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UD3: Componentes internos - Procesadores

Segunda parte de la UD3
by

Francisco Contreras Murillo

on 3 January 2013

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Transcript of UD3: Componentes internos - Procesadores

¿Qué importancia tiene? El procesador Es el componente más importante ¿De qué se encarga? Ejecutar instrucciones de programas ¿De qué está hecho un procesador? Es una placa de silicio que encapsula millones de minúsculos
elementos electrónicos. transistores ¿Dónde podemos encontrar procesadores? Ordenadores
Electrodomésticos
Teléfonos móviles
Consolas... Arquitectura interna ¿Qué componentes hay dentro de un procesador? ¿Cómo se relacionan entre ellas? ¿Qué unidad de medida se utiliza para determinar la velocidad de un procesador? Dirigir y controlar todos los componentes
Realizar operaciones
... para El Herzio (Hz) 1 Herzio = 1 instrucción por segundo
2 Herzio = 2 instrucciones por segundo
... ¿Qué componentes hay dentro de un procesador? Los componentes estudiados en la unidad 2:
La unidad de control (UC)
La unidad aritmético-lógica (ALU o UAL)
Los registros + Algunos componentes no vistos hasta ahora:
Unidad de punto flotante (FPU o UPF)
La memoria caché (puede tener varios niveles)
Bus Frontal (FSB)
Bus Posterior (BSB) 10*10*10 Herzios = 1 Kiloherzio
10*10*10*10*10*10 Herzios = 1 Megaherzio
10*10*10*10*10*10*10*10*10 Herzios = 1 Gigaherzio ¿Qué componentes hay dentro de un procesador de doble núcleo? Contiene los mismos componentes pero duplicados Características Velocidad ¿Todos los elementos de un ordenador son igual de rápidos que el procesador? No, por eso todos los procesadores trabajan a dos velocidades Velocidad interna Velocidad externa o del FSB del orden de GHz del orden de MHz 2 GHz
3,2 GHz
4 GHz 800 MHz
1333 MHz
1600 MHz El procesador dispone de un multiplicador que indica la diferencia de velocidad entre el micro y la placa base Por ejemplo, un:
Pentium D a 3,6 GHz con
FSB de 800 MHz
tendrá un multiplicador de 4,5
debido a que 800 x 4,5 = 3600 EJERCICIO
¿Cuánto valdrá el multiplicador del siguiente procesador?
AMD Athlon a 750 MHz con
FSB de 100 MHz ¿Por qué necesita el procesador otra memoria para guardar las instrucciones y los datos de los programas si ya dispone del disco duro y la memoria RAM? Memoria caché ¿Cuántos niveles de caché suelen tener los procesadores actuales? Por lo mismo que utiliza la memoria RAM y no busca ni guarda las instrucciones y datos directamente en el disco duro L1 L2 L3 Memoria
RAM Disco
Duro Mayor capacidad Mayor velocidad Se encuentran en la placa base Se encuentran en el procesador La alimentación Siempre hay que tener en cuenta que: Una mayor velocidad del procesador implica Una mayor temperatura del procesador Por propiedades físicas, todo cuerpo en movimiento tiende a generar calor.

Al circular los electrones (electricidad) por los transistores (conexión desconexión) un gran número de veces por segundo, la generación de calor es inevitable. Los procesadores suelen trabajar con dos voltajes Voltaje interno Voltaje externo Un concepto importante: El Thermal Design Power TDP Se define como la cantidad de potencia que el sistema de refrigeración debe disipar para que el procesador funcione correctamente Por ejemplo, una CPU puede tener un TDP de 20 W (vatios) de calor EJERCICIO
¿Qué puede ocurrir si mi CPU tiene un TDP de 30 W y mi sistema de refrigeración solo puede disipar 20 W de calor? ¿Qué elementos se utilizan para refrigerar el procesador? Disipador
Ventilador
Pasta térmica En los últimos años han aparecido un gran número de aplicaciones multimedia para tratar con: video, música, imágenes... Instrucciones especiales Para tratar estos contenidos multimedia con fluidez se necesita una gran potencia de CPU Los fabricantes han incorporado a sus CPUs actuales tecnologías que permiten trabajar con contenidos multimedia a mayor velocidad ¿Qué nombre reciben estas tecnologías? MMX (MultiMedia eXtension)
SSE (Streaming SIMD Extensions)
SSE2
SSE3
SSE4 (2007) Son una serie de instrucciones que permiten:
Comprimir y descomprimir formatos multimedia
El reconocimiento de voz
mayor velocidad en la reproducción
... Ventajas e inconevenientes Arquitecturas de 32 y 64 bits ¿Qué quiere decir que un procesador es de 32 o 64 bits? ¿Cuál de las dos arquitecturas realizará cálculos más rápidos? Que sus registros son de 32 o 64 bits y puede realizar operaciones de 32 o 64 bits a la vez En principio, la arquitectura de 64 bits Principal inconveniente:

Es incapaz de mapear/controlar más de 4Gb de memoria RAM Principal ventaja:

Todos los programas están preparados para trabajar con esta arquitectura Principal inconveniente:

Muchos programas no están todavía preparados para trabajar con esta arquitectura Principal ventaja:

Mayor precisión y velocidad en los cálculos
Sin limitación de memoria RAM (actualmente) Arquitectura de 32 bits Arquitectura de 64 bits EJERCICIO
¿Por qué con un tamaño de registro de 32 bits un procesador no puede utilizar una memoria RAM mayor de 4 Gb? Procesadores Intel y AMD Intel y AMD son los fabricantes de procesadores que dominan el mercado, pero existen muchos otros:
Siemens
Motorola
Apple
Nvidia
Hewlett-Packard
IBM
... La decisión entre un procesador u otro no es sencilla. Cada procesador tiene unas características determinadas que lo harán mejor o peor que otros modelos. Un mismo procesador no está preparado para ser utilizado en todo tipo de ordenadores. Los fabricantes desarrollan microprocesadores específicos para equipos de sobremesa, portátiles o servidores. Los principales procesadores de Intel y AMD son los siguientes:
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