INTRODUCCIÓN
PROCESADOR
80486 *
Arquitectura
básica del 80486 . *
Sistema de
Memoria del
i80486 *
Verificador / generador de paridad. *
Temporización de la lectura de
memoria
. *
Administrador
de memoria del
80486. *
Unidad de caché. *
Funcionamiento *
Versiones del 80486 *
Nuevas instrucciones del 80486 *
¿CUAL ES LA DIFERENCIA ENTRE EL 486DX2 Y EL
486DX4? *
INTRODUCCION AL MICROPROCESADOR
PENTIUM
*
Vías de acceso múltiples *
Dependencias de procedimiento
*
Ahorro de
energía *
Nuevas instrucciones del microprocesador
*
Pentium
*
MICROPROCESADORES PENTIUM DE
TECNOLOGÍA
MMX *
PERFORMANCE MMX. *
LOGOTIPO NUEVO. *
PENTIUM MMX Y PENTIUM MMX OVERDRIVE. *
ACTUALIZACION DEL BIOS
. *
PRECIOS
*
Introducción al Microprocesador
Pentium II *
EL MICROPROCESADOR PENTIUM II *
Caracter
ísticas *
Caracter
ísticas Técnicas
: *
EL NUEVO "SLOT ONE" *
El Procesador
Pentium II Trabajando. *
PRUEBAS SOBRE
EL PENTIUM II.- *
RENDIMIENTO DOS. *
RENDIMIENTO WINDOWS 95
.- *
RENDIMIENTO WINDOWS NT
.- *
RENDIMIENTO MMX. *
PRECIOS
.- *
BASES ELÉCTRICAS DEL PENTIUM II.- *
DETALLES TÉCNICOS DEL PENTIUM II. *
CARACTER
ÍSTICAS DEL PROCESADOR
. *
ARQUITECTURA
INTERNA DE LOS PENTIUM. *
UNIDAD DE ENTEROS SUPERESCALAR. *
FUNCIONAMIENTO DEL PIPELINE. *
UNIDADES DE MEMORIA CACHE
. *
UNIDAD DE INTERCONEXION CON EL BUS . *
MONITOR DE
PRESTACIONES
. *
UNIDAD DE REDUNDANCIA FUNCIONAL *
UNIDAD DE PREDICCION DE BIFURCACIONES *
UNIDAD DE COMA FLOTANTE *
DIAGRAMA DE
CONEXIONADO. *
Alimentación . *
Señal de reloj. *
Señal de Inicialización. *
Señales de direcciones. *
Señales de datos
. *
Señales de error. *
Señales para definir el ciclo de bus . *
Señales de control del
bus
. *
Señales de control de la
caché. *
Señales de caché de
páginas. *
Señales de Orden de Escritura
. *
Señales de arbitraje del
bus. *
Señales de interrupción. *
Señales de error en coma flotante. *
Señales de SMM (Modo de Gestión
del Sistema
) . *
Señales de chequeo de redundancia
funcional. *
Señales de punto de ruptura (PB) y monitor de
ejecución (PM). *
Señales de segmento de ejecución. *
Señales del modo de prueba. *
BUS UNIT. *
PENTIUM II *
CARACTERÍSTICAS DEL PROCESADOR INTEL PENTIUM
II *
Tecnología
de ejecución dinámica *
¿Qué es Ejecución Dinámica ? *
Predicción de salto Múltiple: *
Análisis del Flujo de Datos
: *
Ejecución Especulativa: *
Supercanalización *
Arquitectura
de bus doble independiente (DIB) *
Tecnología
Intel MMX de alto rendimiento *
Combinación de escritura
*
Cachés *
Funciones de
prueba y control del
rendimiento *
PENTIUM III *
CARACTERÍSTICAS DEL PROCESADOR INTEL PENTIUM
III *
Extensiones "Streaming SIMD" *
Número de serie del procesador Intel *
Tecnología de mejora de medios Intel
MMX *
Funciones de
prueba y control del rendimiento *
Otras funciones
destacadas del procesador Pentium III *
Procesador Intel Pentium Overdrive 200 MHz. MMX *
Equipos *
Resultados *
Aclaraciones finales *
NUEVO PROCESADOR PENTIUM III *
Microprocesadores . *
NUEVAS TECNOLOGIAS *
Pentium II *
Características. *
Características Técnicas
: *
El Procesador Pentium II Trabajando. *
Técnica de la Instrucción Simple, Datos
Múltiples (SIMD). *
Nuevas Instrucciones *
Arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual
Independiente) *
Cómo Trabaja *
Ejecución Dinámica *
¿Qué es Ejecución
Dinámica? *
La Ejecución Dinámica Consiste de:
Predicción de *
Ramificaciones Múltiples *
Análisis del Flujo de
Datos *
Ejecución Especulativa *
Cartucho Single Edge Contact (S.E.C) (Contacto de un Solo
Canto) *
¿Qué es el cartucho de empaquetamiento
S.E.C.? *
Aplicaciones del cartucho S.E.C. de Intel *
DVD (Digital
Video
Disc). *
Introducción *
Una primera aproximación *
Distintas ramificaciones *
La especificacion DVD
-ROM *
El software ,
presente y futuro *
DVD -R y
DVD-RAM
*
MPEG-2: EL NUEVO ESTÁNDAR DE VÍDEO *
CÓDIGOS REGIONALES: LA PRIMERA
POLÉMICA *
VIDEO
DIGITAL *
El Estándar MPEG (Grupo de
Expertos en Imágenes
en movimiento
). *
Codificación de video
. *
Codificación de audio. *
Arquitectura básica del
80486.
La arquitectura del 80486DX es casi idéntica a la
del 80386 más el coprocesador matemático 80387 y un
caché interno de 8 K bytes.
El 80486SX es casi idéntico a un 80386 con un
caché de 8K bytes. La figura Nro. 3.5.b muestra la
estructura
básica interna del microprocesador 80486. Si esto se
compara a la arquitectura del 80386, no se observan diferencias.
La diferencia más notable entre el 80386 y el 80486, es
que casi la mitad de las instrucciones del 80486 se
ejecutarán en un periodo de reloj en vez de los dos
periodos que el 80386 requiere para ejecutarlos.
Como en el 80386, el 80486 contiene 8 registros de 32
bits para los propósitos generales: EAX, EBX, ECX, EDX ,
EBP, EDI, ESI y ESP. Estos registros se
pueden usar como los registros para la
información de 8, 16 o 32 bits o para
direccionar una localidad en el sistema de
la memoria.
Los registros de 16 bits son el mismo conjunto encontrado en el
80286 y son asignados: AX, BX, CX, DX, BP,DI, SI y SP. Los
registros de 8 bits son : AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH y
DL.
Además de los registros de propósito
general, el 80486 también contiene los mismos registros de
segmentos que el 80386 los cuales son: CS, DS, ES, SS, FS y GS.
Cada uno tiene 16 bits de ancho, como en todas las versiones
anteriores de la
familia.
El IP ( apuntador
de instrucciones ) accesa un programa ubicado
dentro del 1Mbyte de memoria en combinación con CS, o como
EIP ( apuntador extendido de instrucciones) para direccionar un
programa en
cualquier localidad dentro del sistema de memoria de 4Gbytes. En
la operación en modo protegido, los registros de segmento
funcionan para mantener selectores como lo hicieron en los
microprocesadores 80286 y 80386.
El 80486 también contiene los registros para la
tabla de descriptores globales, locales y de interrupciones y una
unidad de manejo de memoria como el 80386.
El registro
extendido de banderas ( EFLAGS ) se muestra en la
figura 14-35. Como en los otros miembros de la familia, los bits
de la bandera más hacia la derecha realizan las mismas
funciones para compatibilidad. A continuación se da una
lista de cada bit de bandera con una descripción de su función.
AC ( verificación de alineación ): nueva
para el microprocesador 80486, utilizada para indicar que el
microprocesador ha tenido acceso a una palabra en una dirección de paridad non o una doble
palabra almacenada en un límite que no es de doble
palabra.
VM ( modo virtual ): se activa este bit mientras que el
80486 se opere en el modo protegido.
RF ( resume ): utilizado en conjunto con los registros
de depuración.
NT ( tarea anidada ): se activa para indicar que el
80486 está realizando una tarea que está anidada en
otra tarea.
IOPL ( nivel de privilegio de E/S ): indica el nivel de
privilegio máximo actual asignado al sistema de
E/S.
OF ( sobreflujo ): indica que el resultado de una
operación aritmética con signo ha rebasado la
capacidad del destino.
DF ( dirección ): selecciona una
operación de autoincremento o autodecremento para las
instrucciones de cadenas.
IF ( habilitación de interrupciones ): habilita
la terminal INTR si este bit está activo.
TF ( trampa ): activado para habilitar la
depuración
SF ( signo ): indica que el signo del resultado
está activo o desactivado.
ZF ( cero ): indica que el resultado de una
operación aritmética o lógica
es cero o no cero.
AF ( auxiliar ): utilizado en las instrucciones DAA y
DAS para ajustar el resultado de una suma o resta CD.
PF ( paridad ): indica la paridad del resultado de una
operación aritmética o lógica.
CF ( acarreo ): muestra si
ocurrió acarreo después de una suma o un
préstamo después de una resta.
