INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE HUETAMO

ING. SISTEMAS COMPUTACIONALES

TAREA DE INVESTIGACION: ARQUITECTURA DE PROCESADORES: CLASICAS, SEGMENTADAS Y

MULTIPROCESAMIENTO

ASESOR: ING. MANUEL LOEZA GONZALEZ

POR: JESUS CRISTHIAN LUVIANO NAVA 08070027 SEMESTRE 5º

ASIGNATURA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

HUETAMO, MICH….Septiembre/2010

Tarea

OBJETIVO:

Realizar una investigación sobre la arquitectura de procesadores.

Arquitectura es la descripción de un sistema en un nivel de abstracción alto, por ello la arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadora

Las arquitecturas SIMD (Single Instruction- Multiple Data) se corresponden con los computadores vectoriales (para el cálculo de matrices).

En los sistemas MIMD (Multiple Instruction-Multiple Data) se encuadran los multiprocesadores (con memoria compartida) y los multicomputadores (con memoria independiente).

En las arquitecturas MISD (Multiple Instruction-Single Data) diversas instrucciones operan sobre un único dato. Son las más alejadas de las arquitecturas convencionales. Como ejemplo de este tipo de arquitecturas está la máquina de flujo de datos.

Clásicas.Estas arquitecturas se desarrollaron en las primeras computadoras electromecánicas y de tubos de vacío. Aun son usadas en procesadores empotrados de gama baja y son la base de la mayoría de las arquitecturas modernas. Arquitectura Mauchly-Eckert (Von Newman)Esta arquitectura fue utilizada en la computadora ENIAC.

Diagrama a bloques de la arquitectura Von Newman.

La principal desventaja de esta arquitectura, es que el bus de datos y direcciones único se convierte en un cuello de botella por el cual debe pasar toda la información que se lee de o se escribe a la memoria, obligando a que todos los accesos a esta sean secuenciales.

Arquitectura HarvardDiagrama a bloques de la arquitectura Harvard

El hecho de tener un bus separado para el programa y otro para los datos permite que se lea el código de operación de una instrucción, al mismo tiempo se lee de la memoria de datos los operados de la instrucción previa. Así se evita el problema del cuello de botella de Von Newman y se obtiene un mejor desempeño. En la actualidad la mayoría de los procesadores modernos se conectan al exterior de manera similar a la arquitectura Von Newman.

Segmentadas

Las arquitecturas segmentadas o con segmentación del cauce buscan mejorar el desempeño realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instrucción al mismo tiempo. El procesador se divide en varias Procesador Memoria de datos Entrada y salida Bus de datos Memoria de programa Bus de programa Registros ALU Unidad de Control unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de las instrucciones.

Comunicación entre las unidades en un procesador con segmentación de cauce.

De multiprocesamiento

Cuando se desea incrementar el desempeño más aya de lo que permite la técnica de segmentación del cauce (limite teórico de una instrucción por ciclo de reloj), se requiere utilizar más de un procesador para la ejecución del programa de aplicación.

Las CPU de multiprocesamiento se clasifican de la siguiente manera:

● SISO – (Single Instruction, Single Operand ) computadoras independientes● SIMO – (Single Instruction, Multiple Operand ) procesadores vectoriales● MISO – (Multiple Instruction, Single Operand ) No implementado● MIMO – (Multiple Instruction, Multiple Operand ) sistemas SMP, Clusters

Procesadores vectoriales – Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numérico a una serie de datos matriciales, en especial en la simulación de sistemas físicos complejos. En los sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors), varios procesadores comparten la misma memoria principal y periféricos de I/O, Normalmente conectados por un bus común. Se conocen como simétricos, ya que ningún procesador toma el papel de maestro y los demás de esclavos, sino que todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y periféricos y ambos son administrados por el sistema operativo.Los Clusters son conjuntos de computadoras independientes conectadas en una red de área local o por un bis de interconexión y que trabajan cooperativamente para resolver un problema. Es clave en su funcionamiento contar con un sistema operativo y programas de aplicación capaces de distribuir el trabajo entre las computadoras de la red.

Procesadores basados en la Familia 8086

Procesador 4004

En 1969, Busicom, una joven empresa japonesa, fue a la compañía Intel (fundada el año anterior) para que hicieran un conjunto de doce chips para el corazón de su nueva calculadora de mesa de bajo costo

Este trabajo daría lugar a la fabricación de los primeros procesadores 4001, 4002 y 4003 hasta llegar a una versión estable de funcionamiento en el año 1971, dandose origen así al procesador 4004.

Procesador 8008

En 1969 Computer Terminal Corp. (ahora Datapoint) visitó Intel.Vic Poor, vicepresidente de Investigación y Desarrollo en CTC quería integrar la CPU de su nueva terminal Datapoint 2200 en unos pocos chips y reducir el costo y el tamaño del circuito electrónico. Motivo por el que Intel y CTC firmaron un contrato para desarrollar el

chip, que internamente llamado 1201.Pensado para la aplicación de terminal inteligente, debería ser más complejo que el 4004.

