Clase de Reparacion_20-10-2009

Procesadores de Intel y AMD

INTEL

Caleron

El Celeron de Intel es un procesador de gama baja, algo menos de prestaciones, pero también bastante menor precio. Realmente es una gama de procesadores, hay varios empaquetados y también está basado en distintos cores, de otros procesadores. Dependiendo del modelo, será un Pentium II o un Pentium III "recortados", es decir, con menor velocidad del bus de datos y algo menos de memoria caché.

Celeron Coppermine El Celeron Coppermine es el hermano inferior del Pentium III, por lo que integran las instrucciones SSE. Continua con los 128 Kb de caché, pero las versiones de 800 Mhz o más tiene el bus a 100 Mhz. Está fabricado a 0.18 micras mientras que los dos anteriores son de 0.25 micras.

Celeron Tualatin Este Celeron está basado en el Pentium III Tualatin, tiene el doble de caché de segundo nivel que los anteriores, 256 Kb. Su fabricación ahora es de 0.13 micras por lo que funciona a un voltaje menor. Llevan una chapa metálica cubriéndolo totalmente para disipar mejor el calor y para proteger mejor la die. Su punto negativo es el bus de 100 Mhz, lo que le limita considerablemente el rendimiento.

PENTIUM III

Este procesador es el hermano mayor del Pentium II. Por ello vamos a ver las mejoras que tiene respecto a su predecesor.

La primera mejora es la incorporación del juego de instrucciones llamado Streaming SIMD Extensions (S.S.E.). Estas instrucciones están orientadas al mundo multimedia, sobre todo a los gráficos 3D.

La segunda mejora es la posibilidad de utilizar las S.S.E., MMX y la FPU a la vez. Anteriormente el programa tenía que utilizar una de las dos (MMX o FPU), ya que era muy difícil hacer funcionar a las dos a la vez.

La siguiente novedad, no se puede hablar de mejora, es la inclusión de un número de serie distinto en cada procesador. Esto a causado bastante polémica porque, aunque está pensado para realizar transacciones más seguras en Internet y facilitar la tarea a los administradores de redes, algunos grupos dicen que es una invasión de la privacidad. Para evitar esto Intel ofrece una utilidad para poder desactivar este número. Casi todas las BIOS también permiten esta opción.

Se puede distinguir entre tres modelos:

PENTIUM 4

Con este procesador intel abandona la arquitectura P6 empezada en el Pentium Pro, que según dicha empresa está ya agotada y no permite mayor desarrollo. El Pentium 4 es el primer integrante de la arquitectura NetBurst que dará mucho que hablar a lo largo de los próximos años...

Para empezar diremos que está compuesto por 42 millones de transistores un 66 por ciento mayor que el Pentium III. Además utiliza un nuevo bus, totalmente distinto al del Pentium III que junto con la mayor cantidad de patillas y su distinta forma de colocación hacen inevitable el cambio de placa base. La tecnología de fabricación sigue siendo de 0.18 micras por lo que el tamaño de la die ha aumentado, pero no espectacularmente. El encapsulado es similar al de los Pentium III y Celeron Tualatin, incluyendo la chapa metálica que permite una mayor superficie de contacto con el disipador, que además de permitir una mejor refrigeración le protege de roces o golpes.

Cendrándonos en las mejoras internas de esta arquitectura, empezaremos por destacar su orientación total hacia el campo multimedia, encabezada por la inclusión de 144 instrucciones SSE 2. Estas instrucciones permiten el uso de operandos de 128 bits (mientras que las SSE que estrenó el Pentium III soportaban un máximo de 64). Esto hará que programas de tratamiento de sonido o imagen, reconocimiento de voz, compresión de video... obtengan un mayor rendimiento.

Otra tecnología con la que cuenta este chip es la hyper pipelined, que permite una estructuración de veinte capas (frente a las diez de la arquitectura P6). Esto hace que se obtenga un mejor rendimiento.