Figura. Estructura
básica interna del microprocesador 80486
El sistema de memoria del 80486 es idéntico al
del microprocesador 80386. El 80486 contiene 4Gbytes de memoria
comenzando en la localidad 00000000H y terminando en la localidad
FFFFFFFFH. El cambio
principal en el sistema de memoria es interno en el 80486, en la
forma de una para caché de 8 Kbytes la cual acelera la
ejecución de las instrucciones y la adquisición de
información.. otra adición es el
verificador / generador de paridad incluido en el
80486.
Verificador / generador de
paridad.
La paridad es usada para determinar si la información se leyó
correctamente en una localidad de la memoria. La
paridad se genera en el 80486 durante cada ciclo de escritura. La
paridad será generada como paridad par y un bit de paridad
será proporcionado para cada byte de memoria.
En la lectura, el
microprocesador revisa la paridad y genera un error de
revisión de paridad, si esto ocurre, en la terminal PCHK.
Un error de paridad no causa ningún cambio en el
procesamiento a menos que el usuario aplique la señal PCHK
a una entrada de interrupción. Las interrupciones son
usadas frecuentemente para señalar un error de paridad en
los sistemas de
computadora
que usan DOS.
Temporización de
la lectura de
memoria.
La figura Nro. 3.5.c muestra la temporización de
lectura de
memoria del 80486 para una operación no ráfaga a
la memoria.
Observe que dos periodos de reloj son usados para transferir
datos. El periodo de reloj T1 proporciona la dirección de la memoria y las
señales de control y el periodo T2 es donde los datos se
transfieren entre la memoria y el microprocesador. Observe que
RDY se debe convertir en un cero lógico para ocasionar que
la información se transfiera y para terminar el ciclo de
canal. El tiempo de acceso
para un acceso no ráfaga se determinará tomando 2
periodos de reloj menos el tiempo requerido
para que la dirección aparezca en el canal de direcciones,
menos el tiempo de
estabilización para las conexiones del canal de
datos.
Figura. Temporización de lectura de
memoria del 80486
La figura siguiente muestra el diagrama de
temporización para llenar una línea de caché
con cuatro números de 32 bits usando una ráfaga.
Obsérvese que las direcciones ( A31-A4 ) aparecen durante
T1 y permanecen constantes durante el ciclo de ráfaga.
Obsérvese que también A2 y A3 cambian durante cada
T2, después del primero para direccionar cuatro
números consecutivos de 32 bits en el sistema de memoria ,
llenar un caché utilizando una ráfaga requiere de
sólo 5 periodos de reloj ( T1 y 4 T2 ) para llenar una
línea de caché con cuatro dobles palabras de
datos.
Figura. Un ciclo por ráfaga que lee 4 palabras
dobles en 5 periodos de reloj.
Administrador de memoria del
80486.
El 80486 contiene el mismo sistema de administración de memoria que el 80386.
Esto incluye una unidad de paginación para permitir que
cualquier bloque de 4 Kbytes de memoria física sea asignado a
un bloque cualquiera de 4 Kbytes de memoria lineal. Los tipos de
descriptores son exactamente los mismos que para el 80386. En
realidad, la única diferencia entre el sistema administrador de
memoria del 80386 y el del 80486 es la paginación. El
sistema de paginación del 80486 puede deshabilitar el uso
de memoria caché para selecciones de páginas de
memoria transformadas, mientras que el 80386 no.
Estos procesadores
tienen un caché interno que almacena 8KB de instrucciones
y datos excepto el DX4 y el Write-back enhanced DX4 que tienen
16KB de caché interno. El caché aumenta el
rendimiento del sistema ya que las lecturas se realizan
más rápido desde el caché que desde la
memoria externa. Esto también reduce el uso del bus
externo por parte del procesador. Éste es un caché
de primer nivel (también llamado L1).
El procesador 80486 puede usar un caché de
segundo nivel (también llamado L2) fuera del chip para
aumentar aún más el rendimiento general del
sistema.
Si bien la operación de estos caches internos y
externos son transparentes a la ejecución de los programas,
el
conocimiento de su funcionamiento puede servir para optimizar
el software.
El caché está disponible en todos los
modos de funcionamiento del procesador: modo real, modo protegido
y modo de manejo del sistema.
El caché es una memoria especial, llamada memoria
asociativa. Dicha memoria tiene, asociado a cada unidad de
memoria, un tag, que almacena la dirección de memoria que
contiene los datos que están en la unidad de memoria.
Cuando se desea leer una posición de memoria mediante esta
memoria asociativa, se comparan todos los tags con esta
dirección. Si algún tag tiene esta
dirección, se dice que hubo un acierto (cache hit en
inglés)
con lo que se puede leer la información asociada a ese
tag. En caso contrario hay un fallo (cache miss en inglés), con lo que hay que perder un ciclo
de bus para leer el dato que está en memoria
externa.
En el caso del 80486, cada unidad de memoria son 16
bytes. Esta cantidad es una línea del caché. Las
líneas pueden ser válidas (cuando contienen datos
de la memoria principal) o inválidas (en este caso la
línea no contiene información útil). Como el
caché se llena por líneas completas (comenzando por
direcciones múltiplos de 16), hay que tratar de no leer
posiciones aleatorias de la memoria, ya que en este caso, si se
leen bytes en posiciones alejadas unas de otras, el procesador
usará cuatro ciclos de bus para leer 16 bytes (para llenar
una línea) por cada byte que deseamos leer. Esto no es
problema para el código
o la pila (stack) ya que éstos se acceden generalmente de
manera secuencial.
Hay dos clases de cachés: write-through y
write-back (retroescritura) (implementado solamente en los
modelos
write-back enhanced DX2 y write-back enhanced DX4). La diferencia
entre las dos radica en el momento de escritura. Las primeras
siempre escriben en la memoria principal, mientras que las otras
sólo escriben cuando se llena el caché y hay que
desocupar una línea. Esto último aumenta el
rendimiento del sistema.
Hay dos nuevos bits del registro de
control CR0 que controlan el funcionamiento del caché:
CD (Cache
Disable, bit 30) y NW (Not write-through, bit 29). Cuando
CD = 1, el
80486 no leerá memoria externa si hay una copia en el
caché, si NW = 1, el 80486 no escribirá en la
memoria externa si hay datos en el caché (sólo se
escribirá en el caché). La operatoria normal
(caché habilitado) es CD = NW = 0. Nótese que si CD
= NW = 1 se puede utilizar el caché como una RAM rápida
(no hay ciclos externos de bus ni para lectura ni para escritura
si hay acierto en el caché). Para deshabilitar
completamente el caché deberá poner CD = NW = 1 y
luego ejecutar una de las instrucciones para vaciar el
caché. Existen dos instrucciones para vaciar el
caché: INVD y WBINVD.
80486 DX: En abril de 1989 la
compañía Intel presentó su nuevo
microprocesador: el 80486 DX, con 1.200.000 transistores a
bordo, el doble de la velocidad del
80386 y 100% de compatibilidad con los microprocesadores
anteriores. El consumo
máximo del 486DX de 50 MHz es de 5 watt.
80486 SX: En abril de 1991 introdujo el 80486 SX,
un producto de
menor costo que el
anterior sin el coprocesador matemático que posee el 80486
DX (bajando la cantidad de transistores a
1.185.000).
80486 DX2: En marzo de 1992 apareció el
80486 DX2, que posee un duplicador de frecuencia interno, con lo
que las distintas funciones en el interior del chip se ejecutan
al doble de velocidad,
manteniendo constante el tiempo de acceso a memoria. Esto permite
casi duplicar el rendimiento del microprocesador, ya que la
mayoría de las instrucciones que deben acceder a memoria
en realidad acceden al caché interno de 8 Kbytes del
chip.
80486 SL: En el mismo año apareció
el 80486 SL con características especiales de ahorro de
energía.
80486 DX4: Siguiendo con la filosofía del
DX2, en 1994 apareció el 80486 DX4, que triplica la
frecuencia de reloj y aumenta el tamaño del caché
interno a 16 Kbytes.
El chip se empaqueta en el formato PGA (Pin Grid Array)
de 168 pines en todas las versiones. En el caso del SX,
también existe el formato PQFP (Plastic Quad Flat Pack) de
196 pines. Las frecuencias más utilizadas en estos
microprocesadores son: SX: 25 y 33 MHz, DX: 33 y 50 MHz, DX2:
25/50 MHz y 33/66 MHz y DX4: 25/75 y 33/100 MHz. En los dos
últimos modelos, la
primera cifra indica la frecuencia del bus externo y la segunda
la del bus interno. Para tener una idea de la velocidad, el
80486 DX2 de 66 MHz ejecuta 54 millones de instrucciones por
segundo.
Nuevas instrucciones del 80486
BSWAP reg32 (Byte Swap): Cambia el orden de los
bytes. Si antes de BSWAP el orden era B0, B1, B2, B3,
después de BSWAP el orden será B3, B2, B1,
B0.
CMPXCHG dest, src (Compare and Exchange): Compara
el acumulador (AL o EAX) con dest. Si es igual, dest se carga con
el valor de src,
en caso contrario, el acumulador se carga con el valor de
dest.
