Procesadores

Arquitectura

El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital.

En otras palabras, el microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan cálculos bajo un programa de control.

Consiguientemente, la historia de la computadora digital ayuda a entender el microprocesador. El hizo posible la fabricación de potentes calculadoras y de muchos otros productos. El microprocesador utiliza el mismo tipo de lógica que es usado en la unidad procesadora central

(CPU) de una computadora digital. El microprocesador es algunas veces llamado unidad microprocesadora (MPU). En otras palabras, el microprocesador es una unidad procesadora de datos. En un microprocesador se puede diferenciar diversas partes:

Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base. Memoria cache: es una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a alcance directo ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera para adquisición de datos.

Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada cache interna de primer nivel o L1; es decir, la que está dentro del micro, encapsulada junto a él. Los micros más modernos (Pentium III Coppermine, Athlon Thunderbird, etc.) incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande, aunque algo menos rápida, es la caché de segundo nivel o L2 e incluso los hay con memoria caché de nivel 3, o L3. Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip. Esta parte esta considerada como una parte «lógica» junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.

Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en cada procesador. Un grupo de registros esta diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el procesador pero que la CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta

y dos registros.

Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador las accede desde allí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de almacenamiento para el trabajo en curso.

Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo.

Un puerto es análogo a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un «número de puerto» que el procesador utiliza como si fuera un número de teléfono para llamar circuitos o a partes especiales.

Fabricacion

Procesadores de silicio
El proceso de fabricación de un microprocesador es muy complejo. Todo comienza
con un buen puñado de arena (compuesta básicamente de silicio), con la que se
fabrica un monocristal de unos 20 x 150 centímetros. Para ello, se funde el
material en cuestión a alta temperatura (1.370 °C) y muy lentamente (10 a 40 mm
por hora) se va formando el cristal.
De este cristal, de cientos de kilos de peso, se cortan los extremos y la superficie
exterior, de forma de obtener un cilindro perfecto. Luego, el cilindro se corta en
obleas de 10 micras de espesor, la décima parte del espesor de un cabello


humano, utilizando una sierra de diamante. De cada cilindro se obtienen miles de
obleas, y de cada oblea se fabricarán varios cientos de microprocesadores.
Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasan
por un proceso llamado “annealing”, que consiste en someterlas a un
calentamiento extremo para remover cualquier defecto o impureza que pueda
haber llegado a esta instancia. Después de una supervisión mediante láseres
capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de micra, se recubren
con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido mediante deposición
de vapor.
De aquí en adelante, comienza el proceso del «dibujado» de los transistores que
conformarán a cada microprocesador. A pesar de ser muy complejo y preciso,
básicamente consiste en la “impresión” de sucesivas máscaras sobre la oblea,
sucediéndose la deposición y eliminación de capas finísimas de materiales
conductores, aislantes y semiconductores, endurecidas mediante luz ultravioleta y
atacada por ácidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la
impresión. Salvando las escalas, se trata de un proceso comparable al visto para
la fabricación de circuitos impresos. Después de cientos de pasos, entre los que
se hallan la creación de sustrato, la oxidación, la litografía, el grabado, la
implantación iónica y la deposición de capas; se llega a un
complejo «bocadillo» que contiene todos los circuitos interconectados del
microprocesador.
Un transistor construido en tecnología de 45 nanómetros tiene un ancho
equivalente a unos 200 electrones. Eso da una idea de la precisión absoluta que
se necesita al momento de aplicar cada una de las máscaras utilizadas durante la
fabricación.
Los detalles de un microprocesador son tan pequeños y precisos que una única
mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos. Las salas empleadas
para la fabricación de microprocesadores se denominan salas limpias, porque el
aire de las mismas se somete a un filtrado exhaustivo y está prácticamente libre
de polvo. Las salas limpias más puras de la actualidad se denominan de clase 1.
La cifra indica el número máximo de partículas mayores de 0,12 micras que puede
haber en un pie cúbico (0,028 m3) de aire. Como comparación, un hogar normal
sería de clase 1 millón. Los trabajadores de estas plantas emplean trajes estériles
para evitar que restos de piel, polvo o pelo se desprendan de sus cuerpos.
Una vez que la oblea ha pasado por todo el proceso litográfico, tiene “grabados”
en su superficie varios cientos de microprocesadores, cuya integridad es
comprobada antes de cortarlos. Se trata de un proceso obviamente automatizado,

y que termina con una oblea que tiene grabados algunas marcas en el lugar que

se encuentra algún microprocesador defectuoso.

