jueves, 13 de diciembre de 2018

DESCRIPCIÓN DE ARQUITECTURA CISC, DE "INTEL" Y "MOTOROLA".

INTEL

Intel Corporation 


Es el mayor fabricante de circuitos integrados del mundo, según su cifra de negocio anual.La compañía estadounidense, es la creadora de la serie de procesadores x86, los procesadores más comúnmente encontrados en la mayoría de las computadoras personales. Intel fue fundada el 18 de julio de 1968 como Integrated Electronics Corporation (aunque un error común es el de que "Intel" viene de la palabra intelligence) por los pioneros en semiconductores Robert Noyce y Gordon Moore, y muchas veces asociados con la dirección ejecutiva y la visión de Andrew Grove.



¿QUE SON LOS PROCESADORES INTEL?


Son los procesadores más utilizados en el sector de los ordenadores portátiles y han demostrado estar a la altura de todas las exigencias.

Intel dota a sus procesadores informáticos de una estabilidad clave para aportar un rendimiento elevado y funcionalidades añadidas a todos los ordenadores portátiles que hacen uso de esta tecnología.
En el caso del procesador Intel Core i7 Extreme Edition, la versión más potente de los procesadores de la compañía, ofrece un sistema inteligente capaz de llevar a cabo todos los procesos y tareas necesarias para aumentar la velocidad de los ordenadores hasta el máximo.
Los procesadores de Intel se apoyan en el uso de la tecnología Turbo Boost 2.0, diseñada con el objetivo de rentabilizar la frecuencia del procesador hasta en los límites más duros. Junto a esto, Intel dota a sus sistemas de la tecnología HT, con la que los núcleos tienen la habilidad de trabajar en dos tareas diferentes de manera simultánea, ahorrando recursos y haciendo que la estabilidad del sistema sea superior.

CARACTERÍSTICAS


Con los procesadores de Intel se garantiza un alto rendimiento en la reproducción de contenidos que fuerzan el ordenador hasta sus límites, por ejemplo videojuegos. Para ello se apoya en el uso de tarjetas gráficas de primera calidad, como la Intel HD 3000, que está pensada con el objetivo de mover juegos de última generación.

Por otro lado, estos procesadores ofrecen una velocidad de reloj de hasta 2.50GHz, un máximo de cuatro núcleos para aprovechar los recursos del ordenador de forma más completa, y caché de hasta 8.0 MB. Sus características se potencian con memoria de tipo DDR3, lo que aumenta y mejora todavía más la estabilidad y características del equipo.
Algunos de los ordenadores portátiles más recomendables con procesadores Intel en su versión i7 son el HP Pavilion DV6-3181SS por 919 euros (al 30 de julio de 2011) en ElCorteIngles.es, o el Fujitsu LifeBook P771 por 1678 euros (al 30 de julio de 2011) en Audiotronics.es.
En resumen, los procesadores Intel se caracterizan por ofrecer un alto rendimiento y estabilidad, además de elevada velocidad, haciendo uso de la tecnología Turbo Boost, y de la tarjeta gráfica HD 3000.

UN POCO DE HISTORIA:


En 1971 Intel presentó el primer procesador comercial del mercado, el 4004. Se trataba de un modelo con bus de 4 bits y pensado para su uso en calculadoras, muy vetusto pero considerado como la primera piedra de todo lo que se presentaría en esa década. A él lo siguieron los Intel 8008 y 8080 en 1972 y 1974, respectivamente, con set de instrucciones diseñado por Datapoint Corporation y también pensados para ser utilizados en las calculadoras más avanzadas de la época.
Tras estos modelos Intel empezó un enorme proyecto con el que buscaba reinventar el mundo de los procesadores. En 1975 inició los diseños de la arquitectura iAPX 432 (Intel Advanced Processor Architecture) de 32 bits, con mejoras en la multitarea y la administración de memoria respecto de la familia de los 8000, siendo una arquitectura pensada en la programación orientada a objetos y con la capacidad de administrar múltiples procesos simultáneamente. Sin embargo, viendo que la competencia preparaba sus respectivos nuevos productos (Motorola 6800, MOS 6502 o Zilog Z80) y teniendo en cuenta lo ambicioso del proyecto 432 que les obligaría a estar varios años sin presentar un nuevo producto, decidieron iniciar un nuevo trabajo que, si bien en un inicio podía ser considerado temporal, fue lo que le ha mantenido ocupados durante todas estas décadas.

