ARQUITCETURA PROCESADORES

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CLASICAS, SEGMENTADAS Y MULTIPROCESAMIENTO

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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE HUETAMOING. SISTEMAS COMPUTACIONALES

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

ASESOR: ING. MANUEL LOEZA GONZALEZ

POR: JESUS CRISTHIAN LUVIANO NAVA

08070027 SEMESTRE 5

ASIGNATURA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

HUETAMO, MICH.Septiembre/2010 Tarea

OBJETIVO:

Realizar una investigacin sobre la arquitectura de procesadores. Arquitectura es la descripcin de un sistema en un nivel de abstraccin alto, por ello la arquitectura de computadoras es el diseo 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 clculo 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 nico dato. Son las ms alejadas de las arquitecturas convencionales. Como ejemplo de este tipo de arquitecturas est la mquina de flujo de datos.

Clsicas.

Estas arquitecturas se desarrollaron en las primeras computadoras electromecnicas y de tubos de vaco. Aun son usadas en procesadores empotrados de gama baja y son la base de la mayora 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 nico se convierte en un cuello de botella por el cual debe pasar toda la informacin que se lee de o se escribe a la memoria, obligando a que todos los accesos a esta sean secuenciales. Arquitectura Harvard Diagrama 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 cdigo de operacin de una instruccin, al mismo tiempo se lee de la memoria de datos los operados de la instruccin previa. As se evita el problema del cuello de botella de Von Newman y se obtiene un mejor desempeo. En la actualidad la mayora de los procesadores modernos se conectan al exterior de manera similar a la arquitectura Von Newman.

SegmentadasLas arquitecturas segmentadas o con segmentacin del cauce buscan mejorar el desempeo realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instruccin 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. Comunicacin entre segmentacin de cauce. las unidades en un procesador con

De multiprocesamientoCuando se desea incrementar el desempeo ms aya de lo que permite la tcnica de segmentacin del cauce (limite terico de una instruccin por ciclo de reloj), se requiere utilizar ms de un procesador para la ejecucin del programa de aplicacin. 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 numrico a una serie de datos matriciales, en especial en la simulacin de sistemas fsicos complejos. En los sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors), varios procesadores comparten la misma memoria principal y perifricos de I/O, Normalmente conectados por un bus comn. Se conocen como simtricos, ya que ningn procesador toma el papel de maestro y los dems de esclavos, sino que todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y perifricos y ambos son administrados por el sistema operativo. Los Clusters son conjuntos de computadoras independientes conectadas en una red de rea local o por un bis de interconexin y que trabajan cooperativamente para resolver un problema. Es clave en su funcionamiento contar con un sistema operativo y programas de aplicacin 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 compaa Intel (fundada el ao anterior) para que hicieran un conjunto de doce chips para el corazn de su nueva calculadora de mesa de bajo costo Este trabajo dara lugar a la fabricacin de los primeros procesadores 4001, 4002 y 4003 hasta llegar a una versin estable de funcionamiento en el ao 1971, dandose origen as al procesador 4004. Procesador 8008

En 1969 Computer Terminal Corp. (ahora Datapoint) visit Intel. Vic Poor, vicepresidente de Investigacin y Desarrollo en CTC quera integrar la CPU de su nueva terminal Datapoint 2200 en unos pocos chips y reducir el costo y el tamao del circuito electrnico. Motivo por el que Intel y CTC firmaron un contrato para desarrollar el chip, que internamente llamado 1201.Pensado para la aplicacin de terminal inteligente, debera ser ms complejo que el 4004. Mientras tanto, CTC tambin contrat a la empresa Texas Instruments para hacer el diseo del mismo chip como fuente alternativa. Durante el verano de 1971, mientras el trabajo con el 1201 estaba progresando rpidamente, Datapoint decidi que no necesitaba ms el 1201 debido a la recesin econmica de aquella poca que haba bajado el costo de los circuitos TTL de tal manera que ya no era rentable el circuito a medida. Datapoint le dej usar la arquitectura a Intel y a cambio esta ltima no le cobraba los costos de desarrollo. Intel decidi cambiarle el nombre al 1201 y lo llamara 8008. Lanzndose 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 idntico al 8086. La nica diferencia entre ambos es el tamao del bus de datos externo. Procesador 80286

Este microprocesador apareci en febrero de 1982. Los avances de integracin permitieron hacer un microprocesador que soportaba nuevas capacidades, como la multitarea (ejecucin simultnea de varios programas). El 80286 contiene 134.000 transistores dentro de su estructura (360% ms que el 8086) .

Procesador 80386.

En octubre de 1985 Intel lanz el microprocesador 80386 original de 16 MHz, con una velocidad de ejecucin 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 ao siguiente. Procesador 80486

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

80486 80486 80486 80486 80486

DX SX DX2 SL DX4

Procesador Pentium

El 19 de octubre de 1992, Intel anunci que la quinta generacin de su lnea de procesadores compatibles (cuyo cdigo interno era el P5) llevara 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 as poder diferir el nombre de sus procesadores del de sus competidores (AMD y Cyrix principalmente). Procesador Pentium Pro

Es la sexta generacin de arquitectura x86 de los microprocesadores de Intel, cuya meta era remplazar al Intel Pentium en

toda la gama de aplicaciones. Pero luego se centr, 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. Est basado en una versin modificada del ncleo P6, usado por primera vez en el Intel Pentium Pro. Los cambios fundamentales respecto a ste ltimo fueron mejorar el rendimiento en la ejecucin de cdigo de 16 bits, aadir el conjunto de instrucciones MMX y eliminar la memoria cach de segundo nivel del ncleo del procesador, colocndola en una tarjeta de circuito impreso junto a ste. 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 crtica, 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 modificacin del Pentium Pro. Fue lanzado el 26 de febrero de 1999. Procesador Pentium 4

El Pentium 4 (errneamente escrito Pentium IV) es un microprocesador de sptima generacin basado en la arquitectura x86. Es el primer microprocesador con un diseo 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) diseado y fabricado por Intel. El procesador fue originalmente diseado para su uso en computadoras porttiles. Su nombre en clave antes de su introduccin era Banias. Todos los nombres clave del Pentium M son lugares de Israel, la ubicacin del equipo de diseo del Pentium M. Procesador Pentium D Pentium D fueron introducidos por Intel en 2005. Los chips Pentium D consisten bsicamente en dos procesadores Pentium 4 (de ncleo Prescott) ubicados en una nica pieza de silicio con un proceso de fabricacin de 90 nm. El nombre en clave del Pentium D antes de su lanzamiento era Smit