Microprocesadores intel
Microprocesadores de la linea intel:
- El 4004:
Es un microprocesador de 4 bits de bus de datos, direcciona 32768 bits de ROM y 5120 bits de RAM. Además se pueden direccionar 16 ports de entrada (de 4 bits) y 16 ports de salida (de 4 bits). Contiene alrededor de 2300 transistores MOS de canal P de 10 micrones. El ciclo de instrucción es de 10,8 microsegundos.
- El 8008:
En 1969 Computer Terminal Corp. (ahora Datapoint) visitó Intel. Vic Poor, vicepresidente de Investigación y Desarrollo en CTC quería integrar la CPU (unos cien componentes TTL) de su nueva terminal Datapoint 2200 en unos pocos chips y reducir el costo y el tamaño del circuito electrónico.ted Hoff observó la arquitectura, el conjunto de instrucciones y el diseño lógico que había presentado CTC y estimó que Intel podría integrarlo en un sólo chip, así que Intel y CTC firmaron un contrato para desarrollar el chip. El chip, internamente llamado 1201, sería un dispositivo de 8 bits. Pensado para la aplicación de terminal inteligente, debería ser más complejo que el 4004. Al principio parecía que el 1201 saldría antes que el 4004 ya que Federico Faggin tenía que desarrollar cuatro chips, siendo el 4004 el último de ellos. Sin embargo, después de algunos meses de trabajo con el 1201, el diseñador, Hal Feeney, fue puesto a diseñar un chip de memoria, con lo que el proyecto del 1201 fue puesto en el "freezer". Mientras tanto, CTC también contrató a la empresa Texas Instruments para hacer el diseño del mismo chip como fuente alternativa. Al final de 1970 Intel continuó con el proyecto del 1201 bajo la dirección de Faggin y Feeney fue puesto nuevamente a trabajar en este proyecto. En junio de 1971, TI puso un aviso en la revista Electronics donde se detallaban las capacidades de este integrado MOS LSI. Con la leyenda "CPU en un chip" se acompañaba la descripción del circuito a medida para la terminal Datamation 2200. El aviso decía "TI lo desarrolló y lo está produciendo para Computer Terminal Corp.". Las dimensiones indicadas eran 5,46 por 5,71 mm, un chip enorme aun para la tecnología de 1971 y era 225% más grande que el tamaño estimado por Intel.
- El 8080:
Durante el verano de 1971, Federico Faggin fue a Europa para realizar seminarios sobre el MCS-4 y el 8008 y para visitar clientes. Recibió una gran cantidad de críticas (algunas de ellas constructivas) acerca de la arquitectura y el rendimiento de los microprocesadores. Las compañías que estaban más orientadas hacia la computación eran las que le decían las peores críticas. Cuando regresó a su casa, se le ocurrió una idea de cómo hacer un microprocesador de 8 bits mejor que el 8008, incorporando muchas de las características que esa gente estaba pidiendo, sobre todo, más velocidad y facilidad de implementación en el circuito. Decidió utilizar el nuevo proceso NMOS (que utiliza transistores MOS de canal N) que se utilizaba en las últimas memorias RAM dinámicas de 4 kilobits, además le agregó una mejor estructura de interrupciones, mayor direccionamiento de memoria (16 KB en el 8008 contra 64 KB en el 8080) e instrucciones adicionales (como se puede apreciar en las descripciones de los conjuntos de instrucciones que se encuentran más abajo). Al principio de 1972 decidió realizar el nuevo chip. Sin embargo Intel decidió esperar a que el mercado respondiera primero con el MCS-4 y luego con el MCS-8 antes de dedicar más dinero al desarrollo de nuevos diseños. En el verano de 1972, la decisión de Intel fue comenzar con el desarrollo del nuevo microprocesador. Shima (el mismo de antes) comenzó a trabajar en el proyecto en noviembre. La primera fabricación del 8080 se realizó en diciembre de 1973. Los miembros del grupo que hacían el desarrollo encontraron un pequeño error y el primero de abril de 1974 se pudo lanzar al mercado el microprocesador. l 8080 realmente creó el verdadero mercado de los microprocesadores. El 4004 y el 8008 lo sugirieron, pero el 8080 lo hizo real. Muchas aplicaciones que no eran posibles de realizar con los microprocesadores previos pudieron hacerse realidad con el 8080. Este chip se usó inmediatamente en cientos de productos diferentes. En el 8080 corría el famoso sistema operativo CP/M(siglas de Control Program for Microcomputers) de la década del '70 que fue desarrollado por la compañía Digital Research.
