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nit), llamado procesador central o microprocesador Microprocesador. La CPU es el núcleo de la computadora y su importancia es como la del corazón para un ser humano. De hecho, la función del procesador es más similar a la del cerebro, porque es responsable de procesar y calcular todos los datos dentro de la computadora, mientras que el chipset de la placa base se parece más al corazón, que controla el intercambio de datos. El tipo de CPU determina el sistema operativo y el software correspondiente que utiliza. La velocidad de la CPU determina qué tan potente es su computadora. Por supuesto, cuanto más rápida y nueva sea la CPU, más dinero le costará.
La CPU tiene una historia de más de 20 años desde su desarrollo inicial. Durante este período, según la longitud de palabras de la información que procesa, la CPU se puede dividir en: microprocesador de cuatro bits, microprocesador de ocho bits. microprocesador, microprocesadores de dieciséis bits, microprocesadores de treinta y dos bits, microprocesadores de sesenta y cuatro bits, etc.
Hoy en día, las CPU de Intel y sus productos compatibles dominan los microordenadores: la mayor parte del mercado de PC, pero además de las CPU de Intel o AMD, hay otras CPU de las que quizás haya oído hablar, como las PA-RISC de HP, las CPU de IBM Power4 y UltraSparc de Sun, etc., pero todos son procesadores de computación con conjunto de instrucciones reducido (RISC) y utilizan sistemas operativos patentados de Unix, como AIX de IBM y Solaris de Sun.
Aunque los métodos de diseño y los principios de funcionamiento son diferentes, todavía existen muchas similitudes entre los diferentes procesadores. Desde el exterior, la CPU suele ser un bloque rectangular o cuadrado, conectado a la placa base a través de numerosos pines. Sin embargo, lo que ve es sólo la cubierta exterior de la CPU: el paquete de la CPU. Internamente, el núcleo de la CPU es un delgado chip de silicio (su nombre en inglés es die, core) que suele tener un tamaño inferior a 1/4 de pulgada. En este pequeño chip de silicio, millones de transistores están densamente cubiertos. Son como neuronas en el cerebro, que cooperan entre sí para completar diversos cálculos y operaciones complejas.
El primer procesador 4004 lanzado por Intel solo contenía 2.000 transistores, mientras que el último procesador Intel Pentium 8400EE contiene más de 230 millones de transistores, y el nivel de integración se ha incrementado en 100.000 veces. El circuito integrado más complejo de la actualidad. Al mismo tiempo, descubrirá que el tamaño del núcleo de silicio de una sola CPU no ha aumentado en absoluto, e incluso se ha vuelto más pequeño. Esto requiere una mejora continua del proceso de fabricación para producir estructuras de circuitos más sofisticadas. Hoy en día, los procesadores más recientes se fabrican con tecnología de 0,065 micrones, que a menudo se denomina ancho de línea de 0,065 micrones.
El procesador Pentium 840EE utiliza un núcleo Smithfield de proceso de 90 nm, caché L2 de 1 MB por núcleo, FSB de 800 MHZ, admite antivirus EDB y EMT64T, se puede usar con WinXP de 64 bits, proceso de 90 nm, área de chip de 206 milímetros cuadrados , 230 millones de transistores. Pentium 4 643 (3,2 GHz) utiliza el proceso CedarMill de 65 nm, integra caché L2 de 2 MB, núcleo único, admite HT, EM64T, VT.
Cabe señalar que el ancho de línea se refiere al ancho del circuito de puerta, la unidad funcional más básica del chip. De hecho, el ancho de la conexión entre los circuitos de puerta es el mismo que el ancho de. el circuito de la puerta, por lo que el ancho de la línea puede describir el proceso de fabricación. Reducir el ancho de la línea significa que los transistores se pueden hacer más pequeños y más densos, lo que puede reducir el consumo de energía del chip, hacer que el sistema sea más estable, permitir que la CPU funcione a frecuencias más altas y usar obleas más pequeñas con la misma complejidad del chip, por lo que el costo es. reducido.
Con la reducción continua del ancho de línea, el rendimiento conductivo del cableado de aluminio utilizado dentro del chip en el pasado no será suficiente. AMD comenzó a utilizar tecnología de cableado de cobre en su serie K7. Ahora esta tecnología se ha utilizado ampliamente.