La mayoría de los errores se dan en los bordes de la oblea, dando como resultados chips capaces de funcionar a velocidades menores que los del centro de la oblea o simplemente con características desactivadas, tales como núcleos.

Luego la oblea es cortada y cada chip individualizado. En esta etapa del proceso el microprocesador es una pequeña placa de unos pocos milímetros cuadrados, sin pines ni cápsula protectora.

Cada una de estas plaquitas será dotada de una cápsula protectora plástica (en algunos casos pueden ser cerámicas) y conectada a los cientos de pines metálicos que le permitirán interactuar con el mundo exterior. Estas conexiones se realizan utilizando delgadísimos alambres, generalmente de oro. De ser necesario, la cápsula es provista de un pequeño disipador térmico de metal, que servirá para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el disipador principal. El resultado final es un microprocesador como los que equipan a los computadores.

También se están desarrollando alternativas al silicio puro, tales como el carburo de silicio que mejora la conductividad del material, permitiendo mayores frecuencias de reloj; aunque aún se encuentra en investigación.

Aunque la gran mayoría de la producción de circuitos integrados se basa en el silicio, no se puede omitir la utilización de otros materiales tales como el germanio; tampoco las investigaciones actuales para conseguir hacer operativo un procesador desarrollado con materiales de características especiales como

el grafeno o la molibdenita.

Rendimiento

El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace

pocos años se creía que la frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito, conocido como «mito de los megahertzios» se ha visto desvirtuado por el hecho de que los procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su potencia de cómputo.

Durante los últimos años esa frecuencia se ha mantenido en el rango de los 1,5 GHz a

4 GHz, dando como resultado procesadores con capacidades de proceso mayor comparados con los primeros que alcanzaron esos valores. Además la tendencia es a incorporar más núcleos dentro de un mismo encapsulado para aumentar el rendimiento por medio de una computación paralela, de manera que la velocidad de reloj es un indicador menos fiable aún.

Medir el rendimiento con la frecuencia es válido únicamente entre procesadores con arquitecturas muy similares o iguales, de manera que su funcionamiento interno sea el mismo: en ese caso la frecuencia es un índice de comparación válido. Dentro de una familia de procesadores es común encontrar distintas opciones en cuanto a frecuencias

de reloj, debido a que no todos los chip de silicio tienen los mismos límites de funcionamiento: son probados a distintas frecuencias, hasta que muestran signos de inestabilidad, entonces se clasifican de acuerdo al resultado de las pruebas.

Esto se podría reducir en que los procesadores son fabricados por lotes con diferentes estructuras internas atendidendo a gamas y extras como podría ser una memoria caché de diferente tamaño, aunque no siempre es así y las gamas altas difieren muchísimo más de las bajas que simplemente de su memoria caché. Después de obtener los lotes según su gama, se someten a procesos en un banco de pruebas, y según su soporte a las temperaturas o que vaya mostrando signos de inestabilidad, se le adjudica una frecuencia, con la que vendrá programado de serie, pero con prácticas de overclock se le puede incrementar la capacidad de un procesador depende fuertemente de los componentes restantes del sistema, sobre todo del chipset, de la memoria RAM y del software. Pero obviando esas características puede tenerse una medida aproximada del rendimiento de un procesador por medio de indicadores como la cantidad de operaciones de coma flotante por unidad de tiempo FLOPS, o la cantidad de instrucciones por unidad de tiempo MIPS. Una medida exacta del rendimiento de un procesador o de un sistema, es muy complicada debido a los múltiples factores involucrados en la computación de un problema, por lo general las pruebas no son concluyentes entre sistemas de la misma generación.

 El microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de megahercios.

Funcionamiento

Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto

básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica, y

dependiendo del procesador, puede contener una unidad de coma flotante.

El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios

organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las

instrucciones se puede realizar en varias fases:

- Prefetch, prelectura 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, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.

- Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.

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. El microprocesador se conecta a un

circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos

a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo.

Este reloj, en la actualidad, genera miles de megahercios.

Clases de Procesadores

- 1971: El Intel 4004

El 4004 fue el primer microprocesador del mundo, creado en un simple chip, y

desarrollado por Intel. Era un CPU de 4 bits y también fue el primero disponible

comercialmente. Este desarrollo impulsó la calculadora de Busicom y dio camino a

la manera para dotar de «inteligencia» a objetos inanimados, así como la

computadora personal.

-1972: El Intel 8008

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.

Posteriormente Computer Terminal Corporation e Intel acordaron que el i8008

pudiera ser vendido a otros clientes.

- 1974: El SC/MP

El SC/MP desarrollado por National Semiconductor, fue uno de los primeros

microprocesadores, y estuvo disponible desde principio de 1974. El nombre

SC/MP (popularmente conocido como «Scamp») es el acrónimo deSimple Costeffective Micro Processor (Microprocesador simple y rentable). Presenta unbus dedirecciones de 16 bits y un bus de datos de 8 bits. Una característica, avanzada para su tiempo, es la capacidad de liberar los buses a fin de que puedan ser compartidos por varios procesadores. Este microprocesador fue muy utilizado, por su bajo costo, y provisto en kits, para propósitos educativos, de investigación y

para el desarrollo de controladores industriales diversos.

-1974: El Intel 8080

EL 8080 se convirtió en la CPU de la primera computadora personal, la Altair

8800 de MITS, según se alega, nombrada en base a un destino de la Nave

Espacial «Starship» del programa de televisión Viaje a las Estrellas, y elIMSAI

8080, formando la base para las máquinas que ejecutaban el sistema

operativo CP/M-80. Los fanáticos de las computadoras podían comprar un equipo

Altair por un precio (en aquel momento) de u$s395. En un periodo de pocos

meses, se vendieron decenas de miles de estas PC.

 1975: Motorola 6800

Se fabrica, por parte de Motorola, el Motorola MC6800, más conocido como 6800.

Fue lanzado al mercado poco después del Intel 8080. Su nombre proviene de que

contenía aproximadamente 6800 transistores. Varios de los

primeras microcomputadoras de los años 1970 usaron el 6800 como procesador.

Entre ellas se encuentran la SWTPC 6800, que fue la primera en usarlo, y la muy

conocida Altair 680. Este microprocesador se utilizó profusamente como parte de

un kit para el desarrollo de sistemas controladores en la industria. Partiendo del

6800 se crearon varios procesadores derivados, siendo uno de los más potentes

elMotorola 6809

- 1976: El Z80

La compañía Zilog Inc. crea el Zilog Z80. Es un microprocesador de 8 bits

construido en tecnología NMOS, y fue basado en el Intel 8080. Básicamente es

una ampliación de éste, con lo que admite todas sus instrucciones. Un año

después sale al mercado el primer computador que hace uso del Z80,

el Tandy TRS-80 Model 1 provisto de un Z80 a 1,77 MHz y 4 KB de RAM. Es uno

de los procesadores de más éxito del mercado, del cual se han producido

numerosas versiones clónicas, y sigue siendo usado de forma extensiva en la

actualidad en multitud de sistemas embebidos. La compañía Zilog fue

fundada 1974 por Federico Faggin, quien fue diseñador jefe del microprocesador

Intel 4004 y posteriormente del Intel 8080.

- 1978: Los Intel 8086 y 8088

Una venta realizada por Intel a la nueva división de computadoras personales de

IBM, hizo que las PC de IBM dieran un gran golpe comercial con el nuevo

producto con el 8088, el llamado IBM PC. El éxito del 8088 propulsó a Intel a la lista de las 500 mejores compañías, en la prestigiosa revista Fortune, y la misma

nombró la empresa como uno de Los triunfos comerciales de los sesenta.

 1982: El Intel 80286

El 80286, popularmente conocido como 286, fue el primer procesador de Intel que

podría ejecutar todo el software escrito para su predecesor. Esta compatibilidad

del software sigue siendo un sello de la familia de microprocesadores de Intel.