El branch predictor es otra tecnología, parecida al Hardware Prefetch del Athlon XP, que hace una predicción sobre los datos que va a necesitar el procesador y los lleva a la caché para cuando éste los necesite, haciendo que se reduzca el tiempo que el procesador está en espera de recibir nuevos datos e instrucciones con los que trabajar.

El Pentium 4 utiliza un bus de 400 Mhz. Realmente es un bus de 100 Mhz, pero que con un sistema de funcionamiento parecido al del bus AGP 4x permite multiplicar la cantidad de datos que se envían por el por 4, que permite un ancho de banda de comunicación con la placa base de 3.2 Gbits/s. También se pinchan en un nuevo zócalo, las primeras versiones en el 423, que es de mera transición hacia el 478 que es el que se quedará definitivamente.

Incorpora, como viene siendo habitual dos niveles de caché. La caché L1 es de solo 8 Kb (cuatro veces menor que en el Pentium III y 16 veces menor que la del Athlon). Aunque se ha mejorado notablemente, con lo que se consigue un acceso mucho más rápido y a 256 bits, bastante superior a los 64 de la caché del Athlon. La caché L2 sigue siendo de 256 Kb y a 64 bits, igual que en el Pentium III.

Con todas estas nuevas tecnologías a todo el mundo sorprendió cuando al ver pruebas reales de rendimiento los resultados decían que era más lento que un Pentium III o un Athlon a la misma frecuencia de reloj. Es algo que nadie se explica. De ahí que AMD haya decidido ponerles a los procesadores Athlon XP un número de equivalencia con el Pentium 4, queriendo medir los procesadores por su rendimiento y no por la velocidad del reloj. Esto hace que nos lo pensemos dos veces antes de decidirnos por un procesador de estas características, sobre todo si nos fijamos en su elevado precio.

Pentium 4 Northwood con 512 Kb de caché

Después de un poco más de un año de andadura del Pentium 4, intel presentó el nuevo core del Pentium 4, fabricado a 0.13 micras. Esto les ha permitido integrar 512 Kb de caché L2, aumentando la cantidad de transistores hasta 55 millones. La reducción del tamaño de los componentes permite la reducción del voltaje, con ello la cantidad de calor a disipar. Todo esto hace que pueda alcanzar velocidades superiores a las anteriores. Se fabrica exclusivamente para el zócalo 478 y sigue manteniendo el bus a 400 Mhz. Se comercializa con versiones a partir de los 2 Ghz.

XEON

Al igual que ocurre con el Celeron los Pentium Xeon no son un procesador en sí, sino modificaciones que se han hecho sobre otros, por lo que hay varios, distintos entre ellos. Así, pues, la palabra Xeon designa a los procesadores preparados para funcionar en estaciones de trabajo y servidores, con soporte multiprocesador. Se pueden conectar 8 de estos procesadores a la misma placa base, si ésta lo permite. El primero que apareció fue el Pentium II Xeon, pensado para sustituir al viejo Pentium Pro. Podemos encontrar varias versiones, dependiendo del procesador base:

PENTIUM

Las primeras versiones de este procesador funcionaban a la misma frecuencia que el bus: 60 y 66 Mhz.. Trabajaban con una diferencia de potencial de 5 voltios, por lo que tenían problemas de sobrecalentamiento. Para mejorar el rendimiento de estos procesadores se puede utilizar un Overdrive, que mejora su velocidad a 120 y 133 Mhz. respectivamente. Con el procesador de 75 Mhz se empezó a utilizar los multiplicadores internos, lo que permite que la velocidad del procesador sea mayor que la que permite el bus o la memoria. Además trabajan a 3,5 voltios, con lo que se evitan los problemas de temperatura que tenían las anteriores versiones, a lo que se le puede añadir un ahorro de energía. Algunos procesadores de las primeras series, tenían un bug, al hacer cierto tipo de operaciones muy concretas. Existen algunos programas que detectan esto. Este procesador supuso un gran avance respecto a los 486 por sus mejoras internas de diseño, de hecho marcó toda una época. El nombre comercial todavía lo sigue usando intel, aprovechando el tirón de este viejo procesador.