INVD (Invalidate Cache): Vacía el
caché interno. Realiza un ciclo de bus especial que indica
que deben vaciarse los cachés externos. Los datos en el
caché que deben escribirse en la memoria se
pierden.
INVLPG (Invalidate Translation Look-Aside Buffer
Entry): Invalida una entrada de página en el buffer de
conversión por búsqueda (TLB). Esta
instrucción puede ser implementada de forma diferente en
microprocesadores futuros.
WBINVD (Write Before Invalidate Data Cache):
Realiza los cambios indicados en el caché en la memoria
externa y luego lo invalida.
XADD dest, src (Exchange and Add): Suma los
operandos fuente y destino poniendo el resultado en el destino.
El valor original
del destino se mueve a la fuente. La instrucción cambia
los indicadores de
acuerdo al resultado de la suma.
Además de las instrucciones mencionadas, todos
los modelos del
486 excepto el SX incluyen todas las instrucciones del
coprocesador matemático 80387.
Los últimos modelos (486DX4, SL) incluyen la
instrucción CPUID, que se introdujo con el procesador
Pentium. Además en el SL se incluye la instrucción
RSM (sirve para volver del modo de manejo de
energía).
¿CUAL ES LA DIFERENCIA
ENTRE EL 486DX2 Y EL 486DX4?
La diferencia más grande entre 486DX4 y 486DX2 es
que el primero es 1,5 veces más rápido que el otro.
El 486DX2 también se llama el 80486DX2 o el i486DX2;
designado a veces como el 80486D/2, 486D/2, el 80486D2, el
I486D2, o simplemente el D2. Es Un microprocesador de Intel
introducido en 1992 como mejora de alto rendimiento a ciertos
microprocesadores 486DX.
INTRODUCCION AL MICROPROCESADOR
PENTIUM
El 19 de octubre de 1992, Intel anunció que la
quinta generación de su línea de procesadores
compatibles (cuyo código
interno era el P5) llevaría el nombre Pentium en vez de
586 u 80586, como todo el mundo estaba esperando. Esta fue una
estrategia de
Intel para poder
registrar la marca y
así poder diferir
el nombre de sus procesadores del
de sus competidores (AMD y Cyrix principalmente).
Este microprocesador se presentó el 22 de marzo
de 1993 con velocidades iniciales de 60 y 66 MHz (112 millones de
instrucciones por segundo en el último caso), 3.100.000
transistores
(fabricado con el proceso BICMOS
(Bipolar-CMOS) de 0,8 micrones), caché interno de 8 KB
para datos y 8 KB para instrucciones, verificación interna
de paridad para asegurar la ejecución correcta de las
instrucciones, una unidad de punto flotante mejorada, bus de
datos de 64 bit para una comunicación más rápida con
la memoria externa y, lo más importante, permite la
ejecución de dos instrucciones simultáneamente. El
chip se empaqueta en formato PGA (Pin Grid Array) de 273
pines.
Como el Pentium sigue el modelo del
procesador 386/486 y añade unas pocas instrucciones
adicionales pero ningún registro
programable, ha sido denominado un diseño
del tipo 486+. Esto no quiere decir que no hay
características nuevas o mejoras que aumenten la potencia. La
mejora más significativa sobre el 486 ha ocurrido en la
unidad de punto flotante. Hasta ese momento, Intel no
había prestado mucha atención a la computación de punto flotante, que
tradicionalmente había sido el bastión de las
estaciones de ingeniería. Como resultado, los
coprocesadores 80287 y 80387 y los coprocesadores integrados en
la línea de CPUs 486 DX se han considerado anémicos
cuando se les compara con los procesadores RISC (Reduced
Instruction Set Computer), que equipan dichas
estaciones.
Todo esto ha cambiado con el Pentium: la unidad de punto
flotante es una prioridad para Intel, ya que debe competir en el
mercado de
Windows NT con
los procesadores RISC tales como el chip Alpha 21064 de Digital
Equipment Corporation y el MIPS R4000 de Silicon Graphics. Esto
puede ayudar a explicar por qué el Pentium presenta un
incremento de 5 veces en el rendimiento de punto flotante cuando
se le compara con el diseño
del 486. En contraste, Intel sólo pudo extraer un aumento
del doble para operaciones de
punto fijo o enteros.
El gran aumento de rendimiento tiene su contraparte en
el consumo de
energía: 13 watt bajo la operación normal y 16 watt
a plena potencia (3,2
amperes x 5 volt = 16 watt), lo que hace que el chip se caliente
demasiado y los fabricantes de tarjetas madres
(motherboards) tengan que agregar complicados sistemas de
refrigeración.
Teniendo esto en cuenta, Intel puso en el mercado el 7 de
marzo de 1994 la segunda generación de procesadores
Pentium. Se introdujo con las velocidades de 90 y 100 MHz con
tecnología de 0,6 micrones y Posteriormente se agregaron
las versiones de 120, 133, 150, 160 y 200 MHz con
tecnología de 0,35 micrones. En todos los casos se redujo
la tensión de alimentación a 3,3
volt. Esto redujo drásticamente el consumo de
electricidad
(y por ende el calor que
genera el circuito integrado). De esta manera el chip más
rápido (el de 200 MHz) consume lo mismo que el de 66 MHz.
Estos integrados vienen con 296 pines. Además la cantidad
de transistores subió a 3.300.000. Esto se debe a que se
agregó circuitería adicional de control de clock,
un controlador de interrupciones avanzado programable (APIC) y
una interfaz para procesamiento dual (facilita el desarrollo de
motherboards con dos Pentium).
En octubre de 1994, un matemático reportó
en Internet que la
Pentium tenía un error que se presentaba cuando se usaba
la unidad de punto flotante para hacer divisiones
(instrucción FDIV) con determinadas combinaciones de
números. Por ejemplo:
962 306 957 033 / 11 010 046 = 87 402,6282027341
(respuesta correcta)
962 306 957 033 / 11 010 046 = 87 399,5805831329
(Pentium fallada)
El defecto se propagó rápidamente y al
poco tiempo el problema era conocido por gente que ni siquiera
tenía computadora.
Este bug se arregló en las versiones D1 y
posteriores de los Pentium 60/66 MHz y en las versiones B5 y
posteriores de los Pentium 75/90/100 MHz. Los Pentium con
velocidades más elevadas se fabricaron posteriormente y no
posee este problema.
En enero de 1997 apareció una tercera
generación de Pentium, que incorpora lo que Intel llama
tecnología MMX (MultiMedia
eXtensions) con lo que se agregan 57 instrucciones adicionales.
Están disponibles en velocidades de 66/166 MHz, 66/200 MHz
y 66/233 MHz (velocidad externa/interna). Las nuevas
características incluyen una unidad MMX y el doble de
caché. El Pentium MMX tiene 4.500.000 transistores con un
proceso
CMOS-silicio de 0,35 micrones mejorado que permite bajar la
tensión a 2,8 volt. Externamente posee 321
pines.
Lo que comenzó con la técnica del 386/486
de tener vías de acceso múltiples para la
ejecución de instrucciones, se ve refinado en el Pentium
ya que tiene un diseño
con doble vía de acceso. El objetivo de
ésta es el de procesar múltiples instrucciones
simultáneamente, en varios estados de ejecución,
para obtener una velocidad de ejecución general de
instrucciones de una instrucción por ciclo de
reloj.
El resultado final de la estructura
doble vía de acceso es un diseño superescalar que
tiene la habilidad de ejecutar más de una
instrucción en un ciclo de reloj dado. Los procesadores
escalares, como la familia del
486, tienen sólo una vía de acceso.
Se puede pensar que el microprocesador moderno con
vías de acceso doble es similar a una línea de
producción que recibe en un extremo
materias primas sin procesar y a medio procesar y que saca el
producto
terminado en el otro extremo. La línea de producción con vía de acceso doble
del Pentium transforma la materia prima
de información y de código
de software en el
producto
terminado. El Pentium sigue el modelo de
vía de acceso del 486, ejecutando instrucciones simples
con enteros en un ciclo de reloj. Sin embargo es más
exacto decir que aquellas instrucciones estaban en la etapa de
ejecución de la vía de acceso durante un ciclo de
reloj. Siempre se requieren ciclos adicionales de reloj para
buscar, decodificar la instrucción y otros procesos
vitales. La secuencia de funcionamiento de la vía de datos
es como sigue: prebúsqueda, decodificación 1,
decodificación 2, ejecución y
retroescritura.
Esto es similar a una línea de producción que produce un artículo
por minuto, pero que se demora varias horas para completar cada
artículo individual, y siempre habrá una multitud
de unidades en diferentes etapas del ensamblado. En el caso
óptimo, las instrucciones estarían alineadas en la
vía de acceso de forma que, en general, ésta
ejecutará aproximadamente una instrucción por ciclo
de reloj.
Los aspectos superescalares del Pentium dependen de su
vía de acceso doble. Los procesadores superescalares
permiten que se ejecute más de una instrucción por
vez. El procesador tiene dos vías de acceso de enteros,
una en forma de U y otra en forma de V y automáticamente
aparea las instrucciones para incrementar la proporción de
instrucciones por ciclo de reloj para que sea mayor que 1. Si el
tener múltiples instrucciones pasando por dos vías
suena como el equivalente de un tranque en el tráfico del
microprocesador, eso no es así, porque hay reglas y
restricciones que evitan las colisiones y los
retrasos.
