Download HISTORIA DE LOS PROCESADORES

HISTORIA DE LOS PROCESADORES
Originalmente el término "computadora personal" apareció en un artículo del New York Times el 3
de noviembre de 1962, informando de la visión de John W. Mauchly sobre el futuro de la
computación, según lo detallado en una reciente reunión del American Institute of Industrial
Engineers. Mauchly indicó, "No hay razón para suponer que un chico o chica promedio, no pueda
ser dueño de una computadora personal".1
Seis años más tarde un fabricante tomó el riesgo de referirse a su producto de esta manera,
cuando Hewlett-Packard hizo publicidad de sus "Powerful Computing Genie" como "La nueva
computadora personal Hewlett-Packard 9100A".2 Este anuncio fue juzgado como demasiado
radical para la audiencia a la que iba destinado, y fue reemplazado por un anuncio mucho más
sobrio para la calculadora programable HP 9100A.3 4
Durante los siguientes siete años la expresión había ganado suficiente reconocimiento, por lo
que cuando la revista Byte publicó su primera edición, se refirió a sus lectores como "en el campo
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 1
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
de la computación personal",5 y Creative Computing
definió la computadora personal como un "sistema nocompartido (es decir, que no era de tiempo compartido,
como los grandes equipos de la época), que cuenta con
suficiente potencia de procesamiento, y capacidades de
almacenamiento para satisfacer las necesidades de un
usuario individual".6
Dos años más tarde, ocurrió lo que la revista Byte llamó la "Trinidad de 1977" de las pequeñas
computadoras pre-ensambladas, que llegaron al mercado7 el Apple II y el PET 2001, que fueron
promocionados como computadoras personales,8 9 mientras que el TRS-80 era descrito como un
microcomputador usado para las tarde
En 1979 fueron vendidos sobre medio millón de
microcomputadoras y los jóvenes de esos días tuvieron un
nuevo concepto de la computadora personal.10
Seis años más tarde un fabricante tomó el riesgo de referirse a su producto de esta manera,
cuando Hewlett-Packard hizo publicidad de sus "Powerful Computing Genie" como "La nueva
computadora personal Hewlett-Packard 9100A".2 Este anuncio fue juzgado como demasiado
radical para la audiencia a la que iba destinado, y fue reemplazado por un anuncio mucho más
sobrio para la calculadora programable HP 9100A.3
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 2
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
Seis años más tarde un fabricante tomó el riesgo de referirse a su producto
de esta manera, cuando Hewlett-Packard hizo publicidad de sus "Powerful
Computing Genie" como "La nueva computadora personal Hewlett-Packard
9100A".2 Este anuncio fue juzgado como demasiado radical para la
audiencia a la que iba destinado, y fue reemplazado por un anuncio mucho
más sobrio para la calculadora programable HP 9100A.3
Uno de los actuales microprocesadores de doble núcleo y 64 bits, un AMD
Athlon 64 X2 3600.
El microprocesador o micro es un circuito integrado que contiene todos los
elementos de una "unidad central de procesamiento" o CPU. En la actualidad
en el interior de este componente electrónico existen millones de
transistores integrados.
Suelen tener forma de prisma chato, y se instalan sobre un elemento llamado
zócalo[2] . También, en modelos antiguos solía soldarse directamente a la
placa madre. Aparecieron algunos modelos donde se adoptó el formato de
cartucho, sin embargo no tuvo mucho éxito. Actualmente se dispone de un
zócalo especial para alojar el microprocesador y el sistema de enfriamiento,
que comúnmente es un ventilador (cooler). El microprocesador está
compuesto por: registros, la Unidad de control, la Unidad aritmético-lógica, y
dependiendo del procesador, una unidad en coma flotante.
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 3
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
El primer procesador comercial, el Intel 4004, fue presentado el 15 de
noviembre de 1971. Los diseñadores fueron Ted Hoff y Federico Faggin de
Intel, y Masatoshi Shima de Busicom (más tarde ZiLOG).
Los microprocesadores modernos están integrados por millones de
transistores y otros componentes empaquetados en una cápsula cuyo
tamaño varía según las necesidades de las aplicaciones a las que van
dirigidas, y que van desde el tamaño de un grano de lenteja hasta el de casi
una galleta. Las partes lógicas que
componen un microprocesador son,
entre otras: unidad aritmético-lógica,
registros de almacenamiento, unidad
de control, Unidad de ejecución,
memoria caché y buses de datos
control y dirección.
