Podréis descubrir la historia del microprocesador a lo largo de ésta presentación.

1. La historia del Procesador Federico Gómez. 1º ASI. Sistemas Informáticos Monousuario y Multiusuario. IES Turaniana. Roquetas de Mar, Almería.

2. Familia de microprocesadores x86 Intel inició sus operaciones siendo un fabricante de memoria para computadoras. Intel es capaz de acoplar los suficientes transistores para crear un microprocesador basado en instrucciones de 4 bits, muy común en calculadoras de bolsillo. Fue nombrado “4004”, y se usó para crear la primera Unidad de Proceso Central, el primer microprocesador. 3 Intel mejora el microprocesador 4004 y fabrica el “8008”, basado en 8 bits. Intel fabrica “8080”, el primer procesador de propósito específico, siendo el microprocesador de 8 bits de mayor éxito. Intel crea el primer microprocesador de 16 bits, el “8086”, que junto a una variante del mismo, el “8088”presentado en 1979, dio lugar a la familia de microprocesadores x86. Se caracterizan por ser compatibles con las tecnologías 8 y 16 bits desarrolladas anteriormente. El nombre x86 surge de la terminación de los nombres comerciales de los microprocesadores que integran esta familia: 8086, 286, 386 y 486. Debido a razones comerciales (los nombres numéricos no pueden ser registrados), los sucesores del 486 pasaron a ser llamados Pentium, pero sin embargo todavía se los conoce como microprocesadores de la familia x86. Además de Intel, otros fabricantes como IBM, AMD y Cyrix, entre otros, han comercializado microprocesadores compatibles con la familia x86, a veces a través de licencias de Intel, y a veces con diseños propios.

6. Tienen una capacidad de direccionamiento de 20 bits (hasta 1 MByte)

7. Compartenel mismo juego de instrucciones.

11. El modo protegido en el que adquiere capacidad de proceso multitarea y almacenamiento en memoria virtual (permitiendo direccionar hasta 1 GByte). En modo protegido los programas de usuario tienen un acceso limitado al juego de instrucciones, de modo que sólo el proceso supervisor (normalmente el sistema operativo) está capacitado para realizar ciertas tareas. Esto evita que los programas de usuario puedan entrar en conflictos unos con otros en materia de recursos como memoria o periféricos. El “i286”en modo protegido pierde la compatibilidad con los procesadores anteriores. Tiene un bus de datos de 16 bits, un bus de direcciones de 24 bits (hasta 16 MBytes), posee 25 instrucciones más que el 8086 y admite 8 modos de direccionamiento. Las frecuencias de trabajo típicas eran de 12 y 16 MHz, aunque aparecieron versiones a20 y 25 MHz.

14. Busde direcciones también de 32 bits (4 GBytes).

15. Modosposibles de funcionamiento: el modo real (compatible 8086), el modo protegido (compatible con el del i286), un modo protegido propio que permitía direccionar hasta 4 GBytes de memoria, y el modo “virtual 86” en el que podía emular el funcionamiento simultáneo de varios 8086. Todos los modos eran incompatibles entre sí. 1989. Intel lanza una variante del i386 llamada i386SX. Era un 386 con un bus de datos de sólo 16 bits. Renombró al i386 como i386DX. Una característica importante de los microprocesadores a partir del i386 es la disponibilidad de memorias caché de alta velocidad que almacenan una pequeña porción de la memoria principal. Una caché de tamaño razonable puede doblar la velocidad efectiva de proceso de la CPU. La mayoríade las aplicaciones diseñadas para ordenadores personales con un microprocesador x86 posterior al i386 funcionan en un i386.

17. Intel 80486 1989. El i486 (conocido también como 80486), es presentado como el sucesor del i386. Se diferenciaba del 386 en la integración en un solo chip del coprocesador 387. También se mejoró la velocidad de operación: la versión de 25 MHz doblaba en términos reales a un 386 a 25 MHz equipado con el mismo tamaño de memoria caché. Una tendencia iniciada por el 486 fue la de duplicar la velocidad del reloj interno aunque en las comunicaciones con los buses exteriores se respeten los 33 MHz. Esto agiliza la ejecución de las instrucciones más largas. Son los llamados “chips DX2”. La culminación de esta tecnología viene de la mano de los “chips DX4” a 75/100 MHz .