Por ejemplo, los conflictos
principales que tienen que ver con generar y ejecutar más
de una instrucción al mismo tiempo incluyen dependencias
de información (de un par de instrucciones que se emiten
al mismo tiempo, la información de salida de una se
necesita como entrada de otra, como por ejemplo INC AX, INC AX),
dependencias de recursos (es una
situación en la que ambas instrucciones que fueron
emitidas al mismo tiempo compiten por el mismo recurso del
microprocesador, por ejemplo, un registro específico. Hay
técnicas avanzadas que permiten disminuir
estas dependencias pero el Pentium no las tiene) o saltos en el
código (llamadas dependencias de procedimiento).
Si se detectara una dependencia, el procesador reconoce
que las instrucciones deben fluir en orden y asegura que la
primera instrucción termine su ejecución antes de
generar la segunda instrucción. Por ejemplo, el Pentium
envía la primera instrucción por la vía U y
genera la segunda y tercera instrucciones juntas, y así
sucesivamente. Las dos vías no son equivalentes, o
intercambiables. La vía U ejecuta instrucciones de enteros
y de punto flotante, mientras que la vía V sólo
puede ejecutar instrucciones simples con enteros y la
instrucción de intercambio de contenido de registros de
punto flotante.
El orden en que viajan las instrucciones por las
vías dobles del Pentium nunca es distinto al orden de las
instrucciones en el programa que se
ejecuta. También tanto las instrucciones para la
vía U como la V entran a cada etapa de la ruta en
unísono. Si una instrucción en una vía
termina una etapa antes de que la instrucción en la otra
vía, la más adelantada espera por la otra antes de
pasar a la próxima etapa.
Las instrucciones de punto flotante, comúnmente
utilizadas en programas de
matemática
intensiva, pasan las vías de entero y son manipuladas
desde la vía de punto flotante en la etapa de
ejecución. En definitiva las vías de enteros y el
de punto flotante operan independiente y
simultáneamente.
Puede ocurrir un problema potencial con la
ejecución debido a las muchas trayectorias que la
secuencia de una instrucción puede tomar. La
predicción de la trayectoria a tomar es el método que
debe usarse aquí. El Pentium dibuja algo parecido a un
mapa de carreteras de los lugares a donde es posible que se
dirija la instrucción y lo usa para tratar de agilizar la
ejecución de la instrucción. Intel afirma que esta
característica, por sí sola, aumenta el rendimiento
un 25%.
Sin predecir las trayectorias a tomar, si un procesador
superescalar doble estuviera ocupado procesando instrucciones en
ambas vías de acceso y se encontrara una
instrucción de salto que cambiara la secuencia de
ejecución de la instrucción, ambas vías y el
buffer de prebúsqueda de instrucción
tendrían que borrarse y cargarse con nuevas instrucciones,
lo que retrasaría al procesador. Con la predicción
de la trayectoria a tomar, el procesador precarga las
instrucciones de una dirección de destino que haya sido
pronosticada de un juego alterno
de buffers. Esto le da al procesador una ventaja para reducir los
conflictos y
las demoras. El resultado es una mejor utilización de los
recursos del
procesador.
Hay dos tipos de instrucciones de salto: condicional e
incondicional. Un salto incondicional siempre lleva el flujo de
la instrucción a una nueva dirección de destino y
siempre se ejecuta. Una situación más
incómoda es el
salto condicional donde se puede o no desviar el flujo del
programa de acuerdo a los resultados de una comparación o
código de condición y puede incluir varios tipos de
instrucciones.
Cuando no se ejecuta un salto condicional, el programa
sigue ejecutando la próxima instrucción de la
secuencia. Muchos programas tienen
de un 10% a un 20% de instrucciones de salto condicional y hasta
un 10% de saltos incondicionales. El porcentaje de veces que se
ejecuta un salto condicional varía de programa a programa,
pero es de un promedio de un 50%. Las instrucciones de lazo o de
repetición hace que se tomen decisiones frecuentemente,
hasta el 90% del tiempo en algunos casos. Un buen sistema de
predicción de decisiones escogerá las trayectorias
correctas más del 80% del tiempo. Físicamente, la
unidad de predicción de decisiones (BPU) está
situada al lado de la vía de acceso, y revisa con
anticipación el código de la instrucción
para determinar las conexiones de las decisiones. El orden es
algo así: La BPU inspecciona las instrucciones en la etapa
de prebúsqueda, y si la lógica
de predicción de decisiones predice que se va a realizar
el salto, se le indica inmediatamente a la unidad de
prebúsqueda (PU) que comience a buscar instrucciones de la
dirección de destino de la dirección que se
predijo. De forma alterna, si se determinó que no se iba a
tomar la decisión, no se perturba la secuencia original de
prebúsqueda. Si la trayectoria pronosticada resulta ser
errónea, se vacía la vía de acceso y los
buffers alternos de prebúsqueda, y se recomienza la
prebúsqueda desde la trayectoria correcta. Se paga una
penalidad de tres o cuatro ciclos de reloj por predecir una
trayectoria de forma errónea.
El Pentium usa un buffer de decisión de destino
(BTB) como su mecanismo. El BTB incluye tres elementos por cada
entrada: la dirección de la instrucción de salto,
la dirección de destino de la instrucción y los
bits de historia. Se
usa una tabla de hasta 256 entradas para predecir los resultados
de las decisiones. El flujo está basado, y se administra
directamente desde la vía U. Se usa la dirección de
la vía U para la dirección de la instrucción
de decisión del BTB, aún si la decisión
está realmente en la vía V. Hay dos bits de
historia que
informan si se tomó la decisión anterior o no. El
resultado es un procesador que corre con suavidad y que a menudo
sabe lo que hará antes de completar la tarea.
3.6.3.- Ejecución de
punto flotante en el Pentium
Se ha reconstruido por completo la unidad de punto
flotante (FPU), a partir de la de los 386 y 486 y ahora tiene
algunas de las características de los RISC. Hay ocho
etapas de vía y las cinco primeras se comparten con la
unidad de enteros. La unidad cumple con la norma IEEE-754, usa
algoritmos
más rápidos y aprovecha la arquitectura con
vías para lograr mejoras de rendimiento de entre 4 y 10
veces, dependiendo de la optimización del
compilador.
El Pentium usa un modo de administración de sistema (SMM) similar al
que usa el 486 SL, que permite que los ingenieros diseñen
un sistema con bajo consumo. La interrupción de administración del sistema activa el SMM
por debajo del nivel del sistema operativo
o de la aplicación. Se guarda toda la información
sobre el estado de
los registros para después restaurarla, y se ejecuta el
código manejador de SMM desde un espacio de direcciones
totalmente separado, llamado RAM de
administración del sistema (SMRAM). Se sale del SMM
ejecutando una instrucción especial (RSM). Esto lleva al
CPU de nuevo
al mismo punto en que estaba cuando se llamó al
SMM.
Algunos procesadores (100 MHz o más lentos)
presentan problemas en
este modo.
Nuevas instrucciones del microprocesador
Pentium
Son las siguientes:
CMPXCHG8B reg, mem64 (Compare and Exchange 8
Bytes): Compara el valor de 64 bits ubicado en EDX:EAX con un
valor de 64 bits situado en memoria. Si son iguales, el valor en
memoria se reemplaza por el contenido de ECX:EBX y el indicador
ZF se pone a uno. En caso contrario, el valor en memoria se carga
en EDX:EAX y el indicador ZF se pone a cero.
CPUID (CPU
Identification): Le informa al software acerca del modelo de
microprocesador en que está ejecutando. Un valor cargado
en EAX antes de ejecutar esta instrucción indica
qué información deberá retornar CPUID. Si
EAX = 0, se cargará en dicho registro el máximo
valor de EAX que se podrá utilizar en CPUID (para el
Pentium este valor es 1). Además, en la salida aparece la
cadena de identificación del fabricante contenido en EBX,
ECX y EDX. EBX contiene los primeros cuatro caracteres, EDX los
siguientes cuatro, y ECX los últimos cuatro. Para los
procesadores Intel la cadena es "GenuineIntel". Luego de la
ejecución de CPUID con EAX = 1, EAX[3:0] contiene la
identificación de la revisión del microprocesador,
EAX[7:4] contiene el modelo (el primer modelo está
indicado como 0001b) y EAX[11:8] contiene la familia (5 para
el Pentium). EAX[31:12], EBX y ECX están reservados. El
procesador pone el registro de características en EDX a
1BFh, indicando las características que soporta el
Pentium. Un bit puesto a uno indica que esa característica
está soportada. La instrucción no afecta los
indicadores.
RDMSR (Read from Model-Specific Register): El
valor en ECX especifica uno de los registros de 64 bits
específicos del modelo del procesador. El contenido de ese
registro se carga en EDX:EAX. EDX se carga con los 32 bits
más significativos, mientras que EAX se carga con los 32
bits menos significativos.
