| Artículos | 01 ABR 1998

Microprocesadores: Presente y futuro

Tags: Histórico
Jaime de Yraolagoitia.

El microprocesador es el cerebro del ordenador, el encargado de procesar todas las instrucciones de programas y dispositivos . Aunque se trata de una parte fundamental de todos los ordenadores, la mayoría de los usuarios siguen creyendo que el procesador es el principal causante de la mayor o menor velocidad de un ordenador . Y esta creencia es errónea, pues la velocidad de un ordenador siempre está determinada por la velocidad de todos sus componentes y un procesador más rápido no implica necesariamente un ordenador a más velocidad, ya que el cuello de botella de ese ordenador puede estar en el adaptador gráfico, en la memoria RAM o en el subsistema de discos duros . Si hay una idea importante en este artículo es precisamente esa: la velocidad de un ordenador depende de cuatro aspectos fundamentales ( procesador, memoria RAM, adaptador gráfico y discos duros ) y ninguno de ellos es más importante que el otro ?si acaso, la velocidad de los discos duros son menos decisivos que los otros tres? . Los usuarios tienen que buscar un ordenador compensado donde uno de estos aspectos no esté limitado por la velocidad del otro .

Arquitectura de un ordenador

En un diagrama incluido en el artículo puede ver el esquema general de un ordenador, donde hay que destacar varias partes funcionales comentadas a continuación . A muy grandes rasgos, el microprocesador está formado por una CPU ( Unidad Central de Proceso ) y un caché de nivel 1 ( level 1 o L1 ) ?además de una ALU ( Unidad Aritmético-Lógica ) ? . Lo más interesante es el concepto de caché y la distinción entre caché L1 y caché L2 . El término caché se utiliza para designar una zona de almacenamiento que es capaz de ofrecernos los datos a mayor velocidad que los métodos habituales . Por ejemplo, el caché de páginas Web de un navegador es una zona del disco duro que existe para poder leer páginas Web de forma más rápida, pues el usuario no tiene que conectarse a Internet para recuperar las páginas, sino que están almacenadas en su disco duro . Del mismo modo, la memoria caché es una memoria a la que puede acceder el procesador de forma mucho más rápida que a la memoria principal y donde se guardan los datos más utilizados . Gracias a la memoria caché se consigue aumentar la velocidad de proceso, pues en vez de acceder a los datos de la memoria principal, primero se mira si esos datos están en el cachélo que es mucho más rápido .

Caché L1 . La memoria caché de nivel 1 ( L1 ) está incluida en el propio chip del procesador ( y por eso se llama de nivel 1, pues es la memoria caché más cercana al procesador, la de primer nivel ) . Al integrar el caché L1 en el chip del procesador se consigue que la CPU tenga un acceso muy, muy rápido al caché, ya que la conexión entre ambos es casi directa . Normalmente, se utilizan 16 KB o 32 KB de caché L1 ?aunque existen procesadores con 64 KB de caché L1?, utilizando la mitad como caché para datos y la otra mitad para código . Todos los procesadores tienen un caché L1 que a veces se denomina caché interno por estar incluido en el propio chip del procesador .

Caché L2 . La memoria caché de nivel 2 ( Level 2 ) también se utiliza para acelerar la comunicación entre el procesador y la memoria RAM del ordenador . Se trata de una cantidad más grande de memoria, entre 256 KB y 512 KB, donde se guardan los datos más usados para acceder a ellos con mayor velocidad . Resulta más rápido leer la memoria caché L2 que la memoria RAM, porque la memoria caché es memoria estática ( SRAM ) , con tiempos de acceso del orden de 10 nanosegundos, mientras que la memoria RAM es memoria dinámica ( DRAM ) , cuya velocidad no baja de los 50 nanosegundos . Además de emplear tipos de memorias diferentes, para aumentar la velocidad de acceso al caché L2, algunos procesadores se venden en un mismo circuito que incluye el caché L2 ( por ejemplo, los modelos Pentium Pro y Pentium II ) , estableciendo de esta forma un bus de alta velocidad entre el procesador y el caché L2 . Por tanto, a la hora de comprar un ordenador no sólo tiene que saber cuánta memoria caché L2 posee, sino, especialmente, cuál es la velocidad de acceso del procesador al caché L2 .