En el mes de mayo de 1976 comenzaron a desarrollar un nuevo procesador que empezó a venderse un par de años más tarde, a mediados de 1978. El Intel 8086 incluyó retrocompatibilidad con el software de los anteriores 8008 y 8080, utilizando transistores de 3 micras (unas 135 veces más grandes que los actuales de 22 nanómetros) y una frecuencia de hasta 4.77 MHz. Lo más importante de todo fue la introducción de un nuevo juego de instrucciones diseñado por Intel y denominado x86-16. Fue un pequeño éxito para Intel, y si bien era realmente potente para la época su precio se consideró excesivo. Uno de los puntos más curiosos del 8086 es que si bien fue un invento de Intel, otras compañías como OKI, Siemens, Fujitsu o AMD distribuyeron en el mercado clones de este modelo plenamente compatibles y que incluso en algunos aspectos mejoraban las características del original.
Unos meses más tarde, el 1 de julio de 1979 se presentó el Intel 8088, una versión más barata del 8086 con prácticamente todas sus características, y que tuvo en IBM a su principal aliado. El IBM PC 5150, considerado el primer ordenador personal ('PC') de venta masiva de la historia, utilizó el 8088 en detrimento de otros procesadores de la competencia debido a su alta disponibilidad, facilidad de programación y reducido precio. El IBM PC, que rondaba los 3.000 dólares, fue un éxito de ventas desde su lanzamiento, el 12 de agosto de 1981.
Fue entonces cuando Intel posicionó como su principal producto una nueva familia de chips: los procesadores 'x86', definidos así por usar el mismo juego de instrucciones que, si bien ha ido evolucionando con los años, sigue utilizando muchas de las características originales.

El 8086 es considerado el primer x86 de la historia, si bien el modelo que catapultó la fama de Intel fue el 8088. A él le sucedieron los 80186, 80286, 80386 y 80486, más conocidos como 186, 286, 386 y 486 que fueron presentados a lo largo de la década de los 80 y principios de los 90 dentro de equipos englobados bajo el concepto que fué creado en el IBM PC, el cual supuso un completo éxito. Después de los 80X86 Intel se movió a los conocidísimos Pentium, con el primer Pentium en 1993 seguido de Pentium Pro, Pentium II, Pentium III y Pentium 4. Incluso los actuales Ivy Bridge mantienen la marca 'Pentium' en alguno de sus modelos de más baja gama.