Luego de 6 años de su introducción, había un estimado de 15 millones de PC

basadas en el 286, instaladas alrededor del mundo.

- 1985: El Intel 80386

Este procesador Intel, popularmente llamado 386, se integró con 275000

transistores, más de 100 veces tantos como en el original 4004. El 386 añadió una

arquitectura de 32 bits, con capacidad para multitarea y una unidad de traslación

de páginas, lo que hizo mucho más sencillo implementar sistemas operativos que

usaran memoria virtual.

- 1985: El VAX 78032

El microprocesador VAX 78032 (también conocido como DC333), es de único chip

y de 32 bits, y fue desarrollado y fabricado porDigital Equipment

Corporation (DEC); instalado en los equipos MicroVAX II, en conjunto con su ship

coprocesador de coma flotante separado, el 78132, tenían una potencia cercana al

90% de la que podía entregar el minicomputador VAX 11/780 que fuera

presentado en 1977. Este microprocesador contenía 125000 transistores, fue

fabricado en tecnologóa ZMOS de DEC. Los sistemas VAX y los basados en este

procesador fueron los preferidos por la comunidad científica y de ingeniería

durante la década del 1980.

- 1989: El Intel 80486

La generación 486 realmente significó contar con una computadora personal de

prestaciones avanzadas, entre ellas,un conjunto de instrucciones optimizado,

una unidad de coma flotante o FPU, una unidad de interfaz de bus mejorada y una

memoria cachéunificada, todo ello integrado en el propio chip del microprocesador.

Estas mejoras hicieron que los i486 fueran el doble de rápidos que el par i386 -

i387 operando a la misma frecuencia de reloj. El procesador Intel 486 fue el

primero en ofrecer un coprocesadormatemático o FPU integrado; con él que se

aceleraron notablemente las operaciones de cálculo. Usando una unidad FPU las

operaciones matemáticas más complejas son realizadas por el coprocesador de

manera prácticamente independiente a la función del procesador principal.

- 1991: El AMD AMx86

Procesadores fabricados por AMD 100% compatible con los códigos de Intel de

ese momento, llamados «clones» de Intel, llegaron incluso a superar la frecuencia

de reloj de los procesadores de Intel y a precios significativamente menores. Aquí

se incluyen las series Am286, Am386, Am486 y Am586.

- 1993: PowerPC 601

Es un procesador de tecnología RISC de 32 bits, en 50 y 66MHz. En su diseño

utilizaron la interfaz de bus del Motorola 88110. En1991, IBM busca una alianza

con Apple y Motorola para impulsar la creación de este microprocesador, surge la

alianza AIM (Apple, IBM y Motorola) cuyo objetivo fue quitar el dominio

que Microsoft e Intel tenían en sistemas basados en los 80386 y

80486.PowerPC (abreviada PPC o MPC) es el nombre original de la familia de

procesadores de arquitectura de tipo RISC, que fue desarrollada por la alinza AIM.

Los procesadores de esta familia son utilizados principalmente en

computadores Macintosh deApple Computer y su alto rendimiento se debe

fuertemente a su arquitectura tipo RISC.

- 1993: El Intel Pentium

El microprocesador de Pentium poseía una arquitectura capaz de ejecutar dos

operaciones a la vez, gracias a sus dos pipeline de datos de 32bits cada uno, uno

equivalente al 486DX(u) y el otro equivalente a 486SX(u). Además, estaba dotado

de un bus de datos de 64 bits, y permitía un acceso a memoria de 64 bits (aunque

el procesador seguía manteniendo compatibilidad de 32 bits para las operaciones

internas, y los registros también eran de 32 bits). Las versiones que incluían

instrucciones MMX no sólo brindaban al usuario un más eficiente manejo de

aplicaciones multimedia, como por ejemplo, la lectura de películas en DVD, sino

que también se ofrecían en velocidades de hasta 233 MHz. Se incluyó una versión

de 200 MHz y la más básica trabajaba a alrededor de 166 MHz de frecuencia de

reloj. El nombre Pentium, se mencionó en las historietas y en charlas de la

televisión a diario, en realidad se volvió una palabra muy popular poco después de

su introducción.