19. Intel Pentium 1993. Intellanzaal mercado su “Pentium”, sucediendo al “i486”. No se llamó “586” debido a que no es posible registrar una marca compuesta de números y a que la competencia utilizaba hasta ahora los mismos números que Intel para sus procesadores equivalentes (AMD 486, IBM 486, etc). Se diferencia del “486” en el bus de datos (ahora de 64 bits, lo que agiliza los accesos a la memoria) y en un elevadísimo nivel de optimización /segmentación (dos unidades aritmético lógicas, ALU) que le permitesimultanearen muchos casos la ejecución de dos instrucciones consecutivas. Posee caché L1 de 16 KBytes (8 para datos y 8 para código), tiene capacidad para predecir el destino de los saltos y la unidad de coma flotante experimenta elevadas mejoras. Las primeras series funcionaban a 60 y a 66 MHz. A partir del modelo de 75 MHz se trabaja con multiplicadores de frecuencia internos para que el rendimiento de los procesadores sea mayor que el que el bus y la memoria permiten. 1997. Intel presenta el Pentium MMX, una evolución basada en el mismo núcleo a la que se añadió una memoria caché L1 de 32 KBytes (16 para datos y 16 para instrucciones), y 57 nuevas instrucciones multimedia (de coma flotante), llamadas MMX, con el fin de ejecutar más rápidamente las aplicaciones multimedia. Este procesador funcionaba entre 166 y 233 MHz.

21. Intel Pentium Pro 1995. Intel presenta “Pentium Pro”. Diseñadopara remplazar al “Pentium” en toda la gama de aplicaciones. Acabó como microprocesador dedicado a servidores y equipos de sobremesa de gama alta. Implementó una arquitectura totalmente nueva y muy diferente a la utilizada en el “Pentium”. Segmentación mejorada, memoria caché L2 accedida a través de un bus trasero (de modo que se puede acceder simultáneamente a la caché y a la RAM), y un bus de direcciones de 36 bits. Mientras que la memoria caché L1 era de 16 KBytes (8 para datos y 8 para instrucciones), los primeros modelos tenían una caché L2 de 256 ó 512 KBytes, que se incrementó a 1 MByte en su última versión. Las velocidades de reloj del Pentium Pro iban desde los 133 MHz hasta los 200 MHz con un bus externo con una frecuencia de reloj que oscilaba entre los 60-66 MHz. Soportaba hasta 4 microprocesadores en paralelo, y presentaba un rendimiento excelente para aplicaciones de 32 bits, pero pobre con aplicaciones de 16 bits. Es por lo que Intel crea su gama de procesadores de altas prestaciones llamada “Xeon”.

24. Añadir el conjunto de instrucciones MMX.

25. Eliminar la memoria caché L2 del núcleo del procesador, colocándola en una tarjetade circuitoimpreso junto a éste. Para abaratar costes, dicha caché L2 trabaja a la mitad de la frecuencia del procesador, al contrario que en el “Pentium Pro”, que funcionaba a la misma frecuencia. Posee 32 Kbytes de caché L1 (16 para datos y 16 para instrucciones). La caché L2 es de 512 KBytes. El “Pentium II”se comercializó en versiones que funcionaban a una frecuencia de reloj de entre 233 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.

28. Procesamiento de gráficos tridimensionales .

29. Software de reconocimiento de voz.En sus diferentes versiones llegó a incorporar hasta 512 KBytes de caché L2, mientras que utilizó velocidades de reloj entre los 450 MHz y 1,4 GHz.