Intel X86 y sus principales características

La larga experiencia de la compañía ha repercutido en múltiples y notables cambios en muchos aspectos, que van desde la mejora en el tamaño de los buses de datos (16, 32 y ahora 64 bits) a múltiples nuevas instrucciones añadidas que han ido adaptándose a los nuevos usos de la tecnología
Por ejemplo el 8086 no disponía de operaciones en coma flotante, pera lo cual Intel creó un coprocesador matemático que realizase estas operaciones: fue una pequeña extensión sobre x86 denominada x87 y lanzada al mercado bajo los nombres 8087, 80187, 80287, 80387, 80487 y la última 80587, ya a mediados de los 90. Se trataba de procesadores independientes que proporcionaban un extra de rendimiento en cierto software, pero que a la vez suponían un coste adicional respecto del equipo original que tampoco era considerado muy barato. Desde hace un par de décadas todos los procesadores x86 comerciales incluyen instrucciones para operar en coma flotante, con lo que no es necesario un coprocesador adicional salvo en ciertos usos muy concretos en los que se requiere de una gran potencia de cálculo, por ejemplo con sistemas como NVidia Tesla.
Intel 8086 block diagram
Diagrama esquemático del Intel 8086 
x86 también ha ido incluyendo nuevos sets de instrucciones y mayores registros para afrontar todo tipo de tareas. MMX, que añadió los registros utilizados en la arquitectura x87, ha sido uno de los más conocidos y fue incluido en un conjunto de modelos basados en los Pentium y lanzados en 1996, si bien hay muchos más: SSE (Streaming SIMD Extensions en sus versiones SSE, SSE2, SSE3, SSSE3 y SSE4; introdujo múltiples instrucciones para operar con datos en coma flotante, enteros o posiciones de memoria), 3DNow! (una evolución sobre MMX, también para aplicación gráfica) o AES (más reciente, para cifrado de la información). En Wikipedia puede consultarse un breve resúmen de las instrucciones disponibles, si bien la documentación más completa la proporciona la propia Intel y se compone de unos cuantos miles de páginas.
Si echáis un vistazo a ese par de enlaces veréis que en x86 dispondremos de cientos de instrucciones, muchas de ellas complejas que podrían subdividirse en varias instrucciones más pequeñas. Sin embargo la filosofía de CISC es precisamente esa: proporcionar un amplio conjunto de instrucciones que pueden abarcar múltiples tareas más simples. El algoritmo del huevo frito de nuestra primera entrada introductoria era el siguiente:
  • Paso 1: Poner la sartén en la vitrocerámica
  • Paso 2: Echar aceite
  • Paso 3: Calentar el aceite
  • Paso 4: Esperar a que esté caliente
  • Paso 5: Cascar el huevo
  • Paso 6: Verterlo con cuidado sobre el aceite caliente
  • Paso 7: Con la ayuda de una paleta, echar el aceite por encima del huevo
  • Paso 8: Comprobar que el huevo ya está cocinado y, en ese caso, sacarlo a un plato
Supongamos que cada uno de esos 'pasos' puede ejecutarse en un procesador Intel 8088. Sin embargo, jugando a ser Intel procedemos a lanzar el Pentium MMX con nuevas instrucciones entre las que se encuentran dos nuevas: [Echar y calentar el aceite] y [Cascar el huevo y verterlo con cuidado sobre el aceite caliente], ambas más complejas que las anteriores. Si las utilizásemos en nuestro algoritmo el resultado sería el siguiente:
  • Paso 1: Poner la sartén en la vitrocerámica
  • Paso 2: Echar y calentar el aceite
  • Paso 4: Esperar a que esté caliente
  • Paso 5: Cascar el huevo y verterlo con cuidado sobre el aceite caliente
  • Paso 7: Con la ayuda de una paleta, echar el aceite por encima del huevo
  • Paso 8: Comprobar que el huevo ya está cocinado y, en ese caso, sacarlo a un plato
Unos años más tarde estamos diseñando Pentium 4 y decidimos probar con una nueva instruccion, [Echar y calentar el aceite hasta que alcance su temperatura óptima], con lo que podríamos volver a modificar el algoritmo:
  • Paso 1: Poner la sartén en la vitrocerámica
  • Paso 2: Echar y calentar el aceite hasta que alcance su temperatura óptima
  • Paso 5: Cascar el huevo y verterlo con cuidado sobre el aceite caliente
  • Paso 7: Con la ayuda de una paleta, echar el aceite por encima del huevo
  • Paso 8: Comprobar que el huevo ya está cocinado y, en ese caso, sacarlo a un plato
Podríamos continuar añadiendo nuevas instrucciones cada vez más complejas para completar nuestra tarea, minimizando el número de pasospero siendo estos cada vez más complejos. Incluso llevando la filosofía al extremo, si vemos que nuestros usuarios/clientes hacen muchos huevos fritos en sus desarrollos podríamos implementar una única instrucción:
  • Paso 0: Hacer un huevo frito
Que sería la más compleja de todas.
Otro aspecto fundamental de los procesadores x86 es su rendimiento. A lo largo de la historia ha demostrado ser una arquitectura muy potente, pero esto tiene su contrapartida: son un conjunto de procesadores que consumen más energía que los modelos ARM.

El presente vídeo muestra la "Arquitectura del microprocesador intel 8086 

y 8088".




MOTOROLA

La familia M68K/680X0/68K/m68k de procesadores CISC de 32 bits de Motorola, iniciada en 1976 con el proyecto MACSS fue durante años la competidora de la familia x86 de Intel.

LOS MIEMBROS DE LA FAMILIA 68K






LA EVOLUCIÓN DE LOS MICROPROCESADORES MOTOROLA

Motorola puede haber entrado al mercado de los microprocesadores después de Intel, pero los microporcesadores Motorola han jugado un rol importante en muchos eventos importantes de la historia de las computadoras. Partiendo con un microprocesador de 8 bits en 1974, los procesadores Motorola han evolucionado en algunos de los diseños más influyentes de la computación, como el 68000 y la arquitectura PowerPC.

El 6800
Después de ver el éxito del microprocesador 8008 de 8 bits de Intel, Motorola presentó su primer microprocesador de 8 bits, el 6800, en el año 1974. El 6800 se hizo más predominante debido en parte al hardware de soporte orientado al sistema que Motorola introdujo con el 6800. El 6800 estaba compitiendo en el mercado con el procesador Intel 8080. El 6800 fue utilizado en algunos de los primeros kits de computadoras domésticas, el "Tektronix 4051 Graphics Computer System" y en un entrenador de microprocesador vendido por Heathkit.

