Sobre aspectos internos de procesadores
Sobre las formas de intervenir:
Esta disertación consta de dos actividades, las cuales deben desarrollarse y compartirse con el resto de los participantes (
[email protected]) en un correo cuyo "subject" diga o contenga la frase: "Semana 3 "(esta es la tercera).
Vamos a estudiar un poco la parte correspondiente a procesadores Intel, los cuales por ser masivamente utilizados nos permitirán servir de referencia para cuando se quiera hacer un análisis similar en otros procesadores. Trataremos los siguientes:
Pentium Pro, Pentium MMX, Pentium II, Celeron, Pentium II Xeon (El Pentium III es el más actual)
Los aspectos que se van a tomar en cuenta son en este desarrollo:
Las definiciones de estos conceptos serían así:
Microarquitectura: Consiste en cómo está construido internamente el chip, su tecnología de fabricación... La utilidad de esto es más que todo ver en su tecnología de fabricación cuánto voltaje consume (para ver si es apropiado en una laptop, p.e., o si se requiere ventilación externa porque disipa mucho calor) y la cantidad de componentes internos de que consta.
Memoria caché : Memoria temporal para buscar datos o instrucciones. Es una memoria rápida, por estar dentro del procesador, y si lo que la unidad d3e ejecución busca se encuentra allí, se incrementa la velocidad de ejecución. Por ello es conveniente un buen diseño de caché, no sólo su tamaño. Intel se ha caracterizado por presentar esquemas de caché de datos y de instrucciones por separado (se aceptan comentarios sobre qué pasa con las instrucciones n+1, n+2... que están en caché cuando la instrucción n es un salto).
Velocidad : Velocidad de reloj del bus (o buses) externos a que está conectado el procesador. Una instrucción se ejecuta a esta velocidad en el mejor de los casos, o a una menor, dependiendo del número de ciclos que esta instrucción necesita para ejecutarse. Por norma general, velocidades altas son iguales a ejecución rápida.
Mercado : Tipo de configuración a que va a ser destinado un sistema con este procesador, o arreglo de ellos.
Existen otros genéricos, como diseño y características especiales, pero como se están abordando los de una misma familia, es de esperar que sean comunes.
Se invita a que, como actividad a ser realizada (el cuerpo del mail debe decir: Actividad Semana 3) como participación completar la tabla mediante búsquedas en el Internet, y si es agregado otro procesador, p.e. ALPHA, tanto mejor.
Una vez tenida la información, estudiemos las afirmaciones siguientes, si se puede generalizar hacia los demás procesadores que debemos incluir:
Actividad 1:
Afirmaciones (Basadas de la tabla 1 completada):
1. El Celeron es una evolución de Pentium.
2.El procesador Xeon no sirve para laptops porque consume mucha potencia, al estar diseñado para alta capacidad de procesamiento.
3. Una memoria caché de datos grande es conveniente en un sistema donde el servidor va a manejar bases de datos grandes.
4.Los procesadores pentium tratados no son una evolución entre ellos, sino que cada uno se dedica a una parte de mercado (segmentación): estrategia de mercadeo de Intel.
5.Las instrucciones específicas de cada procesador (por ejemplo la extensión de instrucciones MMX) sólo son válidas en este procesador, por lo que los desarrolladores de software no las incluyen en sus programas, en aras de lograr generalidad (están los Cyrix y AMD, que también son procesadores con instrucciones comunes a las de Intel).
Para estudiarlos hagamos una tabla (tabla 1) de la siguiente forma, a manera de contrastarlos:
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Procesador/Caract. |
Pentium Pro |
Pentium MMX |
Celeron |
Pentium II Xeon |
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Microarquitectura |
Está formado por cinco unidades de procesamiento paralelo y está diseñado con una arquitectura que apareció como novedad en este micro llamada Dynamic Execution, que permite a grandes rasgos que el chip pueda ejecutar varias instrucciones en paralelo de forma continuada. |
Incorpora la arquitectura interna que se inauguró con el Pentium Pro, posee también 5 unidades de procesamiento paralelo con el sistema Dynamic Execution, un conjunto de tres tecnologías que hacen que el chip ejecute más instrucciones por ciclo y de forma más eficiente. |
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Memoria caché |
Posee un total de 16 kb de memoria caché level 1 (interna) que se encuentra dividida en dos bloques de 8 kb independientes (uno de código y otro de datos). Además, como ya se ha dicho, incorpora en el propio Encapsulado del microprocesador la memoria caché level 2. Gracias a este diseño, se realizó de forma que ésta Estuviese conectada a la CPU mediante un bus directo de datos de 64 bits reales y que funciona a la misma Velocidad que la CPU, aumentando mucho su rendimiento respecto a sistemas con la memoria caché level 2 instalada en la placa base. Respecto a la cantidad de dicha memoria, decir que hay configuraciones tanto con 512 Kb como con 1 Mb, siendo posible elegir el modelo que más se adapte a cada necesidad. |
El chip incorpora un total de 32 Kb de memoria caché level 1 (interna) dividida en dos sub-bloques independientes, uno para código y otro para datos. Además ofrece un total de 512 Kb de memoria caché level 2 (incluida en el propio encapsulado), conectada a la propia CPU mediante un bus directo, aunque en este modelo, para abaratar gastos, el bus funciona a la mitad de la velocidad de reloj de la CPU, por lo que tenemos por ejemplo que un chip de 300 MHz, posee un bus de conexión con la caché level 2 de 150 MHz y no de 300 MHz como pasaría en el Pentium Pro. |
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Velocidad |
Este chip apareció en el mercado con velocidades iniciales de 150 MHz y posteriormente aparecieron mode-los de 166, 180 y 200 MHz. |
El Pentium II en sus primeros modelos funcionaba ya a 233 MHz, aunque desde entonces no han parado de salir continuamente novedosos modelos que cada vez funcionan más rápido. En la actualidad hay modelos a 233, 266, 300, 350, 400 y 450 MHz y eso no es todo, Intel tiene previsto ofrecer modelos a 500, 750 MHz y quizá incluso a 1000 MHz. |
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Mercado |
Dadas las características que posee queda destinado al sector de los servidores de gama baja, que suelen caracteri-zarse por no necesitar más de cuatro procesadores en paralelo. En cuanto al sistema operativo, decir que sólo funciona óptimamente en 32 bits, que es lo mismo que decir sobre Windows NT. |
Es el procesador estrella de Intel. Es apto tanto para instalarse en ordenadores de gama media como de gama alta, así como servidores pequeños donde no sean necesarios más de dos procesadores. |
¿Cuál es la idea de estudiar estos aspectos?
Principalmente, el tener criterios para decidir, dado una serie de sistemas contentivos de algunos de estos procesadores, poder decidir la solución más óptima. Claro que siempre se establece un compromiso entre: costo, tiempo de vida que se espera (o maximizarlo), vigencia de las conexiones y arquitecturas, aplicaciones que pueden correr estos sistemas.
Actividad 2
Vamos a plantear un escenario típico:
Se desea un equipo con capacidad de multiprocesamiento (al menos dos procesadores) donde se va a manejar aplicaciones que gestionan gran cantidad de datos. Se desea adquirir un servidor (Windows NT) al mínimo costo, pero que tenga un lapso de vigencia aceptable. De los procesadores anteriores, selecciona uno que debería contener un sistema típico para resolver este problema. (La parte de redes, a su debido tiempo, por ahora asumamos que cualquiera es idéntico en este sentido).