Conocimientos básicos sobre la CPU: los principales indicadores de rendimiento de la CPU
La frecuencia principal
Es decir, la frecuencia de reloj de la CPU (CPU Clock Speed) , que es lo que más nos preocupa, lo que llamamos 3,2 GHz, 2,0 GHz, etc. se refiere a ello en términos generales, cuanto mayor es la frecuencia principal, más rápida es la CPU y mayor es la máquina en general.
Sin embargo, AMD ahora ha adoptado un método de denominación más vago en un intento de hacer que los consumidores diluyan el concepto de calcular el rendimiento en función de la frecuencia principal. Por ejemplo, la frecuencia del Athlon 300 puede ser 2,20 GHz o 2,0 GHz. Intel utiliza Pentium 643, un método de denominación más confuso. Es difícil para la gente común recordar su significado sin verificar los parámetros.
Bus frontal FSB
La frecuencia de reloj externo de la CPU la proporciona la placa base de la computadora. Solía ser de 133 MHz. Actualmente, el último chipset i925XE de Intel utiliza el FSB de 1066 MHz. .
Caché interno (caché L1)
El caché incluido dentro del chip de la CPU se utiliza para almacenar temporalmente algunas instrucciones y datos durante el funcionamiento de la CPU. La velocidad de acceso es consistente con la frecuencia de la CPU. La unidad de capacidad de la caché L1 es generalmente KB. Cuanto mayor es el caché L1, menos veces la CPU intercambia datos con el caché y la memoria L2 más lentos durante la operación, lo que puede aumentar la velocidad de computación de la computadora.
Caché Externo (Caché L2)
Caché fuera de la CPU Ahora el Caché L2 del procesador se ejecuta a la misma frecuencia que la CPU (anteriormente el Caché L2 de P2 P3 corría a la misma frecuencia. la mitad de la frecuencia de la CPU).
Otros incluyen tecnología de embalaje, tecnología de interfaz, proceso de fabricación, conjunto de instrucciones, etc., que no explicaré en detalle, de lo contrario estaría escribiendo un libro en lugar de un artículo. ¿Por qué no? Si esta serie de artículos puede continuar, podré comunicarme con usted nuevamente en el futuro.
En abril de 1989, Intel lanzó el microprocesador 486 a 25MHz. 10 de mayo de 1989: Intel lanzó el chip 80486 con el que todos estamos familiarizados. Lo bueno de este chip, que requirió cuatro años de desarrollo y 300 millones de dólares en inversión de capital, es que rompe el límite de 1 millón de transistores por primera vez, integra 1,2 millones de transistores y utiliza un proceso de fabricación de 1 micrón. De hecho, 486 es un coprocesador 80386 + 80387 + caché de primer nivel de 8 KB, que es una superversión de 386.
Compaq dudaba en adoptar Intel 486 porque tenía una gran cantidad de pedidos 386. Dell aprovechó la oportunidad para lanzar su propia máquina 486 completa y logró entrar en el mercado de máquinas compatibles a través del modelo de venta directa. En 1991, Michael Dell, de 25 años, se convirtió en el presidente más joven entre las empresas más grandes de Estados Unidos incluidas en Fortune 500. En 1995, Dell entró en el top cinco de ordenadores personales del mundo.
22 de mayo de 1991: se lanza la versión más económica del 80486 DX, 80486 SX. La diferencia entre este y el DX es que no tiene una FPU integrada.
22 de marzo de 1993: Aparece la CPU 586 de nueva generación, que superó por completo a la 486. Para deshacerse de la confusión de nombres de microprocesadores en la era 486, Intel llamó a su producto de nueva generación Pentium. Para diferenciar entre productos AMD y Cyrix. AMD y Cyrix también lanzaron microprocesadores K5 y 6x86 respectivamente para hacer frente a los gigantes de los chips, pero debido al mejor rendimiento de los microprocesadores Pentium, Intel ocupó gradualmente la mayor parte del mercado. El rendimiento del procesador Pentum es cercano al de las principales CPU RISC y es compatible con 80x86, al tiempo que hereda una acumulación a largo plazo de enormes recursos de software por un valor aproximado de 50 mil millones de dólares.
Las CPU más básicas de Pentium son Pentium 60 y Pentium 66, que funcionan a la misma frecuencia de 60 MHz y 66 MHz respectivamente como frecuencia del bus del sistema. No hay una configuración multiplicadora como la llamamos ahora.