32. Tecnología HyperThreading (permite procesar múltiples hilos en paralelo)

33. Tecnología EM64T (implementación de Intel del conjunto de instrucciones de 64 bits AMD64 diseñado por AMD). El Pentium 4 original, denominado Willamette, trabaja a 1,4 y 1,5 GHz. El 8 de agosto de 2008 se realiza el último envío de Pentium 4, siendo sustituido por los Intel Core Duo. El Pentium 4 se comercializa en una versión para equipos de bajo presupuesto (Celeron), y una orientada a servidores de gama alta (Xeon).

35. Intel Celeron “Celeron”es el nombre que lleva la línea de procesadores de bajo costo de Intel. El objetivo era poder, mediante esta segunda marca, penetrar en los mercadosque no podían acceder a los procesadores Pentium, de mayor rendimiento pero también más caros. El primer “Celeron” fue lanzado en 1998, y estaba basado en el “Pentium II”. Posteriormente, salieron nuevos modelos basados en las tecnologías “Pentium III”y “Pentium IV”. Intel Pentium M 2003. Intel introduce en el mercado el “Pentium M”. Es un microprocesador originalmente diseñado para su uso en ordenadores portátiles. El “Pentium M” no es una versión de bajo consumo del “Pentium 4”, sino una versión fuertemente modificada del diseño del “Pentium III”(que a su vez es una modificación del “Pentium Pro”). Está optimizado para un consumo de energía eficiente y funciona a una frecuencia de reloj más baja que los procesadores“Pentium 4” normales (pero con un rendimiento similar).

37. Intel Pentium D 2005. Intel presenta “Pentium D”, un microprocesador que consisteen dos Procesadores “Pentium 4”en una única pieza de silicio. Incluye la tecnología EM64T, que les permite trabajar con datos de 64 bits de forma nativa. Intel Xeon “Xeon” es la actual generación de microprocesadores Intel para servidores. El primer microprocesador “Xeon”apareció en 1998 como “Pentium II Xeon”. En el año 2000, el “Pentium II Xeon”fue reemplazado por el “Pentium III Xeon”, que a su vez fue reemplazado el “Intel Xeon”que está basado en la arquitectura NetBurst. El último miembro de la familia “Xeon”es el procesador “Xeon MP”, lanzado en 2002, que combina la tecnología Hyper-Threadingcon NetBurst. Intel Itanium e Intel Itanium 2 “Itanium”, también conocido su nombre en código “Merced”, fue el primer microprocesador IA64 (arquitectura de 64 bits desarrollada por Intel y Hewlett Packard) que Intel lanzó al mercado, que no se introdujo hasta el 2001. Disponía de 32 KBytes de memoria caché L1 (16 para datos y 16 para instrucciones), 96 KBytes de caché L2 integrada en el núcleo y 2 ó 4 MBytes de caché L3 exterior al núcleo. Estaba disponible en versiones a 733 u 800 MHz. “Itanium 2”apareció en el año 2003 y sus diferentes variantes comparten una misma jerarquía de memoria caché: L1 de 32 KBytes (16 para instrucciones y 16 para datos), L2 de 256 KBytes, yL3 desde 1,5 hasta 9 MBytes.

41. Intel Core 2 La marca “Core 2” se refiere a una gama de CPUs comerciales de Intel de 64 bits de doble núcleo y CPUs 2x2 MCM (Módulo Multi-Chip) de cuatro núcleos con el conjunto de instrucciones x86-64, basado en el “Core microarchitecture” de Intel , derivado del procesador portátil de doble núcleo de 32 bits “Yonah”. El Core 2 relegó la marca Pentium a un mercado de gama medio-bajo, y reunificó las líneas de sobremesa y portátiles, las cuales previamente habían sido divididas en las marcas “Pentium 4, D, y M”. La micro arquitectura “Core” regresó a velocidades de CPUbajas y mejoró el uso del procesador de ambos ciclos de velocidad y energía comparados con anteriores NetBurst de los CPUs “Pentium 4/D”. La micro arquitectura Core provee etapas de decodificación, unidades de ejecución, caché y buses más eficientes, reduciendo el consumo de energía de “CPUs Core 2”, mientras se incrementa la capacidad de procesamiento. Los CPUs de Intel han variado muy bruscamente en consumo de energía de acuerdo a velocidad de procesador, arquitectura y procesos de semiconductor, mostrado en las tablas de disipación de energía del CPU. La marca “Core 2” fue introducida el 27 de julio de 2006, abarcando las líneas “Solo” (un núcleo), “Duo” (doble núcleo), “Quad” (quad-core), y “Extreme” (CPUs de dos o cuatro núcleos para entusiastas), durante el 2007. Los procesadores “Intel Core 2” con tecnología vPro (diseñados para negocios) incluyen las ramas de doble núcleo y cuatro núcleos.