RDTSC (Read from Time Stamp Counter): Copia el
contenido del contador de tiempo (TSC) en EDX:EAX (el Pentium
mantiene un contador de 64 bits que se incrementa por cada ciclo
de reloj). Cuando el nivel de privilegio actual es cero el
estado del bit
TSD en el registro de control CR4 no afecta la operación
de esta instrucción. En los anillos 1, 2 ó 3, el
TSC se puede leer sólo si el bit TSD de CR4 vale
cero.
RSM (Resume from System Management Mode):
El estado del
procesador se restaura utilizando la copia que se creó al
entrar al modo de manejo del sistema (SMM). Sin embargo, los
contenidos de los registros específicos del modelo no se
afectan. El procesador sale del SMM y retorna el control a la
aplicación o sistema operativo
interrumpido. Si el procesador detecta alguna información
inválida, entra en el estado de
apagado (shutdown).
WRMSR (Write to Model-Specific Register): El
valor en ECX especifica uno de los registros de 64 bits
específicos del modelo del procesador. El contenido de
EDX:EAX se carga en ese registro. EDX debe contener los 32 bits
más significativos, mientras que EAX debe contener los 32
bits menos significativos.
MICROPROCESADORES PENTIUM DE
TECNOLOGÍA MMX
Brevemente en los puntos anteriores se ha hablado del
potencial de estos nuevos procesadores Pentium MMX. Ahora se
verá con mayor detalle algunas características
adicionales de esta tecnología.
Mayor cantidad de colores, imágenes
mas nítidas, sonido
estereofónico, comunicaciones
múltiples, sesiones más rápidas, etc., son
algunas de las promesas MMX. En pruebas ya
realizadas, el procesador Pentium MMX ha demostrado entre un 10%
y 20% de superioridad en velocidad de procesamiento de
aplicaciones estándares (las que no hacen uso de las
instrucciones MMX, sino simplemente aprovechan las mejoras
estructurales internas), sobre los procesadores Pentium
convencionales. Esto sin duda se debe al nuevo cache‚ mas
grande como también a las capacidades de predicción
de ramificación.
Pero con aplicaciones que hacen uso de
características multimediales, el Pentium MMX es un 60%
más rápido que sus parientes Pentium no MMX. El
ICOMP es una métrica propia de Intel, que significa:
Índice Comparativo de Rendimiento de Microprocesadores
Intel – Intel Comparative Microprocessor Performance index. Este
índice esta también desarrollado que maneja y
controla de manera plena todos los aspectos de los
microprocesadores. Los números siempre permiten tener una
mejor idea de las capacidades de cualquier dispositivo, la Figura
siguiente muestra los resultados de las pruebas
efectuadas por Intel.
Resultado del ICOMP.
Uno de los procesadores más potentes lanzados por
la Intel es el Pentium Pro, sin embargo este no ha tenido un logo
tan llamativo como lo van a tener los microprocesadores Pentium
MMX y también todo tipo de software y hardware que explota estas
características. El diseño del nuevo logo
está compuesto básicamente por el viejo Intel
Incide tan conocido ya, pero además en la parte superior
izquierda del mismo se agregar la marca registrada
de Intel MMXTM. Ciertamente no ha de ser nada difícil
reconocer este logo, y por cierto que habrá que estar
prevenidos para verlo por todos lados.
Logotipo del Pentium MMX.
PENTIUM MMX Y PENTIUM MMX
OVERDRIVE.
El procesador Pentium MMX esta disponible actualmente en
una versión OverDrive para computadoras
cuyas tarjetas madres
soportan un zócalo para el procesador tipo ZIF. Se pueden
cambiar los siguientes procesadores: Pentium de 100MHz por uno
Pentium MMX para tener un rendimiento de 166MHz, Pentium de 90MHz
por uno Pentium MMX con un rendimiento de 150MHz y finalmente el
Pentium de 75MHz por un Pentium MMX con un rendimiento de 125MHz.
En todos los casos el factor de aceleración es de 1.6.
Estos que ya están a la venta en muchos
países vienen con un disquete de utilidades para detectar
compatibilidad del BIOS (mas
adelante se analiza este punto), como también con un
CD-ROM lleno
de programas y aplicaciones demostrativas de las capacidades
MMX.
Están también ya disponibles procesadores
Pentium MMX para los viejos Pentium de 60MHz y de 66MHz,
inclusive para los 80486 de 100 MHz.
Muchos usuarios que anhelan mejorar sus procesadores
Pentium de 120MHz, 133MHz, 150MHz, 166MHz y 200MHz,
tendrán que armarse de paciencia hasta que pasado medio
año (justo cuando haga su debut el Pentium II), se lancen
al mercado
procesadores Pentium MMX Overdrive para estas velocidades. Esta
demora se debe a que un procesador Pentium MMX que sustituya a
uno anterior de una de las velocidades citadas, superar los
200MHz, aspecto que influye cuando se considera las demandas de
voltaje para el mismo. Requieren de regulaciones de alimentación
eléctrica adicionales como sistemas de
administración térmica que impida
sobrecalentamiento. En esto se halla trabajando arduamente Intel,
y los resultados se verán luego. Bueno, pronto
estarán disponibles estos nuevos CPUs Pentium MMX
overdrive para actualización de procesadores Pentium de
las velocidades citadas.
Existe una ligera pero importante diferencia entre un
Pentium MMX y un Pentium MMX overdrive: el voltaje. El Pentium
MMX nativo trabaja con una tarjeta madre
capaz de brindarle 2.8 voltios. Las tarjetas madres
Pentium actuales alimentan al procesador con 3.3 voltios.
Insertar un Pentium MMX nativo al zócalo de un Pentium no
sería una tarea muy difícil, ya que ambos operan
sobre un zócalo número 7 de 321 pines con control
VRM (Voltaje Regulator Module – Módulo de
Regulación de Voltaje), mas todo el trabajo
debería detenerse, ya que encender la computadora
podría dañar seriamente e inutilizar por completo
el nuevo procesador Pentium MMX. Por esta razón, y para
todos los usuario están disponibles los Pentium MMX
OverDrive que tienen un módulo incorporado de
regulación de voltaje. Además de ello, el
ventilador o enfriador vienen fabricado con el mismo procesador.
Ha de transcurrir un poco más de tiempo hasta que salgan
al mercado nuevas tarjetas madres que soporten el Pentium MMX
nativo. Pero, es mejor utilizar el Pentium II, por cierto tiene
una ranura totalmente incompatible con cualquier tarjeta madre
actual. Los que planean actualizar sus tarjetas madres, ya no lo
podrán hacer.
Finalmente cabe anotar que solo existen procesadores
Pentium MMX OverDrive para CPUs 486 de 100MHz en adelante. Todos
los que posean un procesador anterior pueden lamentablemente
estar perdiendo cualquier ilusión. Prácticamente
MMX es una tecnología disponible solo para procesadores
Pentium.
Pentium MMX Overdrive.
ACTUALIZACION DEL BIOS.
En algunas computadoras,
el código del BIOS puede ser incompatible con el
procesador Pentium MMX OverDrive. Por esta razón, incluido
con el CPU viene un
disquete de diagnóstico que determina la compatibilidad
del BIOS. Si este es compatible no habrá ningún
problema, pero caso contrario habrá que actualizar el
código del BIOS antes de proceder al reemplazo del CPU. La
mayoría del los BIOS son: AMD, Award y Phoenix. De todas
formas, no existe una empresa de
fabricación de BIOS que no tenga su sitio Web en Internet. En varios de ellos
ya se ofrecen las utilidades de actualización para los
BIOS que requieren soportar un Pentium MMX OverDrive, y pueden
ser transferidas a nuestra computadora.
Si el BIOS no es de tipo Flash, (la
edición de Técnicas De Selección
Y Evaluación
De PCs explicaba este termino), nada podrá hacerse m s que
cambiar el BIOS completo por uno nuevo con soporte Flash, y esto es
algo un poco más complicado (sin embargo no imposible).
Para las personas que no posea un nivel adecuado de experiencia
en hardware de
computadoras,
es conveniente siempre solicitar ayuda profesional
experta.
Una software de actualización de BIOS
típicamente contiene dos partes: un programa de
actualización del BIOS y los datos que serán
grabados al BIOS. El procedimiento
general de actualización del BIOS incluye los siguientes
pasos: Crear un disquete inicializable (booteable) y grabar en el
mismo las utilerias de actualización, registrar la
información de las diferentes pantallas del Setup por
cualquier inconveniente, inicializar la computadora
con el disquete creado y finalmente seguir al pie‚ de la
letra las instrucciones provistas por el fabricante del software
de actualización. Si hay algo que sería realmente
desastroso es que la corriente
eléctrica sea interrumpida durante el proceso de
actualización del BIOS, podría dejarlo
completamente inservible. As¡ que a tomar muy en cuenta
este aspecto, y proveerse de una UPS o asegurarse de que no
habrá cortes eléctricos. En caso de que el BIOS sea
dañado puede ser reemplazado por uno de la misma marca y
versión, que afortunadamente no son caros, pero es raro
encontrarlos por unidades.
Como siempre el precio uno lo
conoce siempre al final cuando el anzuelo ya ha sido mordido.