PEMTIUM MMX

Este procesador es una mejora del anterior Pentium. La principal diferencia es que se le ha incluido un juego de instrucciones llamado MMX (Multi Media eXtensions), pensado para mejorar el rendimiento de aplicaciones multimedia. Para poder funcionar necesita que el software que utilicemos lo reclame, por lo que no sirve para Windows 95 ni Office 97 y actualmente no son demasiadas las aplicaciones que lo requieran pero lo utilizan si el procesador las tiene.

De todas formas, aunque no las utilicemos, notaremos una sutil mejora del rendimiento debido a que la memoria caché es el doble que la de los Pentium normales.

La gama de Pentium MMX cubre una frecuencia de entre 133* a 233 Mhz. Hay dos tipos de encapsulado: uno de cerámica y otro de plástico, que es mejor y más moderno.

PENTIUM PRO

Este procesador fue algo revolucionario cuando salió a la luz, con unas mejoras técnicas y de rendimiento increíbles para la época. Su truco está en la incorporación de la memoria caché de segundo nivel, que va desde los 256 Kb a 1 Mb, según el modelo. Esta memoria de segundo nivel está "incrustada" en el propio chip por lo que trabaja a la misma frecuencia que el resto de la CPU. Su única desventaja es que no dispone del juego de instrucciones MMX, ya que aparecieron posteriormente.

A partir de este procesador se hicieron los diseños de el Pentium II y el Pentium III, por lo que su estela continúa todavía viva.

PENTIUM II

Este procesador está basado en el diseño del Pentium Pro. Las diferencias básicas son que se le ha sacado la memoria caché de segundo nivel fuera de la die, la cual tiene una capacidad de 512 Kb, funciona a la mitad de frecuencia que el micro y se ha colocado en una placa de circuito impreso. La otra gran diferencia es que integra el grupo de instrucciones MMX y alguna optimización interna. Este procesador se conecta a la placa base a través del Slot 1. A esta ranura, ya no es un zócalo, se pueden conectar algunos Celeron y algún Pentium III de las versiones más antiguas.

	Caché: L1=32 Kb 16 Kb para instrucciones y 16 Kb para datos. L2=512 Kb Son programables pero trabajan a la mitad de frecuencia del procesador.
	La velocidad del bus es de 100 Mhz a partir de la versión a 350Mhz, los de 333 Mhz o menores funciona a 66Mhz.
	Se conectan al Slot 1.
	Se les ha optimizado para trabajar a 32 bits.
	Cubren una velocidad de 233 a 450 Mhz.
	Utilizan un voltaje core de 2,8v, los fabricados a 0,35 micras, y de 2v, los fabricados con una tecnología de 0,25 micras. El voltaje de entrada/salida es de 3,3v.
	Están fabricados con 7,5 millones de transistores.

AMD

AMD K7 Athlon, en su primera versión...

Su aspecto externo es muy parecido a los Pentium III de cartucho de intel, con su estuche de plástico. Está montado en un circuito impreso donde además de las resistencias podemos ver dos chips con la memoria caché L2 y el procesador en sí.

La unidad de coma flotante está mejorada respecto a la familia de los K6. También se ha mejorado la unidad de proceso de las instrucciones MMX y 3D Now! (con 19 instrucciones nuevas para el cálculo de enteros), permitiendo ejecutarlas simultáneamente. Hay un segundo grupo de 5 instrucciones nuevas para mejorar los procesos relacionados con el sonido digital, los módem-software, la decodificación de sonido Dolby AC-3 (utilizado en las películas DVD y los archivos MP3).

Tiene dos niveles de memoria caché: la L1, o de primer nivel, es de 128 Kb; 64 kb para datos y 64 Kb para instrucciones. Esto es cuatro veces más que en los Pentium III de la primera serie (los katmai, sólo disponen de 32 Kb). La L2 es de 512 Kb, la misma cantidad que los Pentium II y los Pentium III de la primera serie. Como en los Pentium III, esta memoria caché de segundo nivel trabaja alrededor de la mitad de frecuencia que el micro. Según los ingenieros de AMD, en un futuro esta memoria caché podrá alcanzar hasta 8 Mb.