- 1994: EL PowerPC 620

En este año IBM y Motorola desarrollan el primer prototipo del procesador

PowerPC de 64 bit[2], la implementación más avanzada de la arquitectura

PowerPC, que estuvo disponible al año próximo. El 620 fue diseñado para su

utilización en servidores, y especialmente optimizado para usarlo en

configuraciones de cuatro y hasta ocho procesadores en servidores de

aplicaciones de base de datos y vídeo. Este procesador incorpora siete millones

de transistores y corre a 133 MHz. Es ofrecido como un puente de migración para

aquellos usuarios que quieren utilizar aplicaciones de 64 bits, sin tener que

renunciar a ejecutar aplicaciones de 32 bits.

 1995: EL Intel Pentium Pro

Lanzado al mercado para el otoño de 1995, el procesador Pentium Pro

(profesional) se diseñó con una arquitectura de 32 bits. Se usó en servidores y los

programas y aplicaciones para estaciones de trabajo (de redes) impulsaron

rápidamente su integración en las computadoras. El rendimiento del código de 32

bits era excelente, pero el Pentium Pro a menudo era más lento que un Pentium

cuando ejecutaba código o sistemas operativos de 16 bits. El procesador Pentium

Pro estaba compuesto por alrededor de 5,5 millones de transistores.

- 1996: El AMD K5

Habiendo abandonado los clones, AMD fabricada con tecnologías análogas a

Intel. AMD sacó al mercado su primer procesador propio, el K5, rival del Pentium.

La arquitectura RISC86 del AMD K5 era más semejante a la arquitectura del Intel

Pentium Pro que a la del Pentium. El K5 es internamente un procesador RISC con

una Unidad x86- decodificadora, transforma todos los comandos x86 (de la

aplicación en curso) en comandos RISC. Este principio se usa hasta hoy en todas

las CPU x86. En la mayoría de los aspectos era superior el K5 al Pentium, incluso

de inferior precio, sin embargo AMD tenía poca experiencia en el desarrollo de

microprocesadores y los diferentes hitos de producción marcados se fueron

superando con poco éxito, se retrasó 1 año de su salida al mercado, a razón de

ello sus frecuencias de trabajo eran inferiores a las de la competencia, y por tanto,

los fabricantes de PC dieron por sentado que era inferior.

- 1996: Los AMD K6 y AMD K6-2

Con el K6, AMD no sólo consiguió hacerle seriamente la competencia a los

Pentium MMX de Intel, sino que además amargó lo que de otra forma hubiese sido

un plácido dominio del mercado, ofreciendo un procesador casi a la altura del

Pentium II pero por un precio muy inferior. En cálculos encoma flotante, el K6

también quedó por debajo del Pentium II, pero por encima del Pentium MMX y del

Pro. El K6 contó con una gama que va desde los 166 hasta los más de 500 Mhz y

con el juego de instrucciones MMX, que ya se han convertido en estándares.

Más adelante se lanzó una mejora de los K6, los K6-2 de 250 nanómetros, para

seguir compitiendo con los Pentium II, siendo éste último superior en tareas de

coma flotante, pero inferior en tareas de uso general. Se introduce un juego de

instrucciones SIMD denominado 3DNow!

- 1997: El Intel Pentium II

Un procesador de 7,5 millones de transistores, se busca entre los cambios

fundamentales con respecto a su predecesor, 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 impresojunto a éste. Gracias al nuevo diseño de este

procesador, los usuarios de PC pueden capturar, revisar y compartir fotografías

digitales con amigos y familia vía Internet; revisar y agregar texto, música y otros;

con una línea telefónica; el enviar vídeo a través de las líneas normales del

teléfono mediante Internet se convierte en algo cotidiano.

- 1998: El Intel Pentium II Xeon

Los procesadores Pentium II Xeon se diseñan para cumplir con los requisitos de

desempeño en computadoras de medio-rango, servidores más potentes y

estaciones de trabajo (workstations). Consistente con la estrategia de Intel para

diseñar productos de procesadores con el objetivo de llenar segmentos de los

mercados específicos, el procesador Pentium II Xeon ofrece innovaciones técnicas

diseñadas para las estaciones de trabajo y servidores que utilizan aplicaciones

comerciales exigentes, como servicios de Internet, almacenamiento de datos

corporativos, creaciones digitales y otros. Pueden configurarse sistemas basados

en este procesador para integrar de cuatro o ocho procesadores trabajando en

paralelo, también más allá de esa cantidad.