Pero en este caso no es un precio que
pueda alterar los nervios de un cliente que esta
acostumbrado a los precios de
hardware para
PCs. A nivel vendedor y por cada 1000 unidades de este chip, se
tiene calculado un precio de
lanzamiento de 400US$ aproximadamente. Se calcula una
reducción de hasta unos 350US$ una vez que el chip
este‚ en auge. Sin embargo el Pentium MMX no ha de tener un
tiempo de vida muy largo, el Pentium II lo reemplazara, y de este
coloso que también trae la tecnología MMX,
será de lo próximo que se hable en este informe.
Introducción al
Microprocesador Pentium II
Cuando aún muchos de los usuarios de computadoras
en el mundo se hallan migrando sus equipos a los procesadores
Pentium MMX, Intel ya tiene en el mercado computadoras con un
nuevo tipo de procesador: el Intel Pentium II, cuyo nombre de
proyecto fue
simplemente Klamath (el nombre Klamath representa un río
de California, ¿por qué ese nombre?, bueno,
podría haber sido cualquier otro). Parecería
inevitable tener que adaptarse constantemente a los cambios de
hardware, esto significa no poder poseer
un equipo por más de unos meses antes que tener que
efectuar en el mismo actualizaciones y mejoras a bajo nivel, caso
contrario el equipo corre serios riesgos de quedar
desactualizado, lento para las nuevas aplicaciones de software y
lo peor de todo, devaluado. Algo que tampoco se puede discutir es
que el rendimiento alcanzado por un computador
luego de efectuados los cambios, hará que todo usuario
demuestre a través de una sonrisa su plena complacencia
por el poder adicional incorporado a su computadora. Es
cierto
que los procesadores Pentium MMX de 200MHz, 233MHz y
266MHz están recién ingresando al mercado, pero las
empresas en el
mundo que se dedican a la producción de CPUs compiten
ferozmente lanzando al mercado nuevos productos
constantemente. Nosotros, no tendremos más remedio que
seguir este ritmo vertiginoso, sin embargo no todo es malo, ya
que para la gente interesada en la computación esto significará una
eterna aventura.
Así, es tiempo de revisar un poco este nuevo
procesador, ciertamente existen una gran cantidad de aspectos
nuevos inherentes al mismo que deben ser del conocimiento
de todo usuario antes de lanzarse a una actualización,
particularmente con este procesador cuya estructura y
presentación física difiere
radicalmente de la línea de los Pentium, Pentium MMX y
Pentium Pro, aunque su arquitectura y recursos internos
sean más cercanos al Pentium Pro.
El procesador Pentium con tecnología MMX™,
ahora disponible con 166 MHz y 200 MHz. Con tecnología MMX
de Intel, los PCs obtienen un nuevo nivel de funcionamiento en
multimedia y
otras nuevas capacidades que sobre pasan lo experimentado
anteriormente.
1. Sonido
intenso
2. Colores
brillantes
3. Rendimiento 3D realístico
4. Animación y vídeo fluido
Para beneficios de funcionamiento completo, se debe
combinar un procesador Pentium con un PC basado en
tecnología MMX con programas especialmente
diseñados para tecnología MMX.
Con el procesador Pentium II, se obtienen todos los
últimos avances de la familia de
microprocesadores de Intel: la potencia del
procesador Pentium Pro más la riqueza en capacidad de la
tecnología mejorada de medios MMX. El
procesador Pentium II, entregando el más alto desempeño de Intel, tiene abundante
capacidad de desempeño para medios,
comunicaciones
e Internet en el
ámbito empresarial.
Operando a 233 MHz y 266 MHz para desktops y servidores y a
300 MHz para estaciones de trabajo, el procesador utiliza la
tecnología de alto desempeño Dual Independent Bus (Bus Dual
Independiente) para entregar un amplio ancho de banda adecuado
para su elevado poder de procesamiento. El diseño del
cartucho Single Edge Contact (S.E.C) [Contacto de un Solo Canto]
incluye 512KB de cache dedicada de nivel dos (L2). El procesador
Pentium II también incluye 32KB de cache L1 (16K para
datos, 16K para instrucciones), el doble de la del Pentium
Pro.
Arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual
Independiente): al igual que el procesador Pentium Pro, el
procesador Pentium II también usa la arquitectura D.I.B.
Ésta tecnología de alto desempeño combina
ambos, un bus cache L2 dedicado de alta velocidad más un
bus del sistema con anticipación que hace posible
múltiples transacciones simultáneas.
La tecnología MMX de Intel: la nueva
tecnología mejorada de medios de Intel permite al
procesador Pentium II ofrecer un alto rendimiento para
aplicaciones de medios y comunicaciones.
Ejecución dinámica: el procesador Pentium
II usa esta combinación única de técnicas de
procesamiento, utilizadas por primera vez en el procesador
Pentium Pro, para acelerar el desempeño del
software.
Cartucho Single Edge Contact (S.E.C) [Contacto de un
Solo Canto]: el nuevo e innovador diseño de
empaquetamiento de Intel para éste y los procesadores
futuros, el cartucho S.E.C. permite que todas las
tecnologías de alto desempeño de los procesadores
Pentium II sean entregadas en los sistemas dominantes de hoy en
día.
La denominada "Ranura Uno", es la nueva arquitectura del
Pentium II, esto significa que ya no cabe en la ranura Nº 7
del Pentium y Pentium MMX, como tampoco cabe en la ranura Nº
8 del Pentium Pro (las ranuras Nº 7 y Nº8 son
estandarizaciones, tanto en tamaño como en cantidad de
orificios empleadas por Intel para las ranuras que sostienen sus
procesadores como los clones). El Pentium II viene junto con la
memoria caché L2 y algunos elementos de soporte en una
pequeña tarjeta de circuito, que tiene una ranura
única y muy particular, lo que ha de constituirse en el
mayor obstáculo para todos los que estén
acostumbrados a remover un procesador y a incorporar otro a la
misma ranura de la tarjeta madre.
El Pentium II no trae incorporado dentro del mismo chip el
caché de nivel 2 o L2 como sucedía con el Pentium
Pro, aspecto que elevaba considerablemente el precio de
fabricación. En vez, tanto el microprocesador como los
chips de memoria de caché vienen en una pequeña
tarjeta de 242 contactos, que es la que en definitiva se inserta
a la tarjeta madre (un poco más adelante se vera las
tarjetas madres que soportan el Slot One). En la figura Nro.
3.8.a se puede apreciar una tarjeta Slot One, y como se puede
apreciar, en la parte central de la misma se halla la ranura para
el microprocesador, es decir el Pentium II, y a los lados las
memorias
caché L2 más el tradicional conjunto de circuitos y
dispositivos electrónicos de apoyo. Ciertamente que el
Pentium II no ha de tener el mismo rendimiento que el Pentium
Pro, nada como tener el caché L2 dentro del mismo
procesador y corriendo a la misma velocidad, pero el hecho de que
estén tan cerca incrementa notablemente el rendimiento,
mucho más que cualquiera de los procesadores de la
línea del Pentium. La velocidad de reloj del caché
L2 del Pentium II será la mitad de la velocidad del
procesador, y el tipo de memoria es BSRAM (Burst Static RAM – RAM
Estática de Estallido), con un
tamaño de 256 ó 512KB. Por otra parte, la
comunicación del procesador con el bus seguirá
siendo a 66.6MHz, esto en tanto las tarjetas madres de 75MHz o
más comiencen a ganar mercado. El procesador siguiente al
Pentium II, cuyo nombre de proyecto es
Deschutes saldrá con tarjetas madres de la velocidad
indicada.
Figura. Tarjeta Slot One
Figura. Esquema del Slot One del Pentium II
La velocidad inicial de las computadoras Pentium II es
ya de 233MHz, y existirán modelos también a 266MHz.
El primero tendrá un multiplicador de reloj de x3.5 para
los 66MHz de la tarjeta madre (66*3.5 aproximadamente igual a
233MHz) y un multiplicador de x1.75 para el caché L2
(66*1.75 aproximadamente igual a 115MHz). Para el segundo modelo,
es decir el de 266MHz, el multiplicador para la tarjeta madre
será de x4 (66*4 aproximadamente igual a 266) y un
multiplicador de x2 para el caché L2 (66*2 = 132). Por
otra parte, el caché de nivel 1 o L1 será
incrementado de los 16KB originales del Pentium, a 32KB tal como
sucede con los Pentium MMX: 16KB para datos y 16KB para
instrucciones. Este incremento del tamaño de la memoria
caché L1 busca paliar un poco el hecho de que el
caché L2 no se encuentre construido dentro del mismo
procesador como sucedía con el Pentium Pro. Ciertamente
que un caché interno es de gran ayuda cuando se desea
incrementar la velocidad y rendimiento final de un procesador.
Por cierto y para todos los que disfrutan y van a disfrutar del
conjunto adicional de instrucciones MMX, el Pentium II las trae
incorporadas. Estas instrucciones mejoran considerablemente la
ejecución de aplicaciones multimediales: sonido y
vídeo, nada mejor para los que suelen emplear aplicaciones
para navegar por Internet, ya sea el Internet
Explorer o el Netscape, que deben levantar tanto animaciones,
gráficos y sonido de la red.
El Procesador Pentium II
Trabajando.
Diseñado para desktops, estaciones de trabajo y
servidores de
alto desempeño, la familia de
procesadores Pentium II es completamente compatible con las
generaciones precedentes de procesadores de Arquitectura
Intel.
