Microprocesadores: Evolución y Tipos de CPUs

Microprocesadores

1. Introducción

La CPU (Unidad Central de Procesamiento) o UCP es el componente que gobierna el funcionamiento del PC. Se divide en dos partes principales: la UC (Unidad de Control) y la ALU (Unidad Aritmético-Lógica). La CPU también cuenta con registros y su propia memoria caché.

Registros: Pequeñas zonas de almacenamiento temporal que sirven para transmitir información.

Unidad de Control (UC): Dirige y coordina las operaciones entre las distintas unidades del sistema. Sus funciones son:

• Interpretar el contenido de las posiciones de memoria.
• Ordenar a cada elemento del sistema la ejecución de las instrucciones de memoria.
• Atender y decidir sobre la interpretación de los elementos del sistema durante la ejecución de sus tareas.

Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Realiza dos tipos de operaciones:

• Operaciones aritméticas (sumas y restas).
• Operaciones lógicas.

2. Tipos de Microprocesadores

• 4004 (1971): Desarrollado por Intel para una calculadora, con una velocidad de 60.000 operaciones por segundo.
• 4040 (1972): Con una velocidad de 300 Khz, fue el primero en disponer de Bus de datos y Bus de direcciones.
• 8086 (1978): Primer microprocesador de 16 bits, direccionaba 1 MB de memoria y alcanzaba una velocidad de 10 Mhz.
• 8088 (1981): Bus de datos de 16 bits y bus de direcciones de 20 bits.
• 80286 (1982/1984): Bus de datos de 16 bits y bus de direcciones de 24 bits, direccionando 16 MB de memoria. Surge AMD como competidor de Intel.
• Set de Instrucciones: Instrucciones grabadas en el micro que indican lo que puede hacer.
• 80386 (386DX): Arquitectura de 32 bits, gráficos en color, audio, 40 Mhz, direccionaba hasta 4 GB de memoria. La versión 386 SX fue una versión económica.
• i486 (1989): Incorpora coprocesador matemático, controlador de caché de 128 bits y dos memorias caché de 4 Kb. Alcanzó velocidades de hasta 66 Mhz.
• Pentium (1993): Dos ALU's, memoria caché interna L1 de 16 Kb (8 Kb para datos y 8 Kb para instrucciones). Introduce la Unidad de predicciones de bifurcaciones (BPU) y el Buffer de Prefetch.
• Pentium Pro (1995): Modelos de 150 Mhz, 160 Mhz, 180 Mhz y 200 Mhz con un bus a 66 Mhz.
• Pentium MMX: Tecnología MMX con 257 instrucciones, modelos a 166 Mhz, 200 Mhz y 233 Mhz, 4.500.000 transistores, 32 Kb de caché.
• Pentium II (1997): Ventajas del Pentium MMX, caché L2 de 512 Kb, estándar SEC (Single Edge Connect).
• Pentium Celeron: Versión económica del Pentium II sin caché L2.
• Pentium II Xeon (1998): Para servidores, 32 Kb de caché L1 y hasta 2 Mb en L2, permitía hasta 8 microprocesadores en una placa.
• Pentium III (1999): Bus a 100 Mhz, tecnología MMX, 20 nuevas instrucciones para gráficos 3D, video y audio, reconocimiento de voz, 512 Kb de caché L2, número de serie de 96 bits.
• Pentium 4 (2000): Tecnología NetBurst, set de instrucciones de 332 bits, Hyper Pipeline, bus de sistema a 400 Mhz, caché de 256 Kb a 256 bits, SSE2 con 144 nuevas instrucciones.
• Pentium M (2003): Arquitectura x86, optimizado para bajo consumo en portátiles.
• Pentium D (2005): Dos núcleos Prescott, tecnología EM64T para 64 bits, soporte para Bit NX e Intel VT.
• Intel Core Duo (2006): Dos núcleos, 2 MB de caché compartida, bus frontal de 667 Mhz, nuevas instrucciones SSE3, soporte para Bit NX.
• Intel Xeon Dual Core: 80% más de rendimiento por vatio, 60% más rápido que la competencia.
• Intel Core 2 Duo/Extreme/Quad/Athlon FX: Basado en la arquitectura del Pentium M, acceso a memoria inteligente, pipeline de 14 etapas.
• Intel Atom (2008): 45 nm, para dispositivos móviles.
• Core i3/i5/i7: Diferentes niveles de rendimiento, con el i7 como el más potente, con arquitectura Nehalem, QuickPath Interconnect, memoria de tres canales DDR3, Turbo Boost, HyperThreading.