Procesador

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TIPOS DE PROCESADORES

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Procesador

  1. 1.
  2. 2. <ul><li>De parte del grupo Intel</li></ul>Harry Alexander Torres S.<br />Baudilio Torres Pineda<br />Mauricio Meza Hernández<br />Juan Gabriel Salas<br />Anthony Meza valencia<br />Adela Córdoba Vivas<br />Procesadores<br />
  3. 3. Introducción.<br />El procesador (CPU, por Central Processing Unit o Unidad Central de Procesamiento), es por decirlo de alguna manera, el cerebro del ordenador. Permite el procesamiento de información numérica, es decir, información ingresada en formato binario, así como la ejecución de instrucciones almacenadas en la memoria. <br />
  4. 4. El procesador (denominado CPU, por Central Processing Unit – Unidad Central De Procesamiento) 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 &quot;picos&quot;. 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 de pulsos por segundo. Por lo general, la frecuencia de reloj es un múltiplo de la frecuencia del sistema (FSB, Front-Side Buso Bus de la Parte Frontal), es decir, un múltiplo de la frecuencia de la placa madre.<br />Funcionamiento<br />
  5. 5. 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&apos;533 a 3&apos;333 GHz. Hay de dos tipos, núcleo Prescott con 256 Kb de caché y núcleo Cedar Mill, con 512 Kb. Los segundos son mejores.<br />Procesadores & familia<br />INTEL<br />
  6. 6. 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: <br />Prescott: de 531 / 3&apos;0 GHz hasta 541 / 3&apos;2 GHz, con 1024 kB de caché <br />Cedar Mill: de 631 / 3&apos;0 GHz hasta 661 / 3&apos;6 GHz, con 2048 kB de caché. Es evidente que los segundos son mejores, los que empiezan por &quot;600“.<br />
  7. 7. 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 hay Pentium D por el mismo dinero que un Pentium 4 de los mismos GHz (de 3&apos;2 a 3&apos;6 GHz)  por lo que estarías comprando el doble por el mismo dinero. También son micros de 64 bits. Ejemplo: <br />Smithfield: 805 y 2&apos;666 GHz. Sólo 1024 Kb de caché por core. Muy malos, dado que tienen sólo 533 MHz de bus. <br />
  8. 8. Intel Pentium<br />MMX es un Conjunto de instrucciones SIMD diseñado por Intel e introducido en 1997 en sus microprocesadores Pentium MMX. Fue desarrollado a partir de un set introducido en el Intel i860. Ha sido soportado por la mayoría de fabricantes de micros x86 desde entonces. <br />Se ha presentado como un acrónimo de MultiMediaeXtension o MultipleMath o MatrixMatheXtension, pero oficialmente sólo es un juego de consonantes sin significado, usado con la única intención de poder poner cortapisas legales de marca registrada a los desarrollos de terceros que trataran de usarlo. MMX agregó 8 nuevos registros a la arquitectura, conocidos como MM0 al MM7 (en adelante llamados MMn). En realidad, estos nuevos registros son meros alias de los registros de la pila de la FPU x87. Por ello cualquier cosa que se haga con la pila de la FPU afecta a los registros MMX. A diferencia de la pila de coma flotante, los registros MMn son fijos en vez de relativos, por lo que pueden accederse aleatoriamente. Cada uno de los registros MMn es un número entero de 64 bits. Sin embargo, uno de los conceptos principales del juego de instrucciones MMX es el concepto del tipo de datos compactados (packed data types), que significa en lugar de usar el registro completo para un solo número entero de 64 bits (palabra cuádruple o quadword), se puede usar para almacenar dos enteros de 32 bits (palabra doble o doubleword), cuatro enteros de 16 bits (palabra o word) u ocho enteros de 8 bits (byte u octeto). <br />