7 de marzo de 1994: Intel lanza los procesadores Pentium de 90 y 100 MHz
10 de octubre de 1994: Intel lanza la versión de 75 MHz del procesador Pentium
27 de marzo de 1995: Intel lanzó el procesador Pentium de 120MHz
1 de junio de 1995: Intel lanzó la versión de 133MHz del procesador Pentium
Intel lanzó el microprocesador Pentium Pro. El procesador adopta una nueva interfaz de bus Socket 8. El nuevo procesador ofrece un buen soporte para funciones multimedia.
El 1 de noviembre de 1995, Intel lanzaba el procesador Pentium Pro. Pentium Pro tiene cuatro frecuencias operativas de 150/166/180 y 200 MHz, todas con caché de primer nivel de 16 KB y caché de segundo nivel de 256 KB. Se basa exactamente en el mismo conjunto de instrucciones y compatibilidad del Pentium, alcanzando una potencia de procesamiento de 440 MIP y 5,5 M de transistores. Esto es casi 2.400 veces más transistores que el procesador 4004. Cabe mencionar que Pentium Pro utiliza tecnología de empaquetado "PPGA". Es decir, un chip de caché L2 de 256 KB está empaquetado con un chip Pentium Pro. Los dos chips están interconectados por un bus interno de alto ancho de banda. Las líneas de conexión entre el procesador y el caché también se colocan en el paquete, de modo que el caché puede. ejecutar a frecuencias más altas más fácilmente.
Por ejemplo, la caché L2 de la CPU Pentium Pro 200MHz funciona a 200MHz, lo que significa que funciona a la misma frecuencia que el procesador. Esto podría considerarse como una innovación en la tecnología de CPU en ese momento. El lanzamiento de Pentium Pro sentó las bases para el futuro lanzamiento de PⅡ por parte de Intel.
4 de enero de 1996: Intel lanza el procesador Pentium de 150 y 166 MHz, que incluye más de 3,3 millones de transistores
6 de octubre de 1996: Intel lanza el procesador Pentium de 200 MHz
Enero 8 de diciembre de 1997: Una versión mejorada de la serie Pentium lanzada por Intel en 1996, con el nombre de código interno P55C, que es lo que solemos llamar Pentium MMX. Pentium MMX ha realizado mejoras importantes basadas en el Pentium original, agregando un caché de datos de 16 KB en el chip y un caché de instrucciones de 16 KB, un caché de escritura de 4 vías y una unidad de predicción de rama y tecnología de pila de retorno de Pentium Pro y Cyrix, especialmente el nuevo Adiciones 57 instrucciones multimedia MMX.
La tecnología MMX es una tecnología de conjunto de instrucciones mejorada multimedia recientemente inventada por Intel. Su nombre completo en inglés se puede traducir como "Conjunto de instrucciones extendido multimedia". Esto hace que Pentium MMX sea mucho más rápido que una CPU Pentium con la misma velocidad de reloj incluso cuando se ejecutan programas no optimizados para MMX. 57 Las instrucciones MMX se utilizan especialmente para procesar audio, video y otros datos. Estas instrucciones pueden acortar en gran medida el tiempo de espera de la CPU al procesar datos multimedia, lo que le brinda a la CPU capacidades de procesamiento de datos más potentes. La capacidad de la CPU MMX para procesar multimedia mejora aproximadamente un 60% en comparación con la CPU normal cuando se ejecutan programas que contienen instrucciones MMX. La tecnología MMX ha creado una nueva era en el desarrollo de CPU.
La serie Pentium MMX tiene solo tres frecuencias: 166 MHz, 200 MHz y 233 MHz. El caché de primer nivel ha aumentado de 16 KB a 32 KB. El voltaje del núcleo es de 2,8 V y la multiplicación de frecuencia es de 2,5. 3 y 3,5 respectivamente. Todas las ranuras son Socket 7.
7 de abril de 1997. Intel lanza el procesador Pentium II. Integra 7,5 millones de transistores e integra la tecnología de conjunto de instrucciones MMX.
En ese momento, la arquitectura Pentium II de Intel se había convertido del Socket 7 a la Ranura 1, y se introdujo por primera vez la tecnología de empaquetado SEC (Single Edge Contact) para integrar el caché y el procesador en una placa PCB. El Pentium II de Slot 1 tiene un número de transistores de 9 millones y tiene dos versiones del núcleo: Klamath y Deschutes.