- 1999: El Intel Celeron

Continuando la estrategia, Intel, en el desarrollo de procesadores para los

segmentos del mercado específicos, el procesador Celeron es el nombre que lleva

la línea de de bajo costo de Intel. El objetivo fue poder, mediante ésta segunda

marca, penetrar en los mercados impedidos a los Pentium, de mayor rendimiento

y precio. Se diseña para el añadir valor al segmento del mercado de los PC. Proporcionó a los consumidores una gran actuación a un bajo coste, y entregó un

desempeño destacado para usos como juegos y el software educativo.

- 1999: El AMD Athlon K7 (Classic y Thunderbird)

Procesador totalmente compatible con la arquitectura x86. Internamente el Athlon

es un rediseño de su antecesor, pero se le mejoró substancialmente el sistema

de coma flotante (ahora con 3 unidades de coma flotante que pueden trabajar

simultáneamente) y se le incrementó la memoria caché de primer nivel (L1) a 128

KiB (64 KiB para datos y 64 KiB para instrucciones). Además incluye 512 KiB de

caché de segundo nivel (L2). El resultado fue el procesador x86 más potente del

momento.

El procesador Athlon con núcleo Thunderbird apareció como la evolución del

Athlon Classic. Al igual que su predecesor, también se basa en la arquitectura x86

y usa el bus EV6. El proceso de fabricación usado para todos estos

microprocesadores es de 180 nanómetros. El Athlon Thunderbird consolidó a AMD

como la segunda mayor compañía de fabricación de microprocesadores, ya que

gracias a su excelente rendimiento (superando siempre al Pentium III y a los

primeros Pentium IV de Intel a la misma frecuencia de reloj) y bajo precio, la

hicieron muy popular tanto entre los entendidos como en los iniciados en la

informática.

- 1999: El Intel Pentium III

El procesador Pentium III ofrece 70 nuevas instrucciones Internet Streaming, las

extensiones de SIMD que refuerzan dramáticamente el desempeño con imágenes

avanzadas, 3D, añadiendo una mejor calidad de audio, video y desempeño en

aplicaciones de reconocimiento de voz. Fue diseñado para reforzar el área del

desempeño en el Internet, le permite a los usuarios hacer cosas, tales como,

navegar a través de páginas pesadas (con muchos gráficos), tiendas virtuales y

transmitir archivos video de alta calidad. El procesador se integra con 9,5 millones

de transistores, y se introdujo usando en él tecnología 250 nanómetros.

- 1999: El Intel Pentium III Xeon

El procesador Pentium III Xeon amplia las fortalezas de Intel en cuanto a las

estaciones de trabajo (workstation) y segmentos de mercado de servidores, y

añade una actuación mejorada en las aplicaciones del comercio electrónico e

informática comercial avanzada. Los procesadores incorporan mejoras que

refuerzan el procesamientomultimedia, particularmente las aplicaciones de vídeo.

La tecnología del procesador III Xeon acelera la transmisión de información a

través del bus del sistema al procesador, mejorando el desempeño significativamente. Se diseña pensando principalmente en los sistemas con

configuraciones de multiprocesador.

- 2000: EL Intel Pentium 4

Este es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura

x86 y fabricado por Intel. Es el primero con un diseño completamente nuevo desde

elPentium Pro. Se estrenó la arquitectura NetBurst, la cual no daba mejoras

considerables respecto a la anterior P6. Intel sacrificó el rendimiento de cada ciclo

para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo y una mejora en las

instrucciones SSE.

-  2001: El AMD Athlon XP

Cuando Intel sacó el Pentium 4 a 1,7 GHz en abril de 2001 se vio que el Athlon

Thunderbird no estaba a su nivel. Además no era práctico para el overclocking,

entonces para seguir estando a la cabeza en cuanto a rendimiento de los

procesadores x86, AMD tuvo que diseñar un nuevo núcleo, y sacó el Athlon XP.

