EL MICROPROCESADOR Dictado por: Ing. Carlos Alcalá Helguero Consultas: alcala@ucbcba.edu.bo

Microprocesadores Una aproximación a los Principales Fabricantes Intel, AMD, y Cyrix Aspectos Principales a Considerar en un Microprocesador Caracteristicas (ALU, FPU) Encapsulamiento (Package) Core voltage (Voltage del nucleo) Front side bus clock speed Internal clock speed (Frecuencia de Trabajo Interna) Configuración del Cache

Cómo los registros afectan la velocidad El tamaño del registro o tamaño de palabra: Indica la cantidad de datos con los que puede trabajar la computadora en cualquier momento. ALU: incluye ubicaciones de memoria de alta velocidad que conservan los datos procesados en ese momento. Un bus de dirección de 32 bits puede direccionar 4Gb de RAM = 2^32 Procesadores de 32 bits o de 64 bits.

Intel Sus Procesadores dominan la mayor parte del mercado de microprocesadores de escritorio Familia de Procesadores Pentium Pentium (P5) Pentium (P54C) Pentium MMX (P55C) Pentium Pro Pentium II Pentium III Pentium 4

Diagrama de Bloques de un Microprocesador Pentium

Pentium (P5) Caracteristicas Packaging (Encapsulamiento) Bus de Datos de 64bits Pipelined (Segmentado) Procesador Superscalar (2 pipelines) Packaging (Encapsulamiento) 273 pin PGA (Pin Grid Array) Socket 4 Core voltage (5 volts) Front Side Bus (60 or 66 MHz) Frecuencia Interna (60 or 66 MHz) Cache (L1-8KB L2-8KB )

Los Pins de un Microprocesador Pentium

Pentium (P54C) Caracteristicas Adicionales Encapsulamiento (Packaging) Se agregaron multiplicadores de frecuencia de Reloj Internas Incompatible con Placas Madre P5 Encapsulamiento (Packaging) 296 pin SPGA (Staggered Pin Grid Array) Soporte para Socket 5 / 7 Voltage de nucleo (3.3 v) Front Side Bus (50, 60, or 66 MHz)

Pentium (P54C) Frecuencia Interna 75 MHz (50 MHz x 1.5) 90 MHz (60 MHz x 1.5) 100 MHz (66 MHz x 1.5) 120 MHz (60 MHz x 2) 133 MHz (66 MHz x 2) 150 MHz (60 MHz x 2.5) El cache se Mantuvo sin cambio (L1-8kb L2-8kb)

Pentium MMX (P55C) Caracteristicas Encapsulamiento (Packaging) Se agrego soporte para instrucciones Multimedia Encapsulamiento (Packaging) 296 pin SPGA (Staggered Pin Grid Array) Socket 7 – VRM (Voltage Regulator Module) Voltage del Nucleo (1.8 to 2.8 volts) Front Side Bus (60 or 66 MHz) Frecuencia interna (166, 200, and 233 MHz) Cache (L1-16kB Interno y 256 o 512 kB L2 Externo en la Mo.Bo.)

Pentium II Caracteristicas Encapsulamiento Core voltage (VRM) SEC (Single Edge Contact) Cartucho Slot 1 – VRM (Voltage Regulator Module) Core voltage (VRM) Front Side Bus Speed (66 or 100 MHz) Frecuencia de Reloj (233, 300, 333, 350, 366, 400 and 450 MHz) Cache (16-kB L1 y 256 or 512 kB L2 en el cartucho SEC)

Pentium II

Dentro del cartucho del Pentium II

Pentium III Caracteristicas Se agrego soporte para instrucciones de tipo SSE (Streaming SIMD Extension) bus GTL+ (Gunning Transceiver Logic) que corre a una velocidad de 100Mhz 3 unidades de descodificación de instrucciones (Compleja , Simple, Simple) Simple si es representada por una microOp Compleja si puede ser representada por menos de 4 MicroOp Transferencia de datos por el bus en ráfagas de 32 Bytes dos unidades de coma flotante una de la cuales esta dotada de pipeline y la otra parcialmente dotada de pipeline Encapsulamiento SEC, PPGA, FC-PGA Slot 1, Socket 370, Slot 2 voltage (VRM) Front Side Bus (100 and 133 MHz) Frecuencoia de Relog (450 MHz – 1 GHz) Cache (16-kB L1 y diversas cantidades en L2) segun el modelo y la evoluciondel mismo

