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Arquitectura de computadoras II
Carlos Canto Q.
Arquitectura de computadoras II
Pentium
• En 1993 vino el gran cambio hacia una nueva arquitectura. El
Pentium de Intel fue el primer CPU de 5ª. generación.
• Las primeras versiones no fueron muy rápidas. Los primeros
Pentium corrían a 60Mhz, a 5 volts.
• Se calentaban tanto que se decía que se podía freír un huevo sobre
ellos. Pero el Pentium rápidamente se benefició de los nuevos
progresos de la tecnología, y usando el doblaje del reloj, las
frecuencias del reloj pronto se fueron al cielo.
• Básicamente, la mayor innovación fue una arquitectura superscalar.
Esto significa que el Pentium podría procesar varias instrucciones al
mismo tiempo ( usando varios “PIPILINES”).
• Además, el ancho del bus de RAM fue aumentado de 32 a 64 bits.
Carlos Canto Q.
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Pentium
El procesador podría ser visualizado como dos 80486
construido en un solo chip
Carlos Canto Q.
Arquitectura de computadoras II
EL Pentium MMX
•En 1997, el Pentium MMX, introdujo nuevas instrucciones
MMX . Al mismo tiempo, la cantidad de memoria cache L1 fue
doblada y la frecuencia del reloj se aumentó.
Carlos Canto Q.
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Pentium II
•Después del Pentium vino el Pentium II. Pero Intel ya había lanzado el
Pentium Pro en 1995, el cual fue el primer CPU de 6ª generación.
El Pentium Pro fue usado primero en servidores, pero su arquitectura fue
reusada en el popular Pentium II, Celeron y Pentium III, de 1997 al 2001.
El Pentium II inicialmente representó un retroceso tecnológico.
El Pentium Pro usó una caché L2 integrada, pero Intel escogió colocar la
caché fuera del chip real del Pentium II, para hacer su producción más
barata.
Carlos Canto Q.
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Pentium II
•La caché nivel 2 (L2) fue
colocada junto a la CPU
sobre un circuito impreso,
un módulo SEC.
•El módulo era instalado
en un largo socket Slot 1
sobre la motherboard.
•La caché L2 está en 2
chips, uno en cada lado
del procesador.
Carlos Canto Q.
Arquitectura de computadoras II
•La desventaja de este sistema es que la caché L2 se hizo
marcadamente más lenta que cuando estaba integrada dentro del
CPU. La caché L2 corre típicamente a la mitad de la frecuencia del
reloj del CPU.
•AMD usó el mismo sistema en sus primeros Athlons . Para éstos el
socket se llamó Slot A
• Intel decidió lanzar también un edición barata del Pentium II –el
procesador Celeron. En las primeras versiones, la caché L2,
simplemente fue desaparecida del módulo. Lo que lo llevó a un pobre
desempeño, pero proporcionó una oportunidad de overclocking.
•Overclocking significa hacer que la CPU trabaje a una frecuencia
más alta de la que fue diseñado para trabajar .
Carlos Canto Q.
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El Pentium 4
Carlos Canto Q.
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Pentium 4
•El Pentium III realmente fue otra edición del Pentium II, que era una nueva
versión del Pentium Pro.Todos estos procesadores se basaron en la misma
arquitectura.
•No fue hasta que apareció el Pentium 4 cuando obtuvimos un procesador
completamente nuevo de Intel.
•El núcleo (P7) tenía un diseño completamente diferente:
La caché L1 contiene instrucciones decodificadas.
El pipeline fue doblado a 20 etapas ( en las últimas versiones se
incrementó a 31 etapas)
Se dobló el reloj de las unidades de cálculo entero (ALU’s) , tal que
puedan realizar dos micro operaciones por tick del reloj.