Mientras tanto, CTC también contrató a la empresa Texas Instruments para hacer el diseño del mismo chip como fuente alternativa.

Durante el verano de 1971, mientras el trabajo con el 1201 estaba progresando rápidamente, Datapoint decidió que no necesitaba más el 1201 debido a la recesión económica de aquella época que había bajado el costo de los circuitos TTL de tal manera que ya no era rentable el circuito a medida. Datapoint le dejó usar la arquitectura a Intel y a cambio esta última no le cobraba los costos de desarrollo.

Intel decidió cambiarle el nombre al 1201 y lo llamaría 8008. Lanzándose al mercado a primeros de abril de 1972.

Procesador 8086/8088

El 8086 es un microprocesador de 16 bits, tanto en lo que se refiere a su estructura como en sus conexiones externas, mientras que el 8088 es un procesador de 8 bits que internamente es casi idéntico al 8086. La única diferencia entre ambos es el tamaño del bus de datos externo.

Procesador 80286

Este microprocesador apareció en febrero de 1982. Los avances de integración permitieron hacer un microprocesador que soportaba nuevas capacidades, como la multitarea (ejecución simultánea de varios programas). El 80286 contiene 134.000 transistores dentro de su estructura (360% más que el 8086) .

Procesador 80386.

En octubre de 1985 Intel lanzó el microprocesador 80386 original de 16 MHz, con una velocidad de ejecución de 6 millones de instrucciones por segundo y con 275.000 transistores. La primera empresa en realizar una computadora compatible con IBM PC AT basada en el 80386 fue Compaq con su Compaq Deskpro 386 al año siguiente.

Procesador 80486

Este microprocesador es básicamente un 80386 con el agregado de una unidad de punto flotante y un caché de memoria de 8 KBytes. De este procesador podíamos encontrar varias versiones:

80486 DX 80486 SX

80486 DX2

80486 SL

80486 DX4

Procesador 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 todo el mundo estaba esperando. 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).

Procesador 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.

Procesador Pentium II

El Pentium II es un microprocesador con arquitectura x86, 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.

Procesador Pentium II Xeon

Basado en la arquitectura del procesador Pentium II, el procesador Pentium II Xeon agrega un mayor rendimiento, facilidad de uso y confiabilidad en fases crítica, ya que estaban destinados a servidores y estaciones de trabajo.

Procesador Pentium III

El Pentium III es un microprocesador de arquitectura i686, el cual es una modificación del Pentium Pro. Fue lanzado el 26 de febrero de 1999.

Procesador Pentium 4

El Pentium 4 (erróneamente escrito Pentium IV) es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86. Es el primer microprocesador con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro de 1995. El Pentium 4 original, denominado Willamette, trabajaba a 1,4 y 1,5 GHz; y fue lanzado en noviembre de 2000.

Procesador Pentium M

Introducido en marzo de 2003, el Intel Pentium M es un microprocesador con arquitectura x86 (i686) diseñado y fabricado por Intel. El procesador fue originalmente diseñado para su uso en computadoras portátiles. Su nombre en clave antes de su introducción era “Banias”. Todos los nombres clave del Pentium M son lugares de Israel, la ubicación del equipo de diseño del Pentium M.

Procesador Pentium D

Pentium D fueron introducidos por Intel en 2005. Los chips Pentium D consisten básicamente en dos procesadores Pentium 4 (de núcleo Prescott) ubicados en una única pieza de silicio con un proceso de fabricación de 90 nm. El nombre en clave del Pentium D antes de su lanzamiento era “Smithfield”. Incluye una tecnología DRM (Digital rights management) para hacer posible un sistema de protección anticopia de la mano de Microsoft.

Procesador Core 2 Duo y Core 2 Quad

Últimamente se libero la gama Core 2 Duo y Core 2 Quad, los cuales engloban dos procesadores físicos dentro de uno solo, obteniendo resultados impresionantes.

En un futuro veremos procesadores con 12, 32 y 80 núcleos, algo nunca antes habíamos creído.

Referencias:

http://www.indicart.com.ar/~sase/Procesadores%20-%20Arquitecturas%20y%20Tecnologias.pdf

http://www.dia.eui.upm.es/asignatu/arq_com/Paco/1-Introduccion.pdf

http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r49114.PDF

http://www.portalisc.net/p.php?s=41

http://cache-www.intel.com/cd/00/00/40/11/401172_401172.pdf

http://www.geekets.com/2008/07/19/40-anos-de-procesadores-intel/

http://www.youtube.com/watch?v=xlYGDlaADcI&feature=player_embedded#!

http://www.youtube.com/watch?v=Jjfx0YWMcTo&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=20wuMaBihnc&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=_ggfYGF3omI&feature=related