Este compatibilizaba las instrucciones SSE y las 3DNow! Entre las mejoras

respecto al Thunderbird se puede mencionar la prerrecuperación de datos por

hardware, conocida en inglés comoprefetch, y el aumento de las entradas TLB, de

24 a 32.

- 2004: El Intel Pentium 4 (Prescott)

A principios de febrero de 2004, Intel introdujo una nueva versión de Pentium 4

denominada 'Prescott'. Primero se utilizó en su manufactura un proceso de

fabricación de 90 nm y luego se cambió a 65nm. Su diferencia con los anteriores

es que éstos poseen 1 MiB o 2 MiB de caché L2 y 16 KiB de caché L1 (el doble

que los Northwood), prevención de ejecución, SpeedStep, C1E State, un

HyperThreading mejorado, instrucciones SSE3, manejo de instrucciones AMD64,

de 64 bits creadas por AMD, pero denominadas EM64T por Intel, sin embargo por

graves problemas de temperatura y consumo, resultaron un fracaso frente a los

Athlon 64.

- 2004: El AMD Athlon 64

El AMD Athlon 64 es un microprocesador x86 de octava generación que

implementa el conjunto de instrucciones AMD64, que fueron introducidas con el

procesador Opteron. El Athlon 64 presenta un controlador de memoria en el propio

circuito integrado del microprocesador y otras mejoras de arquitectura que le dan

un mejor rendimiento que los anteriores Athlon y que el Athlon XP funcionando a la misma velocidad, incluso ejecutando código heredado de 32 bits.El Athlon 64

también presenta una tecnología de reducción de la velocidad del procesador

llamada Cool'n'Quiet,: cuando el usuario está ejecutando aplicaciones que

requieren poco uso del procesador, baja la velocidad del mismo y su tensión se

reduce.

- 2006: EL Intel Core Duo

Intel lanzó ésta gama de procesadores de doble núcleo y CPUs 2x2 MCM (módulo

Multi-Chip) de cuatro núcleos con el conjunto de instrucciones x86-64, basado en

el la nueva arquitectura Core de Intel. La microarquitectura Core regresó a

velocidades de CPU bajas y mejoró el uso del procesador de ambos ciclos de

velocidad y energía comparados con anteriores NetBurst de los CPU Pentium

4/D2. La microarquitectura Core provee etapas de decodificación, unidades de

ejecución, caché y buses más eficientes, reduciendo el consumo de energía de

CPU Core 2, mientras se incrementa la capacidad de procesamiento. Los CPU de

Intel han variado muy bruscamente en consumo de energía de acuerdo a

velocidad de procesador, arquitectura y procesos de semiconductor, mostrado en

las tablas de disipación de energía del CPU. Esta gama de procesadores fueron

fabricados de 65 a 45 nanómetros.

- 2007: El AMD Phenom

Phenom fue el nombre dado por Advanced Micro Devices (AMD) a la primera

generación de procesadores de tres y cuatro núcleos basados en la

microarquitectura K10. Como característica común todos los Phenom tienen

tecnología de 65 nanómetros lograda a través de tecnología de fabricación Silicon

on insulator (SOI). No obstante, Intel, ya se encontraba fabricando mediante la

más avanzada tecnología de proceso de 45 nm en 2008. Los procesadores

Phenom están diseñados para facilitar el uso inteligente de energía y recursos del

sistema, listos para la virtualización, generando un óptimo rendimiento por vatio.

Todas las CPU Phenom poseen características tales como controlador de

memoria DDR2 integrado, tecnología HyperTransport y unidades de coma

flotante de 128 bits, para incrementar la velocidad y el rendimiento de los cálculos

de coma flotante. La arquitectura Direct Connect asegura que los cuatro núcleos

tengan un óptimo acceso al controlador integrado de memoria, logrando un ancho

de banda de 16 Gb/s para intercomunicación de los núcleos del microprocesador y

la tecnología HyperTransport, de manera que las escalas de rendimiento mejoren

con el número de núcleos. Tiene caché L3 compartida para un acceso más rápido

a los datos (y así no depende tanto del tiempo de latencia de la RAM), además de

compatibilidad de infraestructura de los zócalos AM2, AM2+ y AM3 para permitir

un camino de actualización sin sobresaltos. A pesar de todo, no llegaron a igualar

el rendimiento de la serie Core 2 Duo.

- 2008: El Intel Core Nehalem

Intel Core i7 es una familia de procesadores de cuatro núcleos de la arquitectura

Intel x86-64. Los Core i7 son los primeros procesadores que usan la

microarquitectura Nehalem de Intel y es el sucesor de la familia Intel Core 2. FSB

es reemplazado por la interfaz QuickPath en i7 e i5 (zócalo 1366), y sustituido a su

vez en i7, i5 e i3 (zócalo 1156) por el DMI eliminado el northBrige e

implementando puertos PCI Express directamente. Memoria de tres canales

(ancho de datos de 192 bits): cada canal puede soportar una o dos memorias

DIMM DDR3. Las placa base compatibles con Core i7 tienen cuatro (3+1) o seis

ranuras DIMM en lugar de dos o cuatro, y las DIMMs deben ser instaladas en

grupos de tres, no dos. El Hyperthreading fue reimplementado creando núcleos

lógicos. Está fabricado a arquitecturas de 45 nm y 32 nm y posee 731 millones de

transistores su versión más potente. Se volvió a usar frecuencias altas, aunque a

contrapartida los consumos se dispararon.

- 2008: Los AMD Phenom II y Athlon II

Phenom II es el nombre dado por AMD a una familia de microprocesadores o

CPUs multinúcleo (multicore) fabricados en 45 nm, la cual sucede al Phenom

original y dieron soporte a DDR3. Una de las ventajas del paso de los 65 nm a los

45 nm, es que permitió aumentar la cantidad de cache L3. De hecho, ésta se

incrementó de una manera generosa, pasando de los 2 MiB del Phenom original a

6 MiB.

Entre ellos, el Amd Phenom II X2 BE 555 de doble núcleo surge como el

procesador binúcleo del mercado. También se lanzan tres Athlon II con sólo Cache

L2, pero con buena relación precio/rendimiento. El Amd Athlon II X4 630 corre a

2,8 GHz. El Amd Athlon II X4 635 continua la misma línea.

AMD también lanza un triple núcleo, llamado Athlon II X3 440, así como un doble

núcleo Athlon II X2 255. También sale el Phenom X4 995, de cuatro núcleos, que

corre a más de 3,2GHz. También AMD lanza la familia Thurban con 6 núcleos

físicos dentro del encapsulado

- 2011: El Intel Core Sandy Bridge

Llegan para remplazar los chips Nehalem, con Intel Core i3, Intel Core i5 e Intel

Core i7 serie 2000 y Pentium G.

Intel lanzó sus procesadores que se conocen con el nombre en clave Sandy

Bridge. Estos procesadores Intel Core que no tienen sustanciales cambios en

arquitectura respecto a nehalem, pero si los necesarios para hacerlos más

eficientes y rápidos que los modelos anteriores. Es la segunda generación de los

Intel Core con nuevas instrucciones de 256 bits, duplicando el rendimiento,

mejorando el desempeño en 3D y todo lo que se relacione con operación en

multimedia. Llegaron la primera semana de Enero del 2011. Incluye nuevo

conjunto de instrucciones denominado AVX y una GPU integrada de hasta 12

unidades de ejecución

Ivy Bridge es la mejora de sandy bridge a 22 nm. Se estima su llegada para 2012

y promete una mejora de la GPU, así como procesadores de sexdécuple núcleo

en gamas más altas y cuádruple núcleo en las más bajas, abandonándose los

procesadores de núcleo doble.

- 2011: El AMD Fusion

AMD Fusion es el nombre clave para un diseño futuro de microprocesadores

Turion, producto de la fusión entre AMD y ATI, combinando con la ejecución

general del procesador, el proceso de la geometría 3D y otras funciones de GPUs

actuales. La GPU (procesador gráfico) estará integrada en el propio

microprocesador. Se espera la salida progresiva de esta tecnología a lo largo del

2011; estando disponibles los primeros modelos (Ontaro y Zacate) para

ordenadores de bajo consumo entre últimos meses de 2010 y primeros de 2011,

dejando el legado de las gamas medias y altas (Llano, Brazos y Bulldozer para

mediados o finales del 2011)