El 6809
Cerca de 1977, Motorola introdujo el 6809, el cual fue un procesador de 8 bits con ciertas características de 16 bits. El 6809 tenía dos acumuladores de 8 bits y dos registros de índices y punteros de pila de 16 bits, lo cual permitió modos de direccionamiento de memoria avanzada. El 6809 fue utilizado en la "TRS-80 Color Computer" vendida por Radio Shack a comienzos de 1980.

El 68000
El 68000, lanzado en 1979, fue el primer procesador de 16 bits de Motorola. El 68000 en realidad fue un procesador híbrido de 16/32 bits que tenía buses de datos de 16 bits, pero podía realizar cálculos de 32 bits de forma interna. En 1984, Motorola introdujo el 68020, el cual fue verdadero procesador de 32 bits que era compatible con el 68000. Un procesador de la familia 68000 fue utilizado en las computadoras Apple Macintosh, Sun 3 Workstation, Amiga y Atari ST. Según el IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers - Instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos), el 68000 estuvo a punto de ser elegido por sobre el Intel 8088 para ser usado en la computadora personal de IBM.

PowerPC
En 1991, una alianza de Motorola, Apple e IBM creó un microprocesador, llamado PowerPC, con una reducida arquitectura de conjunto de instrucciones para usar en computadoras personales. El PowerPC fue utilizado en computadoras Apple Macintosh desde 1994 hasta 2006, y en consolas de videojuegos y aplicaciones incrustadas, como dispositivos automotrices. El PowerPC puede funcionar tanto en modo big-endian como little-endian. Big-endian y little-endian se refieren al orden de los bits en un número binario y cuyo término es el extremo mayor o menor del número. La arquitectura PowerPC se ha convertido en un estándar que ha sido mantenido por Power.org y se utiliza principalmente en los procesadores diseñados para aplicaciones incrustadas.

USOS PRINCIPALES
La línea de procesadores 68K ha sido usada en una amplia variedad de sistemas, desde calculadoras Texas Instruments hasta sistemas críticos de control de la lanzadera espacial. Aun así, son más populares por ser los procesadores de distintos ordenadores personales, como el Apple Macintosh, el Commodore Amiga, el Atari ST y otros y de consolas, como la Sega Megadrive (Sega Génesis).
Hoy día estos sistemas de sobremesa están descatalogados (en el caso de los Atari) o usan un procesador diferente (como los Amiga y Macintosh). Debido a que estos ordenadores tienen más de una década de antigüedad, los fabricantes originales han cerrado sus puertas o ya no ofrecen un sistema operativo para este hardware. Aun así, los sistemas operativos Debian/Linux, NetBSD y OpenBSD todavía dan soporte a los equipos con procesador m68k.

HERENCIA ARQUITECTÓNICA
Las personas familiarizadas con el PDP-11 o los VAX normalmente se sienten como en casa con el 68000. Con la excepción de la separación de los registros de propósito general en registros específicos de datos y de direcciones, la arquitectura del 68000 es, en muchos sentidos, la de un PDP-11 de 32 bits.

LA SIGUIENTE GENERACIÓN DE 68K
La cuarta generación de 68060 compartía muchas de las características del Intel P5 (x86). Si Motorola hubiera decidido mantener la serie 680X0, es muy probable que el siguiente procesador, el 68080, habría tenido puntos en común con la arquitectura P6 de Intel.

OTRAS VARIANTES
Después de la finalización de la serie 68k, la familia 68k ha sido usada en versiones microcontrolador/sistemas integrados. Estos chips incluyen los listados bajo la sección "otros" más arriba, por ejemplo, el CPU32, conocido como 68330, el ColdFire y el Dragonball.

COMPETIDORES DE LOS 68K
La competencia principal en el mercado de microordenadores para la primera generación fueron los chips IA-16 de la arquitectura x86 de Intel, tanto la primera (8086/8088) como la segunda generación (80286). La segunda generación de los 68k tuvo por rival a los chips IA-32 de la serie 80386. La tercera generación compitió con los IA-32 80486. La cuarta rivalizó con los Pentium, pero en menor medida, debido al cambio a las líneas PowerPC por parte de Motorola, significando el final de los 680X0 en los ordenadores personales.



CIBERGRAFÍA


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