual: tienen
velocidades que oscilan entre los 1.6Ghz y los 2.8GHz con un bus de 800MHz.
Pentium Extreme de 3.20 GHz de velocidad tiene bus de 1066MHz.
Los procesadores Intel Core 2, Dual y Quad core. Poseen velocidades de reloj de
entre los 1.6 y los 3.2 GHz y un bus de 1066 a 1333MHz.
La familia de "Core i" de intel los de la gama i5 y i7, Poseen velocidades desde
los 2.6GHz hasta los 3.33GHz y Bus de Datos de 1066, 1333 o 1600MHz.
Los procesadores AMD, Athlon, Athlon X2, tienen Velocidades de reloj de entre
1.8 hasta 3.2GHz y un bus de datos de 800 MHz a 1000MHz.
Los procesadores AMD, Athlon 64, Athlon II X2, Phenom, Phenom II tienen
velocidades de reloj de entre 2.2 y 3.0GHz, con bus de 1200MHz 1600MHZ y
hasta 2600MHz.
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PROCESADORES
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Caché de
Procesador
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PROCESADORES
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El sistema de memoria en realidad se refiere a varios elementos. El más
alejado del microprocesador y por lo tanto más lento y grande es el disco
duro; en este los datos e instrucciones se almacenan incluso cuando el
equipo está apagado.
Al producirse el encendido, pasan a la memoria RAM aquellos programas
que ejecutas y los datos que necesites en cada momento donde finalmente
son leídos por el procesador.
Por desgracia, la memoria RAM es un dispositivo independiente y se
necesita tiempo para acceder a ella. (retraso en nanosegundos).
La cache es la respuesta al problema de rendimiento del sistema de
memoria. Es muy pequeña y esta incluida en el interior del micro. Su
función es sencilla, conseguir que los datos más usados estén lo más cerca
del procesador para ser accedidos muy rápido.
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PROCESADORES
C A C H É
La memoria cache, es una memoria interna que esta dentro de
microprocesador, se denomina memoria local (respecto al procesador).
La función más importante de la memoria cache es acelerar las lecturas y
escrituras del procesador al sistema de memoria principal permitiendo
ejecutar todas tus aplicaciones de una manera mucho más fluida.
Se organiza en niveles L1, L2 y L3, de menor a mayor tamaño según lo
alejada que esté del micro, si el procesador necesita un dato de la memoria
se comprueba si este se encuentra en el primer nivel. En caso de no
encontrarlo, se busca en el segundo nivel y si no en el tercero.
En comparación con la memoria RAM, la cache de algunos micros de nivel
tres, es unas mil veces más pequeña. Por suerte, los programas suelen
realizar muchas operaciones sobre los mismos datos y por lo tanto se
consiguen grandes mejoras al usar esta técnica.

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PROCESADORES
C A C H É
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PROCESADORES
C A C H É
Cache Interna.- Es una memoria que esta dentro del procesador
(actualmente), conocidas como L1, L2; los primeros mainboard tenían
memorias fijas pegadas a la placa como soporte a RAM principal.
Cache Externa.- Es una memoria fuera del procesador generalmente es
la L3, no es escalable debido a que es fija y esta pegada al mainboard
(intel).
Cache de Disco.- se aloja en memoria RAM estándar, destinada a
contener los datos de disco que probablemente sean necesitados en un
futuro próximo y los que deben ser escritos ,esto permite ahorrar
nanosegundos de velocidad al momento de acceder a datos.
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Cache Virtual.- Memoria que esta en el Disco Duro, y contempla el
ultimo recurso para mejorar la velocidad de procesos, generalmente se
usa cuando las otras memorias se agotan; la desventaja es que consume
espacio en disco duro (re-lentiza el computador pero evita el fallo del
sistema)
Cache de Flash o ReadyBoost.- consiste en utilizar memorias flash
(tarjetas SD, memorias USB, discos solidos y similares) como espacio
para almacenar datos temporales, este tipo de memorias son más
veloces que un disco duro tradicional, esto no es un reemplazo para
más RAM, pues la velocidad de escritura / lectura es muy inferior , se
recomienda usar esta técnica para equipos cuya memoria principal sea
menor a 1GB.
PROCESADORES
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Realizar el resumen de esta unidad
Enviar por la plataforma virtual
ACTIVIDAD
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Page  72
Copyright 2015
GRACIAS
SISTEMAS

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Page  73
MICROPROCESADORES
ANEXO
Lista de procesadores con imágenes (HISTORIA):
http://es.slideshare.net/paatriciags/tabla-microprocesadores

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