Generación de los Procesadores

Antes de hablar de la generación de los procesadores recordemos primero que es el procesador rápidamente: el procesador es  la incorporación de millones de transistores circuitos integrados en un solo dispositivo pudiendo este realizar miles de operaciones por minuto, constituido por registros, una unidad de control, una unidad aritmético – lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante conocida también como coprocesador matemático.

El procesador actual se encuentra ubicado sobre un zócalo la placa madre y sobre él se coloca un sistema de refrigeración que consta de una pasta térmica para mejorar la conductividad del calor y un ventilador para eliminar el exceso de calor generado por este llamado también fancooler

Ahora hablaremos sobre las generaciones de los procesadores

Primera Generación:

La primera generación se inicio a finales de los 60’ fue producido por la empresa llamada Intel llamando a el procesador INTEL 4001 hasta el 4004 en el año 1971, siendo su última versión la más estable, se desarrollo originalmente para una línea de calculadoras de la empresa Busicom, tenia 2.300 transistores con una arquitectura de 4 bits que podía realizar hasta 60.000 operaciones por segundo, trabajando a una frecuencia de reloj de 700 KHZ.

A mediados de 1972 una empresa llamada CTC (Computer Terminal Corp.) contrato a Intel para que desarrollara un procesador para la terminal Datapoint, 2200 llamando Intel a el procesador 1201 y este debía ser más complejo que el 4004, sin embargo no quiso continuar con el proyecto por motivos de la recesión económica de entonces por lo que Intel decide lanzar al mercado el procesador pero le cambia el nombre llamándolo 8008, este procesador integraba 3.300 transistores y podía procesar a frecuencias de 800 KHZ.

 

           

En 1974 la empresa Nacional Semiconductor lanza al mercado el SC/MP constaba de un bus de direcciones de 16 bits y 8 bits de datos. Este procesador fue utilizado por su bajo costo para propósitos educativos, investigación y controladores industriales diversos. Este mismo año  nace el primer procesador diseñado para uso general  con el Intel 8080 procesador que iba incluido en el primer computador personal el Altair8080 de la empresa MITS, este computador manejaba el sistema operativo CP/M-80.

En 1975 la empresa Motorola lanza al mercado el MC6800 conocido como el 6800constaba con 6.800 transistores llegando a ser utilizadas por las primeras microcomputadoras como la SWTPC 6800 y la Altair 680, durante este año se llegaron a crear varios derivados de este hasta el Motorola 6809, siendo este ultimo el más potente.

En 1976 la compañía Zilog crea el Z80 construido con tecnología NMOS basado en Intel 8080 llegando a ser usado por el computador Trandy TRS-80 Model 1 con un Z80 1,77 MHz y 4 KB de RAM.

En 1978: Salen al mercado los procesadores Intel 8086 y 8088 para la empresa IBM naciendo así el computador personal con arquitectura x86, esta versiones de procesadores eran de 16 bits .

Segunda Generación:

La segunda generación se inicia con el procesador Intel 80286 en el año 1982 esta versión de procesador fue conocido como el 286 siendo un sello en la familia de procesadores de Intel, fue elegido para equipar a IBM PERSONAL COMPUTER/AT, también llamado PC/AT contaba con 134.000 transistores y velocidades hasta de 25 MHz           

                                         

Tercera Generación:

La tercera generación se inicia en octubre de 1985 Intel saca el Intel 80386 también llamado 386 con 275.000 transistores  y 6 millones de instrucciones por segundo,  permitía la función multitarea, y una unidad de traslación de pagina permitiendo la utilización de la memoria virtual en los sistemas operativos, su capacidad era de 32 bits, a una frecuencia de 40 MHz, igualmente permitía el uso de la memoria protegida. En esta época aparecen los procesadores AMD y CYRIX. Sale al mercado la computadora  compatible con  IBM/AT basada en 80386 fue COMPAQ con su COMPAQ Deskpro 386.