Las empresas
pequeñas tanto como las grandes pueden beneficiarse del
procesador Pentium II. Éste entrega el mejor
desempeño disponible para las aplicaciones que se ejecutan
en sistemas operacionales avanzados tales como Windows 95,
Windows NT y
UNIX.
Sobre su poder intrínseco como procesador Pentium
Pro, el procesador Pentium II aprovecha el software
diseñado para la tecnología MMX de Intel para
desbordar la pantalla plena, video de movimiento
total, colores
más vivos, gráficas más rápidas y otras
mejoras en los medios. Con el tiempo, muchas aplicaciones para
empresas se
beneficiarán del desempeño de la tecnología
MMX. Éstas incluyen:
Suites para oficina
Lectura óptica
de documentos
Manejo de imágenes
Video conferencia
Edición y ejecución de video
La tecnología MMX mejora la
compresión/descompresión de video,
manipulación de imágenes, criptografía y el procesamiento I/O
("Entrada/Salida").
Por lo general, y para probar un procesador de esta
índole, se suelen emplear partes acordes al mismo, esto
significa un sistema operativo
de 32 bits como Windows NT,
64MB de RAM tipo EDO de 50ns, un BIOS adecuado al procesador, y
por supuesto, una tarjeta madre que lo soporte. En la actualidad
ya existen en el mercado diferentes fabricantes de tarjetas
madres para este procesador (este punto lo veremos un poco
más adelante). El único problema y como suele
suceder siempre con toda tecnología nueva es que los
precios iniciales de venta suelen ser
elevados, nada que el tiempo no pueda arreglar cuando el mercado
y la producción crecen y los precios bajan.
Tabla. Algunas pruebas sobre el Pentium II
Antes de arrancar más precisamente el análisis del rendimiento comparativo de los
procesadores, vale la pena conocer o bien simplemente aclarar que
las mediciones de los mismos se efectúan en base a
diversos programas de aplicaciones desarrollados exclusivamente
para medir aspectos particulares de un procesador, por ejemplo:
capacidad de movimiento de
información al disco, manejo de imágenes,
vídeo, sonido, velocidad de operación interna, etc.
En el mercado existe una gran cantidad de estos programas que
miden el rendimiento de los procesadores, y particularmente
existen empresas y revistas especializadas que evalúan
microprocesadores, tarjetas de
video, discos, etc. Dentro de la revisión se incluyen
procesadores Pentium II, Pentium Pro y Pentium MMX, todos de
233MHz. Esta es una buena elección, dado que las
siguientes versiones del Pentium II, de 266MHz y 300MHz,
serían competidores demasiado formidables para sus pares.
En todo caso el rendimiento de los procesadores Pentium II de
266MHz y 300MHz es por demás notable respecto al Pentium
Pro y Pentium MMX.
Observando la tabla Nro. 3.8-1, se puede apreciar que el
fuerte del Pentium II no son las aplicaciones del DOS con
resoluciones bajas, más bien el Pentium MMX tiene un mejor
desempeño en varias pruebas, y aunque el Pentium Pro no es
un procesador optimizado para aplicaciones de 16 bits, tiene la
delantera en varias pruebas. Ciertamente que la
instrucción adicional que el Pentium Pro puede ejecutar
resulta siempre en una ventaja extra para el computador.
Claramente se puede apreciar que los famosos juegos que
corren bajo DOS no han de ser de lo más adecuado para el
Pentium II, sí para el Pentium MMX, y aunque resulta mucho
para tales aplicaciones, también para el Pentium
Pro.
Pero en la actualidad algunos juegos deben
ser lo único que permanece en el mercado del viejo DOS, el
fuerte del software está disponible para 32 bits, es decir
Windows 95 y
sistemas
operativos superiores.
Tabla. Algunas pruebas sobre unos Pentiums.
RENDIMIENTO WINDOWS
95.-
Particularmente vale la pena analizar el rendimiento de
Pentium II bajo un sistema operativo como Windows 95, ya que
ahora y por algún tiempo más continuará
siendo el sistema operativo más difundido del mundo. La
Tabla Nro. 3.8-2 muestra algunas de las pruebas clásicas
sobre el Pentium II en un ambiente 16/32
bits. Viendo los resultados no cabe duda en que este procesador
tiene un desempeño importante en todo lo que se refiere a
operación gráfica y multimedial, particularmente
con código de 32 bits, sin embargo su rendimiento no es
destacable con código de 16 bits, contra su más
director opositor, el Pentium MMX. Si existe un punto importante
a favor del Pentium II es que su rendimiento de operación
interna. Esto significa que algunas aplicaciones que hacen uso
intensivo del CPU como cálculos matemáticos o
aplicaciones gráficas, y que no emplean demasiado
accesos a discos duros o
a memoria, sacarán partido del procesador mejor que
ninguna otra aplicación de software
estándar.
RENDIMIENTO WINDOWS
NT.-
Windows NT ha sido siempre del dominio del
Pentium Pro, mucho más cuando consideramos que en las
pruebas anteriores no se ha empleado el más poderoso de
los Pentium Pro, como el que tiene 512KB de caché. No cabe
duda que esos 512KB construidos con el mismo procesador es la
clave del alto rendimiento de estos procesadores. Parece que por
ahora y por un buen tiempo más, el Pentium Pro no
tendrá rivales en aplicaciones puras y nativas de 32
bits.
Tabla. Algunas pruebas sobre algunos Pentiums
Desde hace un tiempo atrás que esas tres letras
son lo único que la gente desea saber si un computador y
más específicamente si su procesador soporta: MMX.
La demanda del
software por procesadores con capacidades mejoradas para el
manejo de vídeo y sonido, es decir multimedios, se ha
incrementado considerablemente, y en este punto es donde el
Pentium II reúne el mayor puntaje. De forma general y como
se aprecia en la tabla Nro. 3.8-3, el Pentium II en aplicaciones
que hacen uso intensivo del conjunto de instrucciones MMX, es
superior a sus opositores, en puntos específicos como ser
la velocidad de vídeo, el procesamiento de
imágenes, gráficos tridimensionales y audio el
Pentium II tiene un claro desempeño mejorado. Esta ha de
constituir una buena noticia para todos los que emplean
aplicaciones multimediales, como también para todos los
que desean observar Internet en sus computadoras como debe ser.
Sin embargo, y para ser sinceros, es importante destacar el
rendimiento del Pentium MMX, que sigue demostrando una capacidad
mejorada gracias a la tecnología MMX. Desde ese punto de
vista, ambos procesadores son relativamente similares, no tanto
en estructura, ya que el Pentium II se asemeja estructuralmente
más al Pentium Pro, pero si en el tamaño de los
caches y en el rendimiento. Cabe notar que el Pentium II en
definitiva, siempre ha de tener ventaja sobre el Pentium MMX por
su nueva estructura interna.
Dentro de una visión general es importante notar
que el Pentium II ha de significar una mejora importante para
todos aquellos usuarios de computadoras personales, sin embargo
no es recomendable dotar de un procesador Pentium II a un
servidor de
archivos,
realmente el Pentium Pro tiene un lugar muy bien ganado dentro de
este ambiente, y
mientras no suceda nada extraordinario, seguirá
manteniendo su sitial, más si consideramos que
estarán disponibles en el mercado procesadores Pentium Pro
con tecnología MMX y 32KB de caché L1. Mientras,
las PCs darán un salto importante una vez dotadas de
procesadores Pentium II, aunque actualizar un PC basado en un
procesador Pentium cualquiera a un Pentium II no es una tarea tan
sencilla.
Uno de los objetivos
básicos de Intel durante el desarrollo del
Pentium II ha sido poner a disposición de la comunidad de
usuarios de computadoras del mundo, un procesador todo lo potente
posible, pero a un precio asequible. Hablar de precios es siempre
un problema serio, más cuando conocemos que los mismos
bajan constantemente a medida que el producto incursiona en el
mercado, pero vale la pena conocer algo de los mismos, siempre
brinda una idea de cuán asequible será una
tecnología a las personas.
A fin de impresionar a todos, Intel anunció que
el precio del Pentium II será de agresivamente unos
$130.000.- (unos US$250) menos que el precio de un procesador
Pentium Pro. Pero exactamente cuánto es el valor?, bueno,
inicialmente unos $390.000.- (unos US$750) por procesador si la
venta es por mil
o más procesadores. Y es un precio que efectivamente
está unos US$250 menos que un Pentium Pro de $538.200.-
(unos US$1035) con un caché de 256KB, pero algo más
distanciado de los 1300US$ del Pentium Pro con 512KB de
caché L2. Sin embargo, nadie ha de poder decir que sea un
precio completamente accesible. Nuevamente debemos consolarnos
recordando que los precios son relativos e inversamente
proporcionales a la demanda del
mercado por el procesador. A fines de año, desde su
lanzamiento, se espera que el precio del Pentium II baje a unos
500US$. Sobre este punto vale la pena aclarar que existe una
falacia clara que se debe aclarar: el Pentium II es un procesador
cuyo rendimiento se puede ubicar entre el Pentium MMX y el
Pentium Pro. Su rendimiento está ciertamente por encima de
los Pentium MMX de alta velocidad, pero el Pentium Pro es un
procesador realmente muy potente. Claro que Intel intenta poner
en el mercado procesadores Pentium II de 300MHz para incursionar
en el mercado de los servidores, pero
eso está por verse. El Pentium Pro seguirá siendo
un procesador destinado a servidores de archivos y
estaciones gráficas, muy pocas personas tienen la
fortuna de contar con una computadora personal dotada
de este procesador, pero si muchos poseen equipos provistos de
procesadores Pentium y Pentium MMX, y valga la pena la
aclaración, pero los procesadores Pentium MMX están
muy por debajo del precio del Pentium II, aunque se hallan
relativamente cerca del rendimiento de este último. De
esta forma, la baja del precio del Pentium II se constituye en
una necesidad a fin de que este procesador le gane algo de
mercado al Pentium MMX.