Además, el bus de la memoria, que conecta la RAM al Puente norte, ha
sido cuadriplicado, talm que transfiere cuatro paquewtes de datos por
ciclo de reloj. Esto es equivalente a 4X100 Mhz y 4X133 en las primeras
versiones. En las últimas versiones el bus fue bombeado hasta 4X200 Mhz
y actualizada con 4X266Mhz para el 2005 datos.
El procesador esta habilitado para Hyper Threading, que significa que
bajo ciertas circunstancias puede operar como dos CPU´s individuales.
Carlos Canto Q.
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El Pentium 4
•Los cuatro grandes cambios observados en el Pentium 4.
Carlos Canto Q.
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Evolution of the Pentium 4
•Hyper-Threading Technology is a very exciting structure, which can be
briefly outlined as follows:
In order to exploit the powerful pipeline in the Pentium 4, it has been
permitted to process two threads at the same time. Threads are series of
software instructions. Normal processors can only process one thread at a
time.
•The Pentium 4 is
ready for MP
functions
Carlos Canto Q.
Arquitectura de computadoras II
• In servers, where several processors are installed in
the same motherboard (MP systems), several threads
can be processed at the same time. However, this
requires that the programs be set up to exploit the MP
system, as discussed earlier.
• The new thing is that a single Pentium 4 logically can
function as if there physically were two processors in
the pc. The processor core (with its long pipelines) is
simply so powerful that it can, in many cases, act as
two processors. It’s a bit like one person being able to
carry on two independent telephone conversations at
the same time.
Carlos Canto Q.
Arquitectura de computadoras II
•Hyper-Threading works very well in Intel’s
Prescott-versions of Pentium 4. You gain
performance when you operate more than
one task at the time. If you have two
programs working simultaneously, both
putting heavy pressure on the CPU, you will
benefit from this technology. But you need a
MP-compatible operating system (like
Windows XP Professional) to benefit from it.
Carlos Canto Q.
Arquitectura de computadoras II
•The next step in this evolution is the production of dual-core
processors.
• AMD produces Opteron chips which hold two processors in one
chip.
• Intel is working on dual core versions of the Pentium 4 (with the
codename ”Smithfield”). These chips will find use in servers and
high performance pc’s.
•A dual core Pentium 4 with Hyper-Threading enabled will in fact
operate as a virtual quad-core processor.
Carlos Canto Q.
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La Octava Generación
El AMD K8 “Hammer” Athlon 64
AMD Opteron “ Sledge Hammer”pensado para
servidores
Controlador de Memoria DDR
Núcleo del
Procesador del
“Hammer”
64KB
Cache de
instrucción L1
64 KB
Cache de
Datos L1
Hyper Transport
AMD Athlon 64 “Claw Hammer” para PC´s de
escritorio
1 MB
Cache
L2
El procesador del Hammer incorpora el controlador
de memoria dentro del mismo chip. En los
procesadores actuales , ese controlador reside en
el motherboard.
El bus de memoria puede ser de 64 ó 128 bits
sin que requiera un controlador de memoria
adicional
Es capaz de ejecutar 9 instrucciones por ciclo
Tiene tres conexiones “Hyper Transport “, esto
permite que hasta 8 procesadores puedan
trabajar en paralelo conectados entre sí a
través de esta vía
Hyper transport: sistema universal de interconectividad que se utiliza para procesos de I/O y en el
caso del “ Hammer”, para conectar procesadores entre si.
Carlos Canto Q.
Arquitectura de computadoras II
Repaso Histórico
Generaciones de microprocesadores
Generación
Cpu
Año
Transistores
1era
8086,8088
1978-1981
29,000
2da
80286
1984
134,000
3ra
80386Dx
1987-88
275,000
4ta
80486SX,486DX
1990-92
1;200,000
5ta
Pentium / AMD K5
1993-95
3;100,000
6ta
Pentium Pro / AMD K6 1995-98
5;500,000
7ma
AMD K7 / Pentium 4
1999-2000
22;000,000
8va
Athlon 64 / Prescott
2003
100;000,000
Carlos Canto Q.