- El 8085:
El siguiente microprocesador creado por la empresa Intel fue el 8085 en 1977. La alimentación es única: requiere sólo +5V. Esto se debe a la nueva tecnología utilizada para la fabricación llamada HMOS (High performance N-channel MOS) que además permite una mayor integración, llegando a la VLSI (Very Large Scale of Integration o muy alta escala de integración) con más de diez mil transistores (el 8085 no es VLSI, pero sí el 8088, como se verá más adelante). Tiene incorporado el generador de pulsos de reloj con lo que sólo hace falta un cristal de cuarzo y un par de capacitores externos (para el 8080 se necesitaba el circuito integrado auxiliar que lleva el código 8224). Además está mejorado en lo que se refiere a las interrupciones. Incluye las 74 instrucciones del 8080 y posee dos adicionales (RIM y SIM) referidas a este sistema de interrupciones y a la entrada y salida serie. El bus de datos está multiplexado con los ocho bits menos significativos del bus de direcciones (utiliza los mismos pines para ambos buses), con lo que permite tener más pines libres para el bus de control del microprocesador (el 8080 necesitaba un integrado especial, el 8228, para generar el bus de control). Intel produjo ROMs, RAMs y chips de soporte que tienen también el bus multiplexado de la misma manera que el microprocesador. Todos estos integrados forman la familia MCS-85.Debido a la gran densidad de integración comparado con el 8080, se utilizó mucho este microprocesador en aplicaciones industriales. Sin embargo, para aplicaciones de computación de uso general, se extendió más el uso del microprocesador Z-80 como se indicó en el apartado referente al 8080.
- Los 8086 y 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 idéntico al 8086. La única diferencia entre ambos es el tamaño del bus de datos externo. Intel trata esta igualdad interna y desigualdad externa dividiendo cada procesador 8086 y 8088 en dos sub-procesadores. O sea, cada uno consta de una unidad de ejecución (EU: Execution Unit) y una unidad interfaz del bus (BIU: Bus Interface Unit). La unidad de ejecución es la encargada de realizar todas las operaciones mientras que la unidad de interfaz del bus es la encargada de acceder a datos e instrucciones del mundo exterior. Las unidades de ejecución son idénticas en ambos microprocesadores, pero las unidades de interfaz del bus son diferentes en varias cuestiones.
- El 8087:
El procesador de datos numérico (NDP) 8087 aumenta el juego de instrucciones del 8086/8088 mejorando su capacidad de tratamiento de números. Se utiliza como procesador paralelo junto al 8086/8088 añadiendo 8 registros de coma flotante de 80 bits así como instrucciones adicionales. Utiliza su propia cola de instrucciones para controlar el flujo de instrucciones del 8086/8088, ejecutando sólo aquellas instrucciones que le corresponden, e ignorando las destinadas a la CPU 8086/8088. El 8086/8088 deberá funcionar en modo máximo para poder acomodar el 8087. Las instrucciones del NDP 8087 incluyen un juego completo de funciones aritméticas así como un potente núcleo de funciones exponenciales, logarítmicas y trigonométricas. Utiliza un formato interno de números en coma flotante de 80 bits con el cual gestiona siete formatos exteriores.Como detalle constructivo, cabe mencionar que el 8087 posee 45.000 transistores y consume 3 watt.
- El 80186 y 80188:
En estos microprocesadores se incluyen dos temporizadores / contadores programables para contar o medir tiempos de eventos externos y para generar formas de onda no repetitivas. El tercero, que no está conectado al exterior, es útil para implementar demoras y como un prescaler (divisor) para los otros dos que están conectados exteriormente. Estos temporizadores son muy flexibles y pueden configurarse para contar y medir tiempos de una variedad de actividades de entrada/salida.Cada uno de los tres temporizadores está equipado con un registro contador de 16 bits que contiene el valor actual del contador/temporizador. Puede ser leído o escrito en cualquier momento (aunque el temporizador esté corriendo). Además cada temporizador posee otro registro de 16 bits que contiene el máximo valor que alcanzará la cuenta. Cada uno de los dos temporizadores conectados exteriormente posee otro registro de cuenta de 16 bits que permite alternar la cuenta entre dos valores máximos de cuenta (lo que sirve para generar señales con ciclo de trabajo diferente del 50%) programables por el usuario. Cuando se alcanza la cuenta máxima, se genera una interrupción y el registro que lleva la cuenta (el primero mencionado) se pone a cero. Los temporizadores tienen modos de operación bastante flexibles. Todos pueden programarse para parar o poner la cuenta a cero y seguir corriendo cuando llegan al valor máximo. Los dos temporizadores conectados externamente pueden seleccionar entre el reloj interno (basado en la señal generada por el generador de reloj, explicado en el apartado anterior) y externo, alternar entre dos cuentas máximas (primero se usa una y después la otra) o usar una cuenta máxima (siempre el mismo valor), y pueden programarse para volver a disparar cuando ocurre un evento externo.