  9. 9. El Pentium Pro es la sexta generación de arquitectura x86 de los microprocesadores de Intel, cuya meta era remplazar al Intel 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.<br />El Pentium Pro al principio tenía una caché desde 256 KB hasta 512 KB en el encapsulado, hasta la versión de 1MB introducida posteriormente. Todas las versiones eran caras, particularmente aquellas que tenían más de 256KB de caché<br />
  10. 10. 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. El Pentium II se comercializó en versiones que funcionaban a una frecuencia de reloj de entre 166 y 450 MHz. La velocidad de bus era originalmente de 66 MHz, pero en las versiones a partir de los 333 MHz se aumentó a 100 MHz.Poseía 32 KB de memoria caché de primer nivel repartida en 16 KB para datos y otros 16 KB para instrucciones. La caché de segundo nivel era de 512 KB y trabajaba a la mitad de la frecuencia del procesador, al contrario que en el Pentium Pro, que funcionaba a la misma frecuencia. <br />
  11. 11. El Pentium III es un microprocesador de arquitectura i686 fabricado por Intel; el cual es una modificación del Pentium Pro. Fue lanzado el 26 de febrero de 1999. Las primeras versiones eran muy similares al Pentium II, siendo la diferencia más importante la introducción de las instrucciones SSE. Al igual que con el Pentium II, existía una versión Celeron de bajo presupuesto y una versión Xeon para quienes necesitaban de gran poder de cómputo. Esta línea ha sido eventualmente reemplazada por el Pentium 4, aunque la línea Pentium M, para equipos portátiles, esta basada en el Pentium III. Existen tres versiones de Pentium III: Katmai, Coppermine y Tualatin. Producción: Desde 1999 hasta 2003 Fabricante: Intel Velocidad de CPU: 450 MHz a 1.4 GHz Velocidad de FSB: 100 MHz a 133 MHz Procesos: (Longitud de canal del MOSFET) 0.25 µm a 0.13 µm Conjunto de instrucciones: x86 (686) Microarquitectura: Intel P6 Sockets: * Slot 1 * Socket 370 Cores: * Katmai* Coppermine* Coppermine-T * Tualatin<br />
  12. 12. El procesador Intel Pentium Dual Core es parte de la familia de microprocesadores creados por la empresa Intel, que utilizan la tecnología de doble núcleo, y fue lanzado después de la serie de procesadores Pentium D y primeras ediciones del Core 2 Duo.<br />Posee una memoria de cache de 2° nivel de 1 MB (L2 Cache), un bus frontal de 533 MHz para equipos portátiles y 800 MHz para desktops. Tiene la posibilidad de trabajar a 64 bits.<br />Velocidad de CPU: 1.46 GHz a 2.20 GHz Velocidad de FSB: 533 MT/s a 800 MT/s Procesos: (Longitud de canal del MOSFET) 0.065 µm Conjunto de instrucciones: x86 Socket: LGA775<br />
  13. 13. Intel Core 2 Quad es una serie de procesadores de Intel con 4 núcleos, lanzados el 2 de Noviembre de 2006, asegurando ser un 65% más rápidos que los Core 2 Duo disponibles en ese entonces. Para poder crear este procesador se tuvo que incluir 2 núcleos Conroe bajo un mismo empaque y comunicarlos mediante el Bus del Sistema, para así totalizar 4 núcleos reales, a diferencia del AMD Phenom X4 que se jacta de ser un procesador monolítico. <br />Velocidad de CPU: 2.40 GHz a 3.20 GHz Velocidad de FSB: 1066 MT/s a 1600 MT/s Procesos: (Longitud de canal del MOSFET) 0.065 / 0.045 µm Conjunto de instrucciones: EM64T Microarquitectura: Intel CoreMicroarchitectureSockets: * LGA 775 * Socket P Cores: * Kentsfield* Yorkfield<br />
  14. 14. Procesadores para servidores<br />INTEL<br />
  15. 15. AMD<br />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.<br />ATHLON 64 CON SOCKET 939: aquí tenemos hasta 4 cores: 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.<br />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).<br />
  16. 16. AMD<br /> AMD64 con arquitectura de conexión directaMinimiza el coste de transición y maximiza las inversiones actuales. <br /><ul><li>Integra un controlador de memoria DDR2.
  17. 17. Aumenta el rendimiento de las aplicaciones al reducir drásticamente la latencia de memoria.
  18. 18. Escala el rendimiento y el ancho de banda de la memoria para satisfacer las necesidades informáticas.