Existen una serie de fabricantes de
microprocesadores, como IBM, Intel,
Zilog, Motorola, Cyrix y AMD. A lo
largo de la historia y desde su desarrollo inicial, los microprocesadores han
mejorado enormemente su capacidad, desde los viejos Intel 8080, Zilog Z80 o
Motorola 6809, hasta los recientes Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Quad, Intel
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 4
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
Xeon, Intel Itanium II, Transmeta
Efficeon o Cell. Ahora los nuevos
microprocesadores pueden tratar
instrucciones de hasta 256 bits,
habiendo pasado por los de 128, 64,
32, 16, 8 y 4 bits. Desde la aparición de
los primeros computadores en los
años cuarenta del siglo XX,
Antecedentes
Entre estas evoluciones podemos destacar estos hitos:
ENIAC (Electronic Numeric Integrator And Calculator) Fue un
computador con procesador multiciclo de programación cableada, esto
es, la memoria contenía sólo los datos y no los programas. ENIAC fue el
primer computador, que funcionaba según una técnica a la que
posteriormente se dio el nombre de monociclo.
EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) fue la
primera máquina de Von Neumann, esto es, la primera máquina que
contiene datos y programas en la misma memoria. Fue el primer
procesador multiciclo.
El IBM 7030 (apodado Stretch) fue el primer computador con
procesador segmentado. La segmentación siempre ha sido
fundamental en Arquitectura de Computadores desde entonces.
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 5
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
•El IBM 360/91 supuso grandes avances en la arquitectura segmentada,
introduciendo la detección dinámica de riesgos de memoria, la anticipación
generalizada y las estaciones de reserva.
•El CDC 6600 fue otro importante computador de microprocesador
segmentado, al que se considera el primer supercomputador.
•El último gran hito de la Arquitectura de Computadores fue la segmentación
superescalar, propuesta por John Cocke, que consiste en ejecutar muchas
instrucciones a la vez en el mismo microprocesador. Los primeros
procesadores superescalares fueron los IBM Power-1.
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 6
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
Avances
Hay que destacar que los grandes avances en la construcción de
microprocesadores se deben más a la Arquitectura de Computadores que a la
miniaturización electrónica. El microprocesador se compone de muchos
componentes. En los primeros procesadores gran parte de estos estaban
ociosos el 90% del tiempo.
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 7
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
Sin embargo hoy en día los componentes están repetidos una o más veces en
el mismo microprocesador, y los cauces están hechos de forma que siempre
están todos los componentes trabajando. Por eso los microprocesadores son
tan rápidos y tan productivos. Esta productividad tan desmesurada, junto con
el gran número de transistores por microprocesador (debido en parte al uso
de memorias caché) es lo que hace que se necesiten los inmensos sistemas
de refrigeración que se usan hoy en día. Inmensos en comparación con el
microprocesador, que habitualmente consiste en una cajita de 2 centímetros
de largo y de ancho por 1 milímetro de altura, cuando los refrigeradores
suelen tener volúmenes de al menos 5 centímetros cúbicos.
Funcionamiento
El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números
binarios en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede
realizar en varias fases:
•PreFetch, Pre lectura de la instrucción desde la memoria principal,
•Fetch, envío de la instrucción al decodificador,
•Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y
por tanto qué se debe hacer,
•Lectura de operandos (si los hay),
•Ejecución,
•Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 8
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU,
dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado
de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la
frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para
realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste
temporal.
Velocidad
Actualmente se habla de frecuencias de Gigaherzios (GHz.), o de Megaherzios
(MHz.). Lo que supone miles de millones o millones, respectivamente, de
ciclos por segundo. El indicador de la frecuencia de un microprocesador es un
buen referente de la velocidad de proceso del mismo, pero no el único.
La cantidad de instrucciones necesarias para llevar a cabo una tarea concreta,
así como la cantidad de instrucciones ejecutadas por ciclo ICP, son los otros
dos factores que determinan la velocidad de la CPU. La cantidad de
instrucciones necesarias para realizar una tarea depende directamente del
juego de instrucciones disponible, mientras que ICP depende de varios
factores, como el grado de supersegmentación y la cantidad de unidades de
proceso o "pipelines" disponibles, entre otros. La cantidad de instrucciones
necesarias para realizar una tarea depende directamente del juego de
instrucciones.
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 9
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
Bus de datos
El microproceador lee y escribe datos en la memoria principal y en los
dispositivos de entrada/salida. Estas transferencias se realizan a través de un
conjunto de conductores que forman el bus de datos. El número de
conductores suele ser potencia de 2.
Hay buses de 4, 8, 16, 32, 64, ... conductores. Los modelos de la familia x86, a
partir del 80386, trabajan con bus de datos de 32 bits, y a partir del Pentium
con bus de 64 bits. Pero los microprocesadores de las tarjetas gráficas, que
tienen un mayor volumen de procesamiento por segundo, se ven obligados a
aumentar este tamaño, y así tenemos hoy en día microprocesadores gráficos
que trabajan con datos de 128 ó 256 bits.