Chipset . Como su nombre indica, el chipset es un conjunto de chips que se integran en la placa madre y que contienen todos los controladores y rutinas que ponen en comunicación el procesador con las diferentes partes funcionales del ordenador . Por ejemplo, el chipset incluye la unidad de gestión de memoria ( MMU ) , el controlador de interrupciones ( PIC ) , etc . Puesto que el chipset decide la comunicación del procesador con el resto del ordenador, según sus características se podrá utilizar el mismo procesador para crear ordenadores con capacidades diferentes, por ejemplo, hay chipsets que permiten trabajar con un Pentium, mientras que otros permiten trabajar con 2 Pentium en paralelo . Es fundamental destacar la trascendencia del chipset en un ordenador, puesto que decide cosas tan importantes como la cantidad máxima de memoria RAM, el tipo de memoria RAM ( EDO DRAM ó SDRAM ) que soporta la placa madre, el número de procesadores que se pueden emplear en paralelo, la velocidad del bus de sistema o la posibilidad de utilizar puertos USB, tarjetas de vídeo AGP o discos duros Ultra DMA .

Bus de sistema y bus de E/S . La comunicación entre el procesador, la memoria RAM y el chipset se realiza a través del denominado bus de sistema ( o bus de memoria ) . Luego, cuando se empiezan a enviar los datos a los periféricos conectados en las tarjetas de expansión del ordenador, se utiliza el bus de entrada/salida ( E/S ) . Estos buses miden su velocidad en megahertzios ( millones de ciclos por segundo ) , que indica la velocidad con la que se envían los datos por el bus . Además, también hay que tener en cuenta el ancho de banda del bus ( por ejemplo, 16 ó 32 bits ) , es decir, la cantidad de datos que se pueden enviar en cada ciclo . Sabiendo la velocidad del bus y el ancho de banda, se puede obtener la velocidad de transferencia máxima del bus en bytes por segundo . Por ejemplo, un bus de 8 MHz con un ancho de 16 bits ( 2 bytes ) puede trabajar con una velocidad de transferencia máxima de 8 millones/seg . * 2 bytes = 16 MB/seg .

La familia Intel Pentium

Después de esta introducción, tiene los conocimientos necesarios para comprender las características de los diferentes procesadores existentes en el mercado . Por supuesto, hay que empezar con los microprocesadores de Intel, verdaderos dominadores de los procesadores para PCs .

Pentium clásico . El primer Pentium ( denominado P5 ) apareció en 1994, como exponente de la quinta generación de los procesadores Intel ( después de 8086, 286, 386 y 486 ) . Se trata del procesador más implantado en la actualidad, resultado de ser el chip predominante en los ordenadores comercializados entre 1995 y 1997 . A partir de 1998 ya no se venden ordenadores con Pentium clásico y prácticamente Intel ha dejado de fabricarlos . Un Pentium se puede definir como dos procesadores 486 en paralelo ( más exactamente, un 486SX y un 486DX en paralelo ) , por lo que puede ejecutar más instrucciones que un 486, normalmente 2 instrucciones por ciclo de reloj .

Existen Pentium de diferentes velocidades de reloj, con modelos a 60, 66, 75, 90, 120, 133, 150, 166 y 200 MHz . Todos los Pentium poseen 16 KB de caché L1 y soportan entre una cantidad variable de caché L2, cantidad que depende del chipset usado en la placa base, que es externa al chip y conectada al procesador a través del bus de sistema . Lógicamente, la velocidad con la que accede el procesador al caché L2 es la velocidad del bus de sistema, que según los modelos de Pentium corresponde a 60 ó 66 MHz .

El Pentium se introduce en la placa madre en un zócalo denomin

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