El bus de el Athlon es muy potente, diseñado por EV6 de Alpha y permite hacer uso de la tecnología DDR, que a efectos prácticos es como si se doblase la velocidad del bus. Así aunque realmente es de 100 Mhz, es como si fuese a 200. Según AMD esta velocidad se podría subir hasta 400 Mhz (2 * 200) en el futuro. Otra novedad es que el K7 no se conecta directamente al bus sino al chipset para realizar las operaciones de cambio de datos.

Este procesador se "pincha" en el SlotA, es físicamente igual al Slot 1 de los Pentium II y III pero no son compatibles. Esto significa que hay que utilizar placas bases distintas. AMD ha decidido no integrar en estos procesadores el polémico número de serie.

Ha sido el primer procesador en alcanzar el Gigahertzio. Una batalla que ha ganado AMD a la poderosa Intel por sólo unos días.

	Caché: L1= 128 Kb 64 Kb para datos y 64 Kb para instrucciones. L2 = 512 Kb Memoria programable.
	Utiliza el Slot A o Socket A, no confundir con el Slot 1 de los Pentium II y Pentium !!! o el Socket 370 de los Celeron/Pentium !!!
	Se comercializa en velocidades desde 500 a 1200 Mhz. (la versión normal 500-1000 y la thunderbird 700-1200)
	Está preparado para instrucciones de 32 bits.
	Utiliza un bus de 200 Mhz excepto en las nuevas versiones del ThunderBird, que es de 266 Mhz.
	Trabaja con un voltaje core de entre 1,6 - 1,8 v y 3,3 para I/O.
	Está construido con 22 millones de transistores.

El ThunderBird, la mejora del Athlon...

Este procesador es un Athlon mejorado, aunque normalmente se le identifique con el mismo nombre. La única diferencia es que la caché de segundo nivel se a integrado dentro de la die del procesador por lo que funciona a la misma frecuencia por lo que se agiliza su velocidad y comunicación con el resto del procesador. Pero a su vez se a reducido a la mitad, de 512 Kb a 256 Kb, aunque aún así se obtiene un rendimiento de un 8-10% superior.

Este rendimiento es aún mayor con los procesadores que utilicen un bus de 266 Mhz, que pueden ir montados con memoria DDR, que a nivel teórico es el doble de rápida que la SDRAM.

Otro diferencia es que en vez de utilizar el Slot A vuelve al zócalo: el Socket A. Esto abarata la fabricación y el precio final del producto. Este zócalo es similar al 370 de los Celeron el Pentium III y el Cyrix III. (Algunas unidades se fabricarán para Slot A, pero serán vendidas a empresas como HP, Dell, IBM, etc.).

Por lo demás no hay ninguna diferencia: caché L1 de 128 Kb...

AMD DURON

El AMD Duron es la versión de menor rendimiento del K7 Athlon, pero básicamente es el mismo procesador al que se le ha hecho una pequeña modificación: la caché de segundo nivel (L2) que estaba soldada en la misma placa en la que iba el procesador se ha incluido dentro de la die, con lo que consigue que funcione a la misma velocidad y mejore la comunicación. Claro que alguna desventaja tenía que tener, se le ha reducido la caché L2 de 512 Kb a 64 Kb, por lo que el rendimiento puede disminuir un poco, a veces, que no siempre.

Este procesador también se le ha denominado como el arma anti-Celeron ya que está destinado para el mismo tipo de ordenadores, a un precio similar o menor, aunque ofrece bastante mayor rendimiento, y además tiene las instrucciones 3D Now! (las equivalentes a las SSE de intel). A excepción de los Celeron más modernos ni siquiera tiene este juego instrucciones.

Podemos observar, si nos fijamos en la foto de la derecha, que este procesador está preparado para zócalo y no para ranura. El nuevo zócalo se llama Socket A y físicamente es igual al 370 pero no son compatibles. Posiblemente haya algún problema para encontrar placas bases con este nuevo zócalo al principio. Esta transición de ranura a zócalo es debida a que ya no se tiene que poner pastillas de caché junto al procesador y es mucho más fácil de fabricar y es más barato por lo que los precios de venta también son mejores.