        

Cuarta Generación:

En 1991 surge la alianza AIM (APPLE, MOTOROLA e IBM) y en 1993 basado en la tecnología RISC  de 32 bits en 50 y 66 MHz y la interfaz de bus del Motorola 88110 crean el PowerPc este tipo de computadores fueron utilizados en los computadores Macintosh de Apple

La cuarta Generación Se inicia con el procesador 80486, básicamente es un Intel 80386 solo con una diferencia viene con la unidad de punto flotante y una memoria cache de 8 KBites, alcanza los 133 MHz de velocidad. El procesador Intel 486 fue el primero en ofrecer un coprocesador matemático 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.

Quinta Generación:

En 1993 aparecen los primeros procesadores fabricados por AMD 100% compatible con código Intel (cabe destacar que para esta época ambas empresas tenían un acuerdo de desarrollar procesadores basado en el código de Intel), se inician los primeros clones e incluso llegaron a superar la frecuencia de reloj de los procesadores Intel y mucho más baratos, se inician los procesadores Pentium por parte de Intel, K5 y K6 en AMD y Cyrix 6x86, su principal característica es que eran capaces de realizar varias instrucciones en un solo ciclo de reloj.

En 1994 IBM y Motorola desarrollan el PowerPc 620 de 64 bits basada en arquitectura PowerPc fue diseñada para servidores contenía 7 millones de transistores y corría a 133 MHz permitían usar aplicaciones de 32 bits en sistemas operativos de 64 bits.

Sexta Generación:

En 1995 sale Pentium Pro de 32 bits, compuesto de 5.5 millones de transistores, diseñado para servidores, este procesador se tornaba lento cuando se usaba sistemas operativos de 16 bits

En 1997 Intel presenta el Pentium II, 7.5 millones de transistores  con mejor rendimiento que sus versiones anteriores en la ejecución de código a 16 bits y con tecnología MMX, con arquitectura x86 elimina la cache de segundo nivel.

En 1998 sale Pentium II Xeon destinado a servidores tiene mejor rendimiento que el Pentium II original  en los servidores pueden configurarse sistemas para trabajar 4 hasta 8 procesadores trabajando en paralelo.

Para 1999 sale Intel Celeron es un procesador que buscaba llegar a los mercados en que el Pentium no llegaba por su alto costo su capacidad es un poco inferior al Pentium pero es rentable en cuanto rendimiento se refiere.

Ese mismo año sale al mercado por parte de Intel el Pentium III con arquitectura i686, integra 9.5 millones de transistores y 250 nanómetros permite manejar gran cantidad de información de manera rápida.

Séptima Generación:

La séptima generación se inicia con la salida del Pentium 4, basado en arquitectura x86, es el primer procesador con diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro. El Pentium 4 original, denominado Willamette, trabajaba a 1,4 y 1,5 GHz; y fue lanzado en noviembre de 2000. Igualmente el Pentium 4 estrena la arquitectura Netburst, la cual no daba mejoras considerables respecto a la anterior PC. Intel sacrificó el rendimiento de cada ciclo para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundos y una mejora de instrucciones SSE.  En esta generación AMD lanza el Athlon y supera por primera vez a Intel basando su procesador en la mejora de cálculos y operación con coma flotante. Cyrix fue vendida a Vía y esta lanza el procesador C3 para una versión económica de la PC.

       

En el 2001 AMD lanza el 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 pre recuperación de datos por hardware, conocida en inglés como prefetch, y el aumento de las entradas TLB, de 24 a 32.

En marzo de 2003, el Intel lanza el Pentium M es un microprocesador con arquitectura x86 (i686) diseñado y fabricado por Intel. El procesador fue originalmente diseñado para su uso en computadoras portátiles. Su nombre en clave antes de su introducción era “Banias”. Todos los nombres clave del Pentium M son lugares de Israel, la ubicación del equipo de diseño del Pentium M.