  19. 19. La tecnología HyperTransport™ proporciona un máximo de ancho de banda por procesador, lo que reduce los cuellos de botella de E/S. </li></li></ul><li>1 Kilohercio khz 103 hz 1 000 hz <br />1 Megahercio mhz 106 hz 1 000 000 hz <br />1 Gigahercio ghz 109 hz 1 000 000 000 hz <br />1 Terahercio thz 1012 hz 1 000 000 000 000 hz <br />1 Petahercio phz 1015 hz 1 000 000 000 000 000 hz <br />1 Exahercio ehz 1018 Hz 1 000 000 000 000 000 000 Hz<br />Unidades de frecuencia<br />
  20. 20. Partes de un procesador<br />Las partes lógicas que componen un procesador son:<br /><ul><li>Unidad aritmética-lógica.
  21. 21. Registros de almacenamiento.
  22. 22. Unidad de control.
  23. 23. Unidad de ejecución.
  24. 24. Memoria caché.
  25. 25. Administración del BUS de datos.</li></li></ul><li> Una instrucción es una operación elemental que el procesador puede cumplir. Las cuales se almacenan en la memoria principal, esperando ser tratadas por el procesador. Las instrucciones poseen dos campos: <br />El código de operación: que representa la acción que el procesador debe ejecutar; <br />El código operando: que define los parámetros de la acción. El código operando depende a su vez de la operación. Puede tratarse tanto de información como de una dirección de memoria.<br />Unidad aritmético-lógica.<br />
  26. 26. Las instrucciones pueden agruparse en distintas categorías. A continuación presentamos algunas de las más importantes: <br />Acceso a Memoria: acceso a la memoria o transferencia de información entre registros. <br />Operaciones Aritméticas: operaciones tales como suma, resta, división o multiplicación. <br />Operaciones Lógicas: operaciones tales como Y, O, NO, NO EXCLUSIVO, etc. <br />Control: Controles de secuencia, conexiones condicionales, etc.<br />
  27. 27. Registros de almacenamiento<br /> Cuando el procesador ejecuta instrucciones, la información se almacena de forma temporal en pequeñas ubicaciones de memoria local de 8, 16, 32 o 64 bits, denominadas registros. Dependiendo del tipo de procesador, el número total de registros puede variar de 10 a varios cientos. <br />
  28. 28. Los registros más importantes son: <br />El registro acumulador (ACC), que almacena los resultados de las operaciones aritméticas y lógicas.<br />El registro de estado (PSW, Processor Estado: Word o Palabra de Estado del Procesador), que contiene los indicadores de estado del sistema (lleva dígitos, desbordamientos, errores etc.).<br />El registro de instrucción (RI), que contiene la instrucción que está siendo procesada actualmente.<br />El contador ordinal (OC o PC por Program Counter, Contador de Programa), que contiene la dirección de la siguiente instrucción a procesar.<br />El registro del búfer, que almacena información en forma temporal desde la memoria.<br />
  29. 29. Esta vincula la información entrante para luego decodificarla y enviarla a la unidad de ejecución la cual se compone de los siguientes elementos: <br />SECUENCIADOR: (o unidad lógica y de supervisión ), que sincroniza la ejecución de la instrucción con la velocidad de reloj. También envía señales de control: <br />CONTADOR ORDINAL: Es aquel que contiene la dirección de la instrucción que se está ejecutando actualmente; <br />REGISTRO DE INSTRUCCIÓN: Su función es preparar la instrucción siguiente. <br />Unidad De control<br />
  30. 30. <ul><li>Una unidad de ejecución (o unidad de procesamiento), cumple las tareas que le asigna la unidad de instrucción. La unidad de ejecución se compone de los siguientes elementos:
  31. 31. LA UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA (SE ESCRIBE ALU):Sirve para la ejecución de cálculos aritméticos básicos y funciones lógicas (Y, O, O EXCLUSIVO, etc.);
  32. 32. LA UNIDAD DE PUNTO FLOTANTE (SE ESCRIBE FPU): que ejecuta cálculos complejos parciales que la unidad aritmética lógica no puede realizar;
  33. 33. EL REGISTRO DE ESTADO: Se trata de unos registros de memoria en los que se deja constancia de algunas condiciones que se dieron en la última operación realizada y que habrán de ser tenidas en cuenta en operaciones posteriores.