- El 80c187:
El 80C187 es un coprocesador relativamente nuevo diseñado para soportar el microprocesador 80C186 (el 80188 no soporta ninguna clase de coprocesadores). Se introdujo en 1989 e implementa el conjunto de instrucciones del 80387. Está disponible en el formato CERDIP (CERamic Dual Inline Package) de 40 pines y PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) de 44. La máxima frecuencia es 16 MHz. A dicha frecuencia el consumo máximo es de 780 mW.
- El 80286:
Como en modo real, en modo protegido se utilizan dos componentes para formar la dirección física: un selector de 16 bits se utiliza para determinar la dirección física inicial del segmento, a la cual se suma una dirección efectiva (offset) de 16 bits. La diferencia entre los dos modos radica en el cálculo de la dirección inicial del segmento. En modo protegido el selector se utiliza para especificar un índice en una tabla definida por el sistema operativo. La tabla contiene la dirección base de 24 bits de un segmento dado. La dirección física se obtiene sumando la dirección base hallada en la tabla con el offset.
- El 80287:
El 80287 fue el coprocesador original para el procesador 80286 y se introdujo en 1983. Usa la misma unidad de ejecución interna que el 8087 y tiene la misma velocidad (a veces es más lento debido al tiempo que tarda la comunicación con el 80286). Como el 8087, no provee compatibilidad completa con la norma IEEE-754 de punto flotante que apareció en 1985. El 80287 fue realizado en tecnología NMOS con el formato externo CERDIP de 40 pines. La frecuencia máxima era de 10 MHz. El consumo de potencia era el mismo que el del 8087 (2,4 watt máximo). El 80287 ha sido reemplazado pon su sucesor más rápido, el 287XL, basado en tecnología CMOS e introducido en 1990. Como tiene la misma unidad de ejecución que el 80387, cumple con la norma IEEE-754 y ejecuta bastante más rápido que su antecesor. A 12,5 MHz consume 675 mW (la cuarta parte que su antecesor).
- El 80386:
El 80386 tiene dos modos de operación: modo de direccionamiento real (modo real), y modo de direccionamiento virtual protegido (modo protegido). En modo real el 80386 opera como un 8086 muy rápido, con extensiones de 32 bits si se desea. El modo real se requiere primariamente para preparar el procesador para que opere en modo protegido. El modo protegido provee el acceso al sofisticado manejo de memoria y paginado. Dentro del modo protegido, el software puede realizar un cambio de tarea para entrar en tareas en modo 8086 virtual (V86 mode) (esto es nuevo con este microprocesador). Cada una de estas tareas se comporta como si fuera un 8086 el que lo está ejecutando, lo que permite ejecutar software de 8086 (un programa de aplicación o un sistema operativo). Las tareas en modo 8086 virtual pueden aislarse entre sí y del sistema operativo (que debe utilizar instrucciones del 80386), mediante el uso del paginado y el mapa de bits de permiso de entrada/salida (I/O Permission Bitmap). Finalmente, para facilitar diseños de hardware de alto rendimiento, la interfaz con el bus del 80386 ofrece pipelining de direcciones, tamaño dinámico del ancho del bus de datos (puede tener 16 ó 32 bits según se desee en un determinado ciclo de bus) y señales de habilitación de bytes por cada byte del bus de datos. Hay más información sobre esto en la sección de hardware del 80386.