Estos dos tipos de microprocesadores no son comparables, ya que ni su juego
de instrucciones ni su tamaño de datos son parecidos y por tanto el
rendimiento de ambos no es comparable en el mismo ámbito.
La arquitectura x86 se ha ido ampliando a lo largo del tiempo a través de
conjuntos de operaciones especializadas denominadas "extensiones", las
cuales han permitido mejoras en el procesamiento de tipos de información
específica. Este es el caso de las extensiones MMX y SSE de Intel, y sus
contrapartes, las extensiones 3DNow! de AMD. A partir de 2003, el
procesamiento de 64 bits fue incorporado en los procesadores de
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 10
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
arquitectura x86 a través de la extensión AMD64 y posteriormente con la
extensión EM64T en los procesadores AMD e Intel respectivamente.
Zócalos
El zócalo o socket es una matriz de pequeños agujeros ubicados en una placa
madre, es la base donde encajan, sin dificultad, los pines de un
microprocesador. Esta matriz permite la conexión entre el microprocesador y
el resto del equipo. En las primeras computadoras personales el
microprocesador venía directamente soldado a la placa base, pero la
aparición de una amplia gama de microprocesadores llevó a la creación de
los zócalos.
En general cada familia de microprocesadores requiere un tipo distinto de
zócalo, ya que existen diferencias en el número de pines, su disposición
geométrica y la interconexión requerida con los componentes de la placa
base. Por tanto, no es posible conectar un determinado microprocesador a
una placa base diseñada para otro.
Puertos de entrada y salida
El microprocesador tiene puertos de entrada/salida en el mismo circuito
integrado. El chipset es un conjunto de circuitos integrados que se encarga
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 11
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
de realizar las funciones que el microprocesador delega en ellos. El conjunto
de circuitos integrados auxiliares necesarios por un sistema para realizar una
tarea suele ser conocido como chipset, cuya traducción literal del inglés
significa conjunto de circuitos integrados. Se designa circuito integrado
auxiliar al circuito integrado que es periférico a un sistema pero necesario
para el funcionamiento del mismo. La mayoría de los sistemas necesitan más
de un circuito integrado auxiliar; sin embargo, el término chipset se suele
emplear en la actualidad cuando se habla sobre las placas base de los IBM
PCs.
Chipset
El chipset es un conjunto de circuitos integrados diseñado para trabajar
conjuntamente y generalmente vendido como un único producto. En el
mundo de los computadores personales se disponían muchos circuitos
integrados como apoyo al microprocesador tales como el controlador de
interrupciones, controlador de acceso directo a memoria, controlador de
reloj, etc. Para reducir el número de circuitos se fueron creando circuitos más
complejos que incluían multiples funcionalidades en su interior.
Esos circuitos son los que actualmente se denominan chipset del computador
y son responsables en una medida importante del rendimiento global del
mismo.
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 12
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
Se ha comparado al Chipset con la "médula espinal": "una persona puede
tener un buen cerebro, pero si la médula falla, todo el cuerpo no sirve para
nada".
Las computadoras personales actuales tienen chipset formado por 2 circuitos
auxiliares al procesador principal:
•El puente norte que se utiliza como puente de enlace entre el
microprocesador y la memoria, controlando los accesos hacia y desde el
microprocesador, la memoria RAM, el puerto gráfico y las comunicaciones
con el puente sur.
•El puente sur que controla los dispositivos asociados, es decir se encarga de
comunicar el procesador con el resto de los periféricos. (los controladores de
disco, puertos de entrada y salida, como USB, etc.)
El Intel 4004 (i4004), un CPU de 4bits, fue el primer microprocesador en un
simple chip, así como el primero disponible comercialmente.
Aproximadamente al mismo tiempo, algunos otros diseños de CPU en
circuito integrado, tales como el militar F14 CADC de 1970, fueron
implementados como chipsets, es decir constelaciones de múltiples chips.
1974: Intel 8008
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 13
HISTORIA DE LOS PROCESADORES
El Intel 8008 (i8008) es un microprocesador diseñado y fabricado por Intel
que fue lanzado al mercado en abril de 1972. Codificado inicialmente como
1201, fue pedido a Intel por Computer Terminal Corporation para usarlo en
su terminal programable Datapoint 2200, pero debido a que Intel terminó el
proyecto tarde y a que no cumplía con la expectativas de Computer Terminal
Corporation, finalmente no fue usado en el Datapoint 2200. Posteriormente
Computer Terminal Corporation e Intel acordaron que el i8008 pudiera ser
vendido a otros clientes.
El conjunto de instrucciones del i8008 y de todos los procesadores
posteriores de Intel está fuertemente basado en las especificaciones de
diseño de Computer Terminal Corporation. El i8008 emplea direcciones de 14
bits, pudiendo direccionar hasta 16 KB de memoria.
Autor: Arianna Villagomez
09.08.2017
Página 14