Microprocesador Pentium

Informática. Origen. Errores. Procesadores: Motorola, Cyrix, AMD

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El microprocesador Pentium


El 19 de octubre de 1992, Intel anunció que la quinta generación de su línea de procesadores compatibles, cuyo código interno era el P5, llevaría el nombre Pentium en vez de 586 u 80586 como todos esperaban. Esta fue una estrategia de Intel para poder registrar la marca y así poder diferir el nombre de sus procesadores del de sus competidores (AMD y Cyrix principalmente).
Este microprocesador se presentó el 22 de marzo de 1993 con velocidades iniciales de 60 y 66 MHz (112 millones de instrucciones por segundo en el último caso), 3.100.000 transistores (fabricado con el proceso BICMOS (Bipolar-CMOS) de 0,8 micrones), caché interno de 8 KB para datos y 8 KB para instrucciones, verificación interna de paridad para asegurar la ejecución correcta de las instrucciones, una unidad de punto flotante mejorada, bus de datos de 64 bit para una comunicación más rápida con la memoria externa y, lo más importante, permite la ejecución de dos instrucciones simultáneamente. El chip se empaqueta en formato PGA (Pin Grid Array) de 273 pines.


Como el Pentium sigue el modelo del procesador 386/486 y añade unas pocas instrucciones adicionales pero ningún registro programable, ha sido denominado un diseño del tipo 486+. Esto no quiere decir que no hay características nuevas o mejoras que aumenten la potencia. La mejora más significativa sobre el 486 ha ocurrido en la unidad de punto flotante. Hasta ese momento, Intel no había prestado mucha atención a la computación de punto flotante, el cual tradicionalmente había sido el bastón de las estaciones de ingeniería. Como resultado, los coprocesadores 80287 y 80387 y los coprocesadores integrados en la línea de CPUs 486 DX se han considerado anémicos cuando se les compara con los procesadores RISC (Reduced Instruction Set Computer), que equipan dichas estaciones.
Todo esto ha cambiado con el Pentium: la unidad de punto flotante es una prioridad para Intel, ya que debe competir en el mercado de Windows NT con los procesadores RISC tales como el chip Alpha 21064 de Digital Equipment Corporation y el MIPS R4000 de Silicon Graphics. Esto puede ayudar a explicar por qué el Pentium presenta un incremento de 5 veces en el rendimiento de punto flotante cuando se le compara con el diseño del 486.


El gran aumento de rendimiento tiene su contraparte en el consumo de energía: 13 watt bajo la operación normal y 16 watt a plena potencia (3,2 amperes x 5 volt = 16 watt), lo que hace que el chip se caliente demasiado y los fabricantes de tarjetas madres (motherboards) tengan que agregar complicados sistemas de refrigeración.
Teniendo esto en cuenta, Intel puso en el mercado el 7 de marzo de 1994 la segunda generación de procesadores Pentium. Se introdujo con las velocidades de 90 y 100 MHz con tecnología de 0,6 micrones y Posteriormente se agregaron las versiones de 120, 133, 150, 160 y 200 MHz con tecnología de 0,35 micrones. En todos los casos se redujo la tensión de alimentación a 3,3 volt. Esto redujo drásticamente el consumo de electricidad (y por ende el calor que genera el circuito integrado). De esta manera el chip más rápido (el de 200 MHz) consume lo mismo que el de 66 MHz. Estos integrados vienen con 296 pines. Además la cantidad de transistores subió a 3.300.000. Esto se debe a que se le agregaron circuitos adicionales de control de clock, un controlador de interrupciones avanzado programable (APIC) y una interfaz para procesamiento dual (facilita el desarrollo de motherboards con dos Pentium).


En octubre de 1994, un matemático reportó en Internet que Pentium tenía un error que se presentaba cuando se usaba la unidad de punto flotante para hacer divisiones (instrucción FDIV) con determinadas combinaciones de números.
El defecto se propagó rápidamente y al poco tiempo el problema era conocido por gente que ni siquiera tenía computadora. Este bug se arregló en las versiones D1 y posteriores de los Pentium 60/66 MHz y en las versiones B5 y posteriores de los Pentium 75/90/100 MHz. Los Pentium con velocidades más elevadas se fabricaron posteriormente y no posee este problema.
En enero de 1997 apareció una tercera generación de Pentium, que incorpora lo que Intel llama tecnología MMX (Multimedia Extensions) con lo que se agregan 57 instrucciones adicionales. Están disponibles en velocidades de 66/166 MHz, 66/200 MHz y 66/233 MHz (velocidad externa/interna). Las nuevas características incluyen una unidad MMX y el doble de caché. El Pentium MMX tiene 4.500.000 transistores con un proceso CMOS-silicio de 0,35 micrones mejorado que permite bajar la tensión a 2,8 volt. Externamente posee 321 pines.