Caracteristicas del procesador Intel Pentium

Intel Especificacion de Socket

Pentium Velocidad de Reloj

Intel Pentium 4

Pentium 4 Caracteristicas Encapsulamiento IA-32 Arquitectura NetBurst Disipa aproximadamente 55 watts de potencia Encapsulamiento PGA Socket 370 modificado (socket 423), actualmente socket 478 Voltage del nucleo (1.7 volts - VRM) Front Side Bus(400 MHz) Frecuencia (> 1.4 GHz) Cache (dos 8-kB L1 y 256-kB L2)

Caracteristicas de Hardware: (Microarquitectura NetBurst) Hyper pipelined technology (Tecnologia Hipersegmentada) Ejecucion dinamica avanzada 3 level Cache (data, L1, L2) Diversas Unidades de ejecucion ALU FSB de 400/533/800 MHz Microcodigo en ROM

3 level Cache Cache data: 8KB de cache de datos Cache 2 : L1 Execution Trace Cache 12K para micro-instrucciones (UOP) Almacenadas para evitar tener que traducir estas. Cache 3 : L2 Advanced Transfer Cache 256K para datos 256-bit por cada ciclo de Reloj Permite una transferencia de 77GB/s a una frecuencia interna de 2.4GHz

Caracteriticas Multimedia: Provee Extenciones Multimedia (MMX) 8 Registros MMX Streaming SIMD Extensions (SSE2) 8 registros SSE/SSE2 Registros x86 Estandares EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, etc. Mapeo o Rename de Registros hasta 100

Extenciones Multimedia MMX Performance acelerado gracias SIMD multimedia, communicaciones, internet, etc datos Empaquetados en 64-bit (Enteros) Con signo/sin signo

PROCESADORES P4 ULTIMA GENERACION

PROCESADORES P4 ULTIMA GENERACION

PROCESADORES P4 ULTIMA GENERACION

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Procesadores AMD

Cronología AMD En 1993 AMD introduce los primeros miembros de la familia AM-486 y nace el proyecto de AMD-K5. En 1997 AMD introduce al mercado el AMD-K6. En 1998 AMD revela el AMD-Athlon, siendo lanzado al mercado en 1999. En esta etapa Amd. Introdujo una gran innovación en lo referente a la ejecución y decodificación de instrucciones x86 Todas las CPUs modernas x86 toman operaciones complejas CISC y las decodifican a instrucciones RISC mas compactas y que son decodificadas y ejecutadas mas eficientemente

AMD-K5 Primer Procesador de la gama Pentium de 64 bits. AMD adoptó en estos procesadores al marcado de velocidad por comparación con el equivalente de Intel, y no por la frecuencia real interna del procesador y se lanzaron versiones K5 PR-75 a K5 PR-166 con los mismos estadios intermedios de velocidad que los procesadores Intel. Las prestaciones de este procesador son inferiores a las de los procesadores Pentium sin MMX, aunque mejores que la de los CYRIX 6x86 en operaciones de coma flotante (Coprocesador matemático).

AMD K6-2 El AMD-K6 es un chip socket 7, es decir, se instala en un zócalo de dicho tipo, el mismo que usa el Pentium MMX. Ambos chips incorporan las extensiones MMX. En cuanto a velocidades, el AMD-K6 existe en versiones desde 166 a 300 MHZ. Más rápido y polivalente que el AMD-K6, al que aventaja gracias a que utiliza 100 MHZ para la memoria y la caché y además incorpora las nuevas instrucciones, las 3D Now!, que aceleran los juegos 3D que incorporen soporte para este chip o se jueguen bajo DirectX o tengan drivers de vídeo optimizados para el chip. El rendimiento del K6-2 es prácticamente idéntico al de un Pentium II de su misma velocidad de reloj e incluso superior en juegos 3D optimizados, como la última versión de Quake II.

AMD K6-III Ofrece desempeño líder en Windows 98 y Windows NT y supera al procesador móvil Pentium II más rápido de Intel por un índice de 45% según la prueba de performance CPUMark 99 de Ziff-Davis Inc. Incorpora, además, el diseño de TriLevel Caché de AMD, que da lugar a un rendimiento de alta calidad.