	Caché: L1= 128 Kb 64 Kb para datos y 64 Kb para instrucciones. L2 = 64 Kb Memoria programable dentro de la die del procesador.
	Utiliza el Socket A, no confundir con el Socket 370 de los Celeron y Pentium III FC-PGA.
	Se comercializa en velocidades desde 600 a 1300 Mhz.
	Está preparado para instrucciones de 32 bits.
	Utiliza un bus de 200 Mhz.
	Trabaja con un voltaje core de 1,5 - 1,6 v y 3,3 para I/O.

ATHLON XP

Este procesador tiene básicamente las misas características que el Thunderbird, aquí veremos las mejoras más importantes de este nuevo core, que solventa algunos problemas del Thunderbird y da algo más de rendimiento.

Empezaremos por su polémico nombre, todo aquel que piense que XP tiene que ver con el sistema operativo de Microsoft, se equivoca ya que están derivadas de Athlon eXtra Perfomance (rendimiento extra, en español). Aunque claro está que nunca viene mal aprovechar un poco el tirón comercial.

Pero más polémica aun ha causado el que AMD haya empezado a denominar a sus procesadores por el rendimiento, en vez de por su frecuencia de reloj. Como los Pentium 4 ofrecen menor rendimiento a la misma velocidad, AMD llama al que va a 1333 Mhz, Athlon XP 1500+ queriendo decir que el XP a 1333 Mhz da el mismo rendimiento que un Pentium 4 a 1500 Mhz. Esta nueva nomenclatura creará confusión entre los compradores, pero es verdad que el Athlon 1500+ da incluso mayor rendimiento que el Pentium 4 a 1500 Mhz.

El nuevo diseño del Athlon XP consume un 20% menos de energía, lo que le lleva a disipar bastante menos calor, solventando momentáneamente el problema de sobrecalentamiento de su antecesor, todo ello a pesar de seguir siendo fabricado a 0.18 micras. A partir del modelo 2200+ (incluido), se fabrican a 0.13 micras y el core se llama Thoroughbred. Otra novedad es la inclusión de un diodo térmico, que evita que nuestro procesador se queme si se sobrepasa la temperatura permitida, cortando la corriente. Esto ya estaba incluido en los Pentium III hace algún tiempo.

AMD ha implementado a este procesador con una tecnología denominada QuantiSpeed, que simplemente hace que sea mayor el número de operaciones por cada ciclo de reloj. Para ello, utiliza el Hardware Prefetch que deduce cuales serán las próximas operaciones que tendrá que realizar el procesador, así irá cargando en la memoria los datos necesarios antes de que sean pedidos por éste, evitando tiempos de espera. En esto juega un gran papel la optimización de la caché. Además han sido incluidas las instrucciones SSE de intel que incluía el Pentium III y posteriores, rebautizándolas como 3Dnow! Professional. Las SSE 2 del Pentium 4 no están incluidas. Todo ello supone un aumento de medio millón de transistores respecto al Thunderbird.

Otra diferencia que podemos observar a simple vista es que se ha sustituido la placa cerámica en la que estaba construido por un compuesto orgánico, que es más barato y que ofrece una mayor flexibilidad y mejores propiedades térmicas. Este material es muy similar al utilizado en los Pentium III o Pentium 4, pero en vez de ser verde es marrón.

El resto de las características siguen igual que en el Thunderbird, aunque ahora sólo podremos encontrar este procesador con bus a 266 Mhz (a partid el modelo 2700+ se aumentará el bus a 333 Mhz) y no a 200 Mhz.