  34. 34. EL REGISTRO ACUMULADOR: Este se encarga de hacer la reutilización de datos y procesos para acelerar los resultados.</li></ul>Unidad de ejecución<br />
  35. 35. Esta también conocida como memoria buffer) es una memoria rápida que permite reducir los tiempos de espera de las distintas informaciones almacenada en la RAM (Random Access Memory o Memoria de Acceso Aleatorio). En realidad, la memoriaprincipal del ordenador es más lenta que la del procesador. Existen, sin embargo, tipos de memoria que son mucho más rápidos, pero que tienen un costo más elevado. La solución consiste entonces, en incluir este tipo de memoria local próxima al procesador y en almacenar en forma temporal la información principal que se procesará en él. Los últimos modelos de ordenadores poseen muchos niveles distintos de memoria caché.<br />Memoria Cache<br />
  36. 36. LA MEMORIA CACHÉ NIVEL 1: (denominada L1 Cache, por Level 1 Cache) se encuentra integrada directamente al procesador. Se subdivide en dos partes: <br />La primera parte es la caché de instrucción, que contiene instrucciones de la RAM que fueron decodificadas durante su paso por las canalizaciones. <br />La segunda parte es la caché de información, que contiene información de la RAM, así como información utilizada recientemente durante el funcionamiento del procesador.<br />Niveles de la memoria cache<br />
  37. 37. LA MEMORIA CACHÉ NIVEL 2 :(denominada L2 Cache, por Level 2 Cache) se encuentra ubicada en la carcasa junto con el procesador (en el chip). La caché nivel 2 es un intermediario entre el procesador con su caché interna y la RAM. Se puede acceder más rápidamente que a la RAM, pero no tanto como a la caché nivel 1. <br />LA MEMORIA CACHÉ NIVEL 3: (denominada L3 Cache, por Level 3 Cache) se encuentra ubicada en la placa madre.<br />
  38. 38. La administración del bus (o unidad de entrada-salida) es aquella que se encarga de administrar el flujo de información entrante y saliente, y que se encuentra interconectado con el sistema, haciendo uso de los dispositivos o s cuales estén disponibles, y activos para su uso.<br />Administración del bus de datos<br />
  39. 39. Diagrama de componentes de la cpu<br />
  40. 40. Con el fin de procesar la información, el microprocesador posee un grupo de instrucciones, denominado &quot;conjunto de instrucciones&quot;, hecho posible gracias a los circuitos electrónicos. <br />transistor<br />ESTRUCTURA<br />Un transistor(es la contracción de los términos transferencia y resistor) es un componente electrónico semi-conductor que posee tres electrodos capaces de modificar la corriente que pasa a través suyo, utilizando uno de estos electrodos (denominado electrodo de control).<br />
  41. 41. <ul><li>LA ARQUITECTURA CISC (Complex Instruction Set Computer: Ordenador de Conjunto de Instrucciones Complejas) se refiere a la conexión permanente del procesador con las instrucciones complejas, difíciles de crear a partir de las instrucciones de base.
  42. 42. ARQUITECTURA RISC: Los procesadores con tecnología RISC (Reduced Instruction Set Computer, Ordenador de Conjunto de Instrucciones Reducidas) no poseen funciones avanzadas conectadas en forma permanente.
  43. 43. PROCESAMIENTO PARALELO: Consiste en la ejecución simultánea de instrucciones desde el mismo programa pero en diferentes procesadores.</li></ul>Otras arquitectura de procesadores<br />
  44. 44. CANALIZACIÓN: Se denomina canalización a la tecnología destinada a mejorar la velocidad de ejecución de instrucciones.<br />SUPERSCALING:Esta tecnología consiste en ubicar múltiples unidades de procesamiento en paralelo con el fin de procesar múltiples instrucciones por ciclo. <br />
  45. 45. Los procesadores multi-núcleo son un procesador que contiene dentro de su empaque a varios núcleos o &quot;cerebros&quot;. La mayoría de los procesadores son mono-núcleo, o sea tienen un solo cerebro. Mientras un procesador mono-núcleo tiene un solo cerebro para ejecutar procesos, un procesador multi-núcleo puede repartir los procesos entre sus varios cerebros para su posterior ejecución.<br />Lo bueno de esta creación de los procesadores multi nucleos es que ya con estos procesadores el computador trabaja a una velocidad mejor ya que el como tiene 2 o mas cerebros se reparten las funciones entre cada cerebro y no llegan al punto de sobrecalentamiento como los procesadores Pentium 4 de 3.2gb.<br />Procesadores mono nucleos y multi nucleos<br />

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