45. Dispositivo Single-die: Los cuatro núcleos, el controlador de memoria, y la cache se encuentran dentro del mismo encapsulado.

46. HyperThreading re implementado. Cada uno de los cuatro núcleos puede procesar dos tareas simultáneamente, por tanto el procesador aparece como ocho CPUs desde el sistema operativo. Esta característica estaba presente en la antigua micro arquitectura NetBurst introducida en los Pentium 4 HT.

47. 8 MB de memoria cache L3 incorporada (on-die), compartida por todos los núcleos.

48. Solo una interfaz QuickPath: No concebida para placas base multiprocesador.

49. Tecnología de proceso 45 nm.

50. 731 millones de transistores.

51. Sofisticada administración de energía, puede colocar un núcleo no utilizado en modo sin energía.

52. Capacidad de overclocking muy elevada (se puede acelerar sin problemas hasta los 4-4,1 GHz).Intel Core i7

54. Advanced micro devices (AMD) 1969. Es fundada la empresa “Advanced Micro Devices”, más conocida por sus siglas AMD. Es la segunda compañía mundial productora de microprocesadoresy uno de los más importantes fabricantes de memoria flash y otros dispositivos semiconductores. 1982. AMDfirma un contrato con Intel, convirtiéndose en fabricante licenciatario de procesadores 8086 y 8088, pues IBM exigía al menos dos proveedores para sus chips. AMDprodujo después, bajo el mismo acuerdo, procesadores “i286”, pero Intel canceló en contrato en 1986, rehusándose a revelar detalles técnicos de “i386”. AMDapeló esa decisión y ganó la disputa legal, pero se produjeron nuevas disputas legales sobre si AMD tenía o no derechos legales de usar derivados del micro código de Intel. Los fallos fueron favoreciendo a ambas partes, por lo que AMD se vio forzado a desarrollar sus propias versiones del código de Intel. Así, mientras un equipo de ingeniería describía las funciones del código, un segundo equipo sin acceso al código original debía desarrollar micro código que realizara las mismas funciones. 1991.AMD lanza el Am386, su clon del procesador “i386”que fue muy popular entre los pequeños fabricantes independientes. En 1993 llegó “Am486”, clon del “i486”que fue utilizado en numerosos equipos OEM. K5 fue el nombre del primer microprocesador completamente propio de AMD, lanzado en 1995. Estaba pensado para competir con el “Intel Pentium”, pero a nivel de arquitectura tenía mas en común con el Pentium Pro. K5 no igualaba el rendimiento de los Pentium lo que condenó al K5 al fracaso. 1997. AMD lanza el K6, que incluye instrucciones MMX. Al año siguiente, lanza K6-2 que agrega un conjunto de instrucciones multimedia de punto flotante llamado 3DNow! que antecedió a las instrucciones SSE de Intel. 1999. AMD lanza el K6-III de 450 MHz, que compite muy bien con los mejores productos de Intel. El chip era esencialmente un K6-2 con 256 KBytes de caché L2 integrados al núcleo, y una unidad mejorada de predicción de saltos lógicos. En sus diferentes variantes, el K6 se acercó mucho al rendimiento de Intel, pero no llegó a superarlo. En cualquier caso, el K6 fue muy popular entre los consumidores, ofreciendo un rendimientodecente a un precio comparativamente bajo. Intel respondió a los precios bajos de AMD con su versión de microprocesadores Celeron.