El procesador AMD
El primero es un fabricante presente desde el amanecer de los tiempos informáticamente hablando. Es la compañía que fabricó el 8088, el microprocesador que formó parte del primer ordenador PC de la historia, el IBM PC. Se trata por lo tanto de la empresa con más solera del ramo. Tiene los medios, las ideas y el capital necesario para ser el número uno fabricando microprocesadores para ordenador PC y por ahora todo esto lo hace muy bien.
AMD (Advanced MicroDevices) es una empresa que se dio cuenta a finales de los 80 del jugoso mercado que estaba copando Intel. Se puso manos a la obra para hacerle la competencia, sacando microprocesadores para PC, pero al principio los resultados no eran lo suficientemente buenos. Los "micros" funcionaban, sí, pero sus rendimientos era inferiores a los "micros" equivalentes de Intel. Es decir, el de AMD salía más barato, pero utilizando el mismo programita en uno y otro se notaba que el AMD "no tiraba" igual que el de Intel, y como a lo bueno se acostumbra uno rápido, siempre decíamos que el AMD no era bueno.
Pasaron los años. AMD seguía estando en segundo lugar, pero seguía ahí tapadito, sin dar demasiada guerra. Esto le permitió ir evolucionando en silencio, tomando posiciones estratégicas, adquiriendo nuevas tecnologías, ideas, y personal. Con el tiempo comenzó a desarrollar microprocesadores cada vez más capaces de preocupar a la todopoderosa Intel que veía con inquietud como perdía cuota de mercado con demasiada celeridad.
En los últimos años AMD ha seguido evolucionando positivamente con gran importancia. Actualmente desarrolla microprocesadores para PC cuyo rendimiento poco o nada tienen que envidiar a los de Intel.

Procesadores Power PC
IBM comenzó la salida de los productos RS/6000 en febrero de 1990 [1, 2]. Desarrolló estos productos en respuesta a las necesidades de cliente de sitios de trabajo y sistemas del alcance medio con los sistemas operativos de UNIX.
Los procesadores en estos productos eran puestos en práctica de la arquitectura del procesador, una configuración reducida del ordenador del conjunto de instrucciones de la segunda generación (RISC).
La arquitectura del procesador incorporó las características comunes a la mayoría de las otras configuraciones del RISC. Las instrucciones eran una longitud fija (4 octetos) con formatos constantes, permitiendo un mecanismo simple el decodificar de la instrucción. Cargar y salvar las instrucciones proporcionó accesos a toda la memoria. La configuración proporcionó a un conjunto de los registros de fines generales (GPRs) el cómputo de punto fijo, incluyendo el cómputo de los direccionamientos de memoria. Proporcionó a un conjunto separado de los registros punto flotante (FPRs). Todos los cómputos extrajeron operandos de la fuente a partir de un conjunto del registro y pusieron resultados en el mismo conjunto del registro. La mayoría de las instrucciones realizaron una operación simple.
Era única entre las configuraciones existentes del RISC en que fue repartida funcionalmente, separando las funciones del control de flujo de programa, el cómputo de punto fijo, y el cómputo de punto flotante. El repartir de la configuración facilitó la puesta en práctica de los diseños superescala, en los cuales las unidades funcionales múltiples ejecutaron en paralelo instrucciones independientes.
La arquitectura del procesador divergió algo del camino tomado por la mayoría de las otras configuraciones del RISC. El objetivo primario de esas configuraciones era ser suficientemente simple de modo que las puestas en práctica pudieran tener una duración de ciclo muy corta, que daría lugar a los procesadores que podrían ejecutar instrucciones posiblemente más rápidas.