AMD-Athlon XP Arquitectura QuantiSpeed para mayor rendimiento. Microarquitectura de procesador x86. Tecnología 3DNow! Professional para la ejecución avanzada de 3D. aproximadamente 37.5 millones de transistores en 128mm2. (die size) Fabricado utilizando la tecnología vanguardista de proceso de cobre de 0.18 micras de AMD.

AMD-Athlon 64-X2 Nuevo Micro AMD Athlon™ 64 X2 Dual-Core. La nueva tecnología de AMD de doble nucleo esta dirigida a usuarios avanzados y a entusiastas de los medios digitales, así como a aquellos que utilizan muchas aplicaciones de software simultáneamente, mejorando el rendimiento hasta en un 80% en sistemas digitales. Hazte a la idea del rendimiento que pueden generar, realmente son dos procesadores en una sola cápsula, como un servidor DUAL.

AMD-Athlon 64 ATHLON 64 Bits en Socket 939 / 940 Athlon 3000/3200/3500/3800. Procesador 64 Bits, 128 + 512/1Mb cache, 2/2.2 Ghz Frecuencia. Socket 939. Athlon FX53. Procesador 64 Bits, 128 + 1Mb cache, 2.4 Ghz Frecuencia. Socket 940. Dual Channel ATHLON 64 Bits en Socket 754 Athlon 3000/3200/3400/3700. Procesador 64 Bits, 128 + 512/1Mb cache, 2/2.2 Ghz Frecuencia. Socket 939.

AMD-Athlon 64 Procesadores Opteron 64 Bits 64 Bits de proceso, 1MB de caché, y Bus Frontal de 800Mhz. La gama Dual es necesaria si se quiere montar un servidor con más de un procesador. Los Opteron MonoProceso no admiten ser montados en placas base con más de un procesador.

Características Principales

AMD Athlon™ XP processor Arquitectura QuantiSpeed™ conjunto de 4 diferentes tecnologías Translation Look-aside Buffers (TLBs) exclusivos y especulativos Una Floating-Point Unit (FPU) super escalar y completamente pipelined que ejecuta Todas las instrucciones x87(Punto Flotante), MMX, SSE Y 3DNOW! Una microarquitectura 9-issue, completamente-pipelined y super escalar Prefetch de datos por Hardware Un FSB de 333-MHz, ofreciendo una taza de transferencia de 2.1 GB/s Soporte para Memorias (DDR) information from http://www.amd.com/

Athlon XP Block Diagram

El Mito de Megahert Performance de una aplicacion = GHz * IPC El rendimiento de Una Aplicacion depende de una combinacion de 2 elementos. La frecuencia de reloj, del procesador,cuya medida esta dada por los megahertz o gigahertz La cantidad de trabajo que un procesador puede realizar en un ciclo de relog, cuya medida esta dada por las instrucciones por ciclo de reloj (IPC) Contraria a la concepcion popular, la frecuencia de relog por si misma no determina el performance real de una aplicacion siendo que el performance o rendimiento de una aplicacion esta dada por una combinacion de ambos Performance de una aplicacion = GHz * IPC

Procesadores Intel V/S AMD

Intel vs AMD Comparaciones Competitivas   AMD Athlon™ 64 X2 Dual-Core Processor Intel Pentium D Dual-Core Processor Infrastructure socket 939 LGA775 (limited motherboard support) Process Technology 90 nanometer, SOI (silicon on insulator) 90 nanometer Number of Transistors 154 to 233 million 230 million AMD 64 Instruction support Yes No, EM64T support only Enhanced Virus Protection with supported Operating Systems* No, Execute Disable bit only System Bus Technology HyperTransport™ technology up to 2000MHz, full duplex Front Side Bus @ 800 MHz, half duplex Integrated Memory Controller 128-bit + 16-bit ECC unbuffered PC3200, PC 2700, PC 2100, or PC1600 No, Discrete logic device on motherboard Total Processor-to-System Bandwidth HyperTransport technology: up to 8.0 GB/s Memory bandwidth: up to 6.4 GB/s Total: up to 14.4 GB/s Total: up to 6.4 GB/s 3D & Multimedia instructions 3DNow!(TM) technology, SSE2, SSE3 SSE2, SSE3 Chipset support NVIDIA: Nforce4 Series chipsets ATI: Radeon Xpress 200 Series chipsets VIA: K8 Series chipsets SiS: 75x Series chipsets or greater Intel: 945/955 Series only Total Designed Power (TDP) 89W or 110W 95W or 130W