55. Microprocesadores de AMD AMD lanza el “Athlon”(K7), con una unidad de punto flotante especialmente potente que ofrece un rendimiento superior al de los microprocesadores de Intel. Intel reacciona y lanza el “Pentium 4”, a lo que AMD responde con revisiones incrementales de su núcleo básico K7. Desde este momento, Intely AMD entran en una dura pugna por superar a su rival, lo que provoca revisiones sucesivas de los productos de ambos fabricantes. 2000. AMD lanza una segunda línea de microprocesadoresde bajo costo basada en el núcleo “Athlon”, denominada “Duron”y que en la actualidad ha sido reemplazada por la línea “Sempron”. 2003. AMD lanza el “Athlon 64”(K8), que es una revisión mayor de la arquitectura K7, y cuya mejoramás notable es AMD64 (el agregado de extensiones de 64 bit sobre el conjunto de instrucciones x86). Esto marca un intento de definir el estándar x86 por primera vez, en lugar de seguir los estándares marcados por Intel. De hecho, Microsoft ha adoptado el conjunto de instrucciones de AMD, dejando a Intel el trabajo de ingeniería inversa de las especificaciones de AMD (EM64T). 2005.AMD presenta el “Athlon 64 X2”, que consiste en un microprocesador conteniendo dos “Athlon 64”. “AMD Opteron”es la versión para servidores de K8, y aunque estaba concebida inicialmente para competir con la línea “IA-64 Itanium”de Intel, dados los bajos volúmenes de venta y producción de éstos, compite actualmente con la línea “Xeon”de Intel. “Turion 64” es el procesador AMD Turion 64 es una versión de bajo consumo del procesador AMD Athlon 64 destinada a los ordenadores portátiles, que salieron a competir contra la tecnología Centrino de Intel. Se presentan en dos series, ML con un consumo máximo de 35 W y MT con un consumo de 25 W, frente a los 27 W del Intel Pentium M.

56. Microprocesadores de AMD 2006. AMD hace público “Phenom” (K10) , el desarrollo de su nuevo procesador con nombre código "Barcelona", que sería lanzado a mediados del 2007. Con este procesador se da inicio a la arquitectura “K8L”. Tras el dominio total de Intel con su arquitectura "Core", AMD tuvo que re-diseñar su tecnología de producción y finalmente dar el salto a los 65nm y a los “Quad Core” nativos, a diferencia de los “Quad FX”, que son 2“Dual Core” en una misma placa madre. Un Quad Core nativo (Monolítico), quiere decir que los cuatro núcleos del procesador son totalmente independientes entre sí, a diferencia de los "Kentsfield" (2 "Conroe") y los "Clovertown" (2 “Kentsfield”) de Intel, y de los “Quad FX” del propio AMD. Los primeros procesadores en usar el núcleo “Barcelona”, serán los “Quad Core Opteron”. Las innovaciones que trae consigo la arquitectura K8L (Barcelona) son: - Proceso de fabricación de 65nm. - Configuración y compatibilidad para plataformas multi-socket (4x4). - 2MB de cache L3. (Compartido para los 4 núcleos). - 512KB de cache L2. (Para cada núcleo). - HyperTransport 3.0 - Soporte para memorias DDR3. - Soporte para instrucciones extendidas SSE4. 2008. AMD presenta “Phenom II”, nombre dado por AMD a una familia de microprocesadores o CPUs multinúcleofabricados en 45 nm, la cual sucede al Phenom original. La versión de “transición” del “Phenom II”, compatible con el Socket AM2+, tanto que la versión para Socket AM3 con soporte para RAM DDR3. También comenzaron a distribuirse a las cadenas mayorista y minorista los primeros lotes de CPUs de tres y cuatro núcleos. El “Phenom II” es el microprocesador de la plataforma “Dragon” de AMD, combo que también incluye a los chipsets (conjuntos de chips) de la serie 700del propio fabricante, junto a las placas de video Radeon HD 4800 (de núcleo R700).