2 de junio de 1997: Intel lanzó el Pentium MMX de 233 MHz.
Febrero de 1998: Intel lanzó el procesador Pentium II de 333 MHz, cuyo nombre en código de desarrollo fue Deschutes, y utilizó 0,25 micrones por primera vez. Proceso de fabricación que ofrece velocidades más rápidas que los productos anteriores con baja generación de calor.
22 de febrero de 1999: AMD lanzó la versión K6-III de 400 MHz. En algunas pruebas, su rendimiento superó al Intel Pentium III lanzado posteriormente. Incluye transistores de 23M y se basa en una placa base Spuer socket7 de 100MHz, por lo que la mejora del rendimiento es notable en comparación con aquellos chips que utilizan un bus de 66MHz.
En enero de 1999, Intel lanzó el procesador Pentium III, que utiliza un proceso de fabricación de 0,25 micrones, tiene caché L1 de 32 K y caché L2 de 512 K (funciona a la mitad de la velocidad del núcleo del chip) y contiene instrucciones MMX y El PIII, el SSE de instrucción "3D" de Intel, se lanzó inicialmente con especificaciones de 450 y 500 MHz, con una frecuencia de bus del sistema de 100 MHz. Además, su código de identidad también se puede leer a través de Internet.
En octubre de 1999, Intel lanzó el procesador Pentium III basado en el proceso de 0,18 micras. Este procesador Pentium III tiene 256K en el caché de segundo nivel y lleva el nombre en código Coppermine. Coppermine sube al escenario a 733MHz. A medida que el tamaño del proceso se reduce de 0,25 micrones a 0,18 micrones, no sólo aumenta la velocidad del reloj del procesador Pentium III, sino que también permite a Intel lanzar técnicamente una caché L2 integrada. Aunque la caché L2 integrada es sólo la mitad que la de los procesadores Pentium III más antiguos, el rendimiento sigue mejorando significativamente cuando el procesador funciona a máxima velocidad.
Posteriormente Intel lanzó el procesador Pentium III Xeon. Como sucesor del Pentium II Xeon, además de adoptar un nuevo diseño en la arquitectura central, también hereda los 70 nuevos conjuntos de instrucciones del procesador Pentium III para ejecutar mejor aplicaciones multimedia y de transmisión de medios. Además de enfrentarse al mercado empresarial, Pentium III Xeon mejora las aplicaciones de comercio electrónico y las capacidades informáticas empresariales de alto nivel. Intel también divide Xeon en dos partes, Xeon de gama baja y Xeon de gama alta. Entre ellos, el Xeon de gama baja, como el Coppermine normal, solo está equipado con un caché L2 de 256 KB y no admite multiprocesadores. De esta manera, la diferencia de rendimiento entre el Xeon de gama baja y el Pentium III normal es muy pequeña, y el precio también es similar, mientras que el Xeon de gama alta sigue teniendo las mismas características que antes, admitiendo caché más grande y multiprocesadores;
29 de noviembre de 1999: AMD lanza el Athlon 750MHz, superando a Intel en frecuencia y rendimiento.
6 de marzo de 2000: AMD lanzó el Athlon 1GHz
8 de marzo de 2000: Intel suministro limitado de procesador Pentium III de 1GHz
Noviembre de 2000 El 21 de septiembre, Intel lanzó simultáneamente su última generación de microprocesadores: Pentium 4 (Pentium 4) a nivel mundial. El procesador Pentium 4, originalmente con el nombre en código Willamette, está fabricado con tecnología de alambre de aluminio de 0,18 micrones y tecnología dieléctrica semiconductora de baja temperatura (Low-Kdiclcctric). Es un procesador con una arquitectura de tubería súper profunda.
La característica principal del procesador Pentium 4 es que abandona la estructura P6 que Intel ha utilizado durante muchos años y adopta la nueva estructura de CPU NetBurst. La estructura NetBurst tiene muchas ventajas obvias: supercanalización de 20 etapas, función eficiente de ejecución fuera de orden, ALU de velocidad 2x, nueva caché en el chip, conjunto de extensión de instrucciones SSE2 y bus frontal de 400MHz, etc.