PowerPC es un microprocesador basado en el sistema RISC desarrollado conjuntamente por IBM, Apple Computer, y Motorola Corporation, está diseñado para cumplir con los estándares ISA (instruction set architecture), permitiendo que cualquiera diseñe y fabrique procesadores PowerPC, que correrán con el mismo código. Su nombre está derivado del nombre de IBM para la arquitectura Performance Optimization With Enhanced RISC, usada en la workstations RS/6000.
Los primeros computadores basados sobre PowerPC fueron los PowerMacs, que aparecieron en 1994. Desde entonces, otras compañías, incluyendo IBM han construido PCs basados en PowerPC. Aunque revisiones iniciales han sido buenas, queda por verse si esta nueva arquitectura puede eventualmente suplantar, o aún coexistir, con el gran número de computadores basados en Intel en uso en el mercado.
La arquitectura PowerPC especifica 32 y 64 bits de datos. Las primeras implementaciones son de 32 bits, pero las futuras de alta eficiencia serán de 64 bits. Un PowerPC tiene 32 registros de propósito general (32 o 64 bits), y 32 registro s de punto flotante.
Hay ya un número de diferentes sistemas operativos que corren sobre computadores basados en PowerPC, incluyendo el sistema operativo Macintosh (Sistema 7.5 y mayores), Windows NT y OS/2.

Procesadores Motorola
En el año 1976 Motorola introduce el procesador 6800, que era una computadora de 8 bits comparable al 8080, que fue utilizada como controlador en equipos industriales.
En 1979, Motorola introduce el procesador 68000 que sería más adelante el soporte para las computadoras Macintosh, Atari, Amiga y otras computadoras populares. Este procesador no era compatible con el 6800 o el 6809. Es un híbrido entre arquitecturas de 16 y 32 bits, y puede direccionar 16 Mb de memoria. De aquí en más los procesadores 680x0 siguen siendo muy similares desde el punto de vista del programador, con pocas instrucciones agregadas en cada versión nueva. También en este año aparecen los videodiscos digitales.


En 1982sale el procesador 68008 de Motorola, idéntico al 68000, pero que usaba un bus de datos de 8 bits a menor costo. En 1983, el procesador 68010 soluciona algunos problemas del procesador anterior, introduciendo facilidades para memoria virtual, y podía direccionar 2 Gb de memoria.
En 1984 Motorola introduce el procesador 68020, que tenía 250.000 transistores. Este era un procesador de 32 bits, con un bus de 32 bits e instrucciones de multiplicación y división de 32 bits. Este procesador fue el corazón de las principales estaciones de trabajo científicas y de ingeniería (tales como las de Sun Microsystems, Apollo y Hewlett-Packard).
En 1988, Motorola presenta su serie de microprocesadores RISC de 32 bits 88000. Estos pueden llegar a velocidades de hasta 17 millones de instrucciones por segundo.


Procesadores Cyrix
Cyrix siempre ha sido el tercero en discordia entre los fabricantes de procesadores Intel-compatibles. Sus procesadores se han caracterizado por sus diseños avanzados y “originales” lo que ha provocado más de un dolor de cabeza por falta de compatibilidad.
Adolecido de ciertos problemas de diseño y de compatibilidad que han puesto en entredicho la imagen de su fabricante. Sus primeras versiones tuvieron serios problemas debido a su alto consumo que generaba un calentamiento excesivo en los reguladores de tensión de las placas base.
Primeramente trabajaba a 3,25 v. Pero más fueron sustituidos por otras versiones a 3,3 v. Y por ultimo, para evitar problemas sacaron un modelo que podía trabajar automáticamente con cualquiera de esos voltajes.
Además tenia un problema con Windows NT4 ya que dicho sistema operativo desactivaba la caché del procesador y por lo tanto este se ejecutaba a paso de tortuga.

Por ultimo sacaron un modelo llamado 6x86 que utilizaba el mismo doble voltaje que los procesadores Pentium MMX, y que solventaba todos los problemas, pero ya era demasiado tarde ya que su tecnología había quedado algo obsoleta por la salida de dichos procesadores de Intel.
Utilizaba el socket 7. Llevaba implementado un multiplicador de x2 y otro de x3 para las placas que no admitan un voltaje de 75 MHz. Posee una caché unificada para datos e instrucciones de 16 Kb. Esta formado por tres millones de transistores.

11/19/01 No.2