- El 80387:
El 80387 fue la primera generación de coprocesadores específicamente diseñados para la CPU 80386. Fue introducido en 1986, un año después que el CPU 80386. El 80387 fue superado por el 387DX, que fue introducido en 1989. El viejo 80387 era 20% más lento que el 387DX. El 80387 estába empaquetado en el formato PGA de 68 pines y estaba manufacturado con la tecnología CHMOS III de 1,5 micrones. La máxima velocidad del 80387 fue de 20 MHz. El 387DX es la segunda generación. Esta versión está realizada en un proceso CMOS más avanzado (tecnología CHMOS IV) que permite una frecuencia de 33 MHz. Algunas instrucciones se han mejorado mucho más que el 20% de promedio. Por ejemplo, la instrucción FBSTP es 3,64 veces más rápido que en el 80387. El 387SX es el coprocesador que se aparea con el 386SX con un bus de datos de 16 bits, en vez de los 32 que tienen los anteriores. El 387SX tiene la misma unidad de ejecución que el 80387 original. Viene en formato PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) de 68 pines con una frecuencia máxima de 20 MHz. El 387SL (que se introdujo en 1992) se diseñó para ser utilizado en sistemas junto con el 386SL en notebooks y laptops. Está realizado con la tecnología CHMOS IV estática (no se pierden los datos internos si se detiene el reloj) y tiene la misma unidad de ejecución que el 387DX.
- El 80486:
Versiones del 80486
80486 DX: En abril de 1989 la compañía Intel presentó su nuevo microprocesador: el 80486 DX, con 1.200.000 transistores a bordo, el doble de la velocidad del 80386 y 100% de compatibilidad con los microprocesadores anteriores. El consumo máximo del 486DX de 50 MHz es de 5 watt.
80486 SX: En abril de 1991 introdujo el 80486 SX, un producto de menor costo que el anterior sin el coprocesador matemático que posee el 80486 DX (bajando la cantidad de transistores a 1.185.000).
80486 DX2: En marzo de 1992 apareció el 80486 DX2, que posee un duplicador de frecuencia interno, con lo que las distintas funciones en el interior del chip se ejecutan al doble de velocidad, manteniendo constante el tiempo de acceso a memoria. Esto permite casi duplicar el rendimiento del microprocesador, ya que la mayoría de las instrucciones que deben acceder a memoria en realidad acceden al caché interno de 8 KBytes del chip.
80486 SL: En el mismo año apareció el 80486 SL con características especiales de ahorro de energía.
80486 DX4: Siguiendo con la filosofía del DX2, en 1994 apareció el 80486 DX4, que triplica la frecuencia de reloj y aumenta el tamaño del caché interno a 16 KBytes.
80486 SX: En abril de 1991 introdujo el 80486 SX, un producto de menor costo que el anterior sin el coprocesador matemático que posee el 80486 DX (bajando la cantidad de transistores a 1.185.000).
80486 DX2: En marzo de 1992 apareció el 80486 DX2, que posee un duplicador de frecuencia interno, con lo que las distintas funciones en el interior del chip se ejecutan al doble de velocidad, manteniendo constante el tiempo de acceso a memoria. Esto permite casi duplicar el rendimiento del microprocesador, ya que la mayoría de las instrucciones que deben acceder a memoria en realidad acceden al caché interno de 8 KBytes del chip.
80486 SL: En el mismo año apareció el 80486 SL con características especiales de ahorro de energía.
80486 DX4: Siguiendo con la filosofía del DX2, en 1994 apareció el 80486 DX4, que triplica la frecuencia de reloj y aumenta el tamaño del caché interno a 16 KBytes.
El chip se empaqueta en el formato PGA (Pin Grid Array) de 168 pines en todas las versiones. En el caso del SX, también existe el formato PQFP (Plastic Quad Flat Pack) de 196 pines. Las frecuencias más utilizadas en estos microprocesadores son: SX: 25 y 33 MHz, DX: 33 y 50 MHz, DX2: 25/50 MHz y 33/66 MHz y DX4: 25/75 y 33/100 MHz. En los dos últimos modelos, la primera cifra indica la frecuencia del bus externo y la segunda la del bus interno. Para tener una idea de la velocidad, el 80486 DX2 de 66 MHz ejecuta 54 millones de instrucciones por segundo.
- El pentium:
El Pentium usa un modo de administración de sistema (SMM) similar al que usa el 486 SL, que permite que los ingenieros diseñen un sistema con bajo consumo. La interrupción de administración del sistema activa el SMM por debajo del nivel del sistema operativo o de la aplicación. Se guarda toda la información sobre el estado de los registros para después restaurarla, y se ejecuta el código de manejador de SMM desde un espacio de direcciones totalmente separado, llamado RAM de administración del sistema (SMRAM). Se sale del SMM ejecutando una instrucción especial (RSM). Esto lleva al CPU de nuevo al mismo punto en que estaba cuando se llamó al SMM.Algunos procesadores (100 MHz o más lentos) presentan problemas en este modo.
Posted by ROBIN
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17:04
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