También vale la pena aclarar lo que muchos dicen
que el mercado del Pentium Pro ha muerto con el Pentium II. Basta
echarle una mirada a los resultados de las tablas anteriores para
darse cuenta que el Pentium Pro es realmente una fortaleza,
más cuando se planea poner al mercado los procesadores
Pentium Pro con tecnología MMX. Además de esto, ya
está disponible en el mercado un procesador Pentium Pro
que ha sufrido un ligero cambio: se ha
incrementado su caché L2 de 512KB a nada menos y nada
más que 1MB (1024KB). Este es un producto de Intel que ya
se halla disponible, cuyas características básicas
son las mismas del Pentium Pro estándar, incluyendo
funcionamiento interno, estructura de registros, unidades de
ejecución, etc. Lo que es diferente es el tamaño de
la memoria caché L2: 1MB puede considerarse un
tamaño descomunal, ni duda quepa acerca del mismo
incremento en su rendimiento. Este procesador seguirá
afianzando y soportando todo tipo de equipos grandes o
workstations, con un rendimiento insuperable. De todas formas en
el campo de la computación nadie tiene la última
palabra, solo hay que dejar que el tiempo aclare las
cosas.
Esta es una razón más que presiona al
mayor fabricante de procesadores del mundo: Intel, a bajar el
precio del Pentium II a fin de que gane lugar dentro del mercado
de las computadoras personales, porque parece que en el mercado
de los servidores no podrá ingresar, al menos por ahora.
Una de las primeras acciones
tomadas por Intel es delegar a una pocas pero eficientes
compañías la fabricación de la tarjeta de
circuito Slot One, de esta forma, Intel se concentrará
exclusivamente en desarrollar los microprocesadores que
impulsarán a toda la
computadora.
Como siempre, hablar de precios es conflictivo, y en
estas circunstancias es el tiempo y los factores de mercado los
que definirán el precio final de este producto.
BASES ELÉCTRICAS DEL PENTIUM
II.-
Si bien a los ojos de la mayoría de los usuarios
lo único apreciable es el mayor o menor rendimiento de un
procesador, a los ojos de los diseñadores e ingenieros,
existe y existirá siempre un problema crítico: el
manejo de los voltajes eléctricos de un procesador, no
solamente en cuanto a su distribución dentro del procesador, sino
también al enfriamiento que se debe propinar al mismo a
fin de que no se sobrecaliente. Mientras mayor sea la velocidad
de procesamiento de un CPU, más enfriamiento debe tener.
Particularmente los procesadores actuales que superan los 200MHz
son proclives a recalentamientos, mucho más lo
podría ser el Pentium II cuando se calcula que
saldrán al mercado procesadores de este tipo corriendo a
la increíble velocidad de 300MHz.
Los tres voltajes que requiere el Pentium Pro desde la
tarjeta madre fue un problema en su momento: 5 voltios para el
manejo del bus, 3.3 voltios para la lógica interna del
procesador y 2.45 voltios para el intercambio de
información entre el CPU y el caché. Estos tres
voltajes son suministrados por una unidad especial reguladora
situada muy cerca al Pentium Pro. El Pentium II va un poco
más allá de estos tres voltajes.
Intel ha optimizado el Pentium II a fin de que pueda
regular sus propios voltajes hasta alcanzar sus especificaciones
de performance. El Pentium II requiere de una unidad de
suministro de energía capaz de aceptar una señal
identificadora de voltaje compuesta por 5 bits. Este
código le indicará a la unidad de suministro, el
voltaje requerido por el procesador. Este código
será emitido por el procesador a través de 5 pines
del mismo, contra los 4 pines que el Pentium Pro emplea para
especificar sus demandas. Por su parte y en respuesta al
código, la unidad de suministro de energía debe ser
capaz de devolver un voltaje entre 2.1 y 3.5 voltios regulada
dentro de un rango de +-100mV. Como sea, el procesador no debe
recibir voltajes superiores a los indicados, el recalentamiento
sería inmediato, y los circuitos
podrían verse seriamente dañados. Este punto ha
sido un gran problema a resolver para los fabricantes de unidades
de alimentación eléctrica para el Pentium
II.
A fin de atacar el problema de la disipación
masiva de calor, el
procesador puede automáticamente bajar su consumo a fin de
reducir el recalentamiento, esto en períodos de baja
actividad. Por supuesto, el ventilador permanecerá siempre
disponible, construido en un chasis especial (denominado SEC, que
revisaremos un poco más adelante), que recubre todo el
Slot One del Pentium II. Este detalle puede ser apreciado en la
Figura siguiente.
Figura. Ventilador del Pentium II
DETALLES TÉCNICOS DEL PENTIUM
II.
Este procesador tiene algunos elementos muy particulares
e interesantes que vale la pena conocerlos adecuadamente:
Arquitectura De Bus Independiente Y Dual, Tecnología MMX,
Tecnología De Ejecución Dinámica y Cartucho
de Contactos De Borde Simple. Esto aspectos deben incrementar el
potencial del procesador desde tres puntos de vista que para
Intel son cruciales: mejora en el cálculo
del punto flotante, mejora multimedial y mejora en el cálculo de
enteros.
La Arquitectura De Bus Independiente Y Dual fue
originalmente implementada por los procesadores Pentium Pro. Con
esta capacidad, los procesadores aprovechan al máximo el
ancho de bus disponible en el sistema, comunicándose de
forma independiente por una parte con el caché y por otra
parte con el bus del sistema. La figura Nro. 3.8.d muestra ambos
buses, como también la asombrosa velocidad de
transferencia de 1066MB/seg manejada por el bus del caché
L2.
La Tecnología MMX, posibilita al procesador
mejorar la ejecución de aplicaciones con uso intensivo de
audio, vídeo y gráficos a través del procesamiento de
datos en paralelo. Adicionalmente, se mejora de sobremanera
el encriptamiento y compresión de datos. Este
último punto será de real ventaja para todos los
usuarios que trabajan con unidades de
almacenamiento comprimidas. La Tecnología De
Ejecución Dinámica posibilita al procesador manejar
más convenientemente las instrucciones que debe procesar,
incrementando el paralelismo de ejecución de las
instrucciones en un mismo período de tiempo. Finalmente,
todo este conjunto de elementos: tarjeta de circuito Slot One,
microprocesador, memoria caché, etc., vienen dentro de un
cartucho denominado Cartucho de Contacto de Borde Simple – S.E.C.
(Single Edge Contact). Intel planea que en el futuro, todos los
procesadores que fabrique emplearán esta misma
presentación física, de forma que
se pueda considerar ya a S.E.C. como un nuevo estándar de
zócalo para los microprocesadores, reemplazando al famoso
PGA (Pin Grid Array – Vector de Grilla de Pines), que sustentaba
a las ranuras nº 7 y nº8 de los procesadores de Intel.
Este paquete o cartucho está fabricado de materiales
plásticos
y metálicos, por cierto altamente resistentes al calor y de
fácil enfriamiento.
Figura. Esquema de Buses del Pentium II
CARACTERÍSTICAS DEL
PROCESADOR.
Este es un procesador que incorpora en su seno a
aproximadamente 7.5 millones de transistores basado en la
arquitectura P6, lo que no significa que sea un Pentium Pro en
esencia, sino que incorpora algunas de las características
más importantes de ese procesador. Adicionalmente la
tecnología que soporta su fabricación es al de 0.35
micrones. Están disponibles en el mercado ya máquinas
provistas de estos procesadores con una velocidad de reloj de 233
y 266MHz, y estarán disponibles en el mercado unidades a
300MHz de velocidad.
ARQUITECTURA INTERNA DE LOS
PENTIUM.
El procesador Pentium es un miembro de la familia Intel
de procesadores de propósito general de 32 bits. Al igual
que los miembros de esta familia, el 386 y el 486, su rango de
direcciones es de 4 Goctetos de memoria física y 64
Toctetos de memoria
virtual. Proporciona unas prestaciones
más elevadas gracias a una arquitectura mucho más
optimizada. Su bus de datos es de 64 bits. Las distintas unidades
funcionales con las que cuenta el procesador Pentium son entre
otras cosas dos caches denominadas data cache y code cache, el
prefetcher, unidad de paginación, etc.
UNIDAD DE ENTEROS SUPERESCALAR.
El Pentium se basa en un diseño superescalar.
Esto significa que en su interior hay más de una unidad de
ejecución dedicadas a realizar las mismas funciones. En