	Caché: L1= 128 Kb 64 Kb para datos y 64 Kb para instrucciones. L2 = 256 Kb Memoria programable.
	Utiliza el Socket A
	Optimizado para operaciones de 32 bits.
	Bus frontal de 266 o 333 Mhz.
	Trabaja con un voltaje de 1,5 - 1,65 voltios
	Lo constituyen 37,5 millones de transistores.
	Fabricado a 0.18 micras (Palomino) y 0.13 micras (Thoroughbred)

Athlon MP

El Athlon MP es el primer chip para sistemas multiprocesador de AMD. Aunque el XP también funciona perfectamente en placas bases duales, no está garantizado oficialmente por AMD. Las diferencias del MP sobre el XP, son nulas, a parte del soporte multiprocesador. La única diferencia a simple vista es que el MP sigue utilizando el encapsulado sobre la placa cerámica en vez de sobre el nuevo compuesto orgánico.

Las placas duales tendrán que llevar el chipset AMD 760 MP o el AMD 760 MPX, este último una versión posterior. La diferencia de estos chipset respecto a los de intel, es que permiten que el procesador se comunique con la memoria utilizando su propio bus, por lo que no tiene que compartir el ancho de banda con la otra CPU.

Este procesador se empezó a fabricar a 1, 1.1 y 1.2 Ghz, después adquirió la nomenclatura por rendimiento que utiliza el Athlon XP y llega a alcanzar hasta el modelo XP 2400+ a 2 Ghz.

AMD K5

Este microprocesador fue el primero en plantarle cara al Pentium de Intel, con unas características similares. Su rendimiento es algo mejor, excepto en los cálculos de coma flotante, debido a que la FPU es algo peor que la de los Pentium. Sin embargo, ofrece una mejor relación calidad/precio. Se conecta al locket 7, igual que el Pentium, por lo que la velocidad de éste también es la misma: 66 Mhz.

	Caché: L1=24 Kb 16 Kb para instrucciones y 8 Kb para datos.
	Se "pincha" en el zócalo 7 (socket 7).
	Está optimizado para funcionar con aplicaciones de 16 y 32 bits.
	Lo forman 4,3 millones de transistores.

AMD K6

Las mejoras de este procesador respecto a su antecesor, el K5, son la inclusión de las instrucciones MMX, la optimización para aplicaciones de 32 bits y el aumento de la potencia de la FPU, para operaciones matemáticas. Esto le hizo superar a los Pentium MMX, pero aun así se quedó algo por detrás de los Pentium II en rendimiento.

También se le aumentó la caché de primer nivel hasta los 64 Kb, aunque seguía sin integrar caché L2, una de las razones por las que daba mayor rendimiento el Pentium II. El bus frontal de comunicación con el resto del sistema podía ser de 66 o de 100 Mhz.

	Caché: L1=64 Kb 32 Kb para datos y 32 Kb para instrucciones.
	Utiliza el zócalo 7 (socket 7)
	Está optimizado para aplicaciones de 16 y 32 bits.
	Utiliza un bus de 66 Mhz aunque soporta 100 Mhz.
	Posee 8,8 millones de transistores.

AMD K6 2

Este procesador es simplemente una mejora del anterior K6. La principal novedad es la inclusión del juego de instrucciones llamado 3D-Now!, preparado para acelerar las operaciones 3D, que utilizan grandes cantidades de datos en coma flotante. La ventaja que tiene esto es que la CPU no se queda inactiva mientras se ejecutan estas instrucciones, que es lo que ocurre, por ejemplo, con el coprocesador matemático (FPU):

Para poder aprovechar estas operaciones el software que utilicemos las tiene que llamar, pero Microsoft ha incluido en el DirectX 6 y superiores esta tecnología.

	Caché: L1=64 Kb 32 Kb para datos y 32 Kb para instrucciones.
	Puede funcionar con un bus de 100 Mhz.
	Soporta zócalo 7 a 66 Mhz y zócalo Super 7 a 100 Mhz.
	Está optimizado para instrucciones de 32 bits.
	Se vende desde 266 a 550 Mhz.
	Está formado por 8,8 millones de transistores.

AMD K6 3

Este es simplemente un K6 2 con algunas características nuevas. Su principal diferencia es el diseño de la memoria caché, que es de tres niveles. Este diseño se basa en que dentro del núcleo se encuentra la caché de nivel 1 (64 Kb) y la de nivel 2 (256 Kb). Así hacen que la caché de la placa base funcione como memoria de tercer nivel.