En el 2004 Intel saca al mercado una versión mejorada del 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 MB o 2 MB de caché L2 y 16 Kb de caché L1 (el doble que los Northwood), prevención de ejecución, SpeedStep, C1E State, un HyperTreading 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.

Al año siguiente el Pentium D hace gala fue introducido por Intel en 2005. Los chips Pentium D consisten básicamente en dos procesadores Pentium 4 (de núcleo Prescott) ubicados en una única pieza de silicio con un proceso de fabricación de 90 nm. El nombre en clave del Pentium D antes de su lanzamiento era “Smithfield”. Incluye una tecnología DRM (Digital rights management) para hacer posible un sistema de protección anti copia de la mano de Microsoft.

Octava Generación:

Ese mismo año AMD muestra al mercado el Athlon 64 que 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.

Para el año 2006 se inicia la gama de los procesadores Core. Intel muestra su procesador Intel Core Dúo, 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 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.

Por su parte AMD lanza el Phenom, que él 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). 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 Dúo, posteriormente sale los procesadores Core2 Quad los cuales engloban dos procesadores físicos en uno solo obteniendo resultados impresionantes.

Novena Generación:

Esta generación la integra los procesadores Core i3, i5, i7 de Intel y su contraparte en AMD, cuyas características son:

Año 2008 Intel lanza el procesador con el código El Intel Core Nehalem, el cual es un procesador Intel Core i7 que 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 northBridge 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.

A partir de este lanzamiento de esta generación sale una división la generación de los procesadores Core de Intel que son procesadores multinúcleo.

Como contraparte AMD lanza el AMD Phenon II y el Athlon II. El 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 caché L3. De hecho, ésta se incrementó de una manera generosa, pasando de los 2 MB del Phenom original a 6 MB.

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 Caché 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.

En el año 2011 Intel reemplaza  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

Este mismo año AMD por su parte saca al mercado AMD Fusión es el nombre clave para un diseño futuro de microprocesadores Turión, 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 GPU’s 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).

En el año 2012 Ivy Bridge es el nombre en clave de los procesadores conocidos como Intel Core de tercera generación. Son por tanto sucesores de los micros que aparecieron a principios de 2011, cuyo nombre en clave es Sandy Bridge. Pasamos de los 32 nanómetros de ancho de transistor en Sandy Bridge a los 22 de Ivy Bridge. Esto le permite meter el doble de ellos en la misma área. Un mayor número de transistores significa que puedes poner más bloques funcionales dentro del chip. Es decir, este será capaz de hacer un mayor número de tareas al mismo tiempo.

Para el año 2013 Haswell es el nombre clave de los procesadores de cuarta generación de Intel Core. Son la corrección de errores de la tercera generación e implementan nuevas tecnologías gráficas para los juegos y el diseño gráfico, funcionando con un menor consumo y teniendo un mejor rendimiento a un buen precio. Continúa como su predecesor en 22 nanómetros pero funciona con un nuevo socket con clave 1150. Tienen un costo elevado a comparación con los APU's y FX de AMD pero tienen un mayor rendimiento.

En el transcurso de la evolución de los procesadores las empresas Intel y AMD han sacado versiones de igual capacidad pero de menor cache o de menor rendimiento con el fin de atraer a clientes, que por sus marcas principales al ser muy costosas van a la competencia, tal es el caso de Intel tiene dos versiones de procesadores su marca principal es el Pentium y su marca de menor rendimiento el Celeron, actualmente la marca principal de Intel es el Core i3,i5,i7 en el caso de Celeron no llego sino hasta la versión dual-core.

Por otra parte lo mismo ocurre en la empresa AMD su marca principal es el Athlon y sus marcas de menor rendimiento y más económicos son el Semprom, Duron, y Opteron, actualmente los procesadores en el mercado de AMD son AMD FX, APU SERIES A y Phenom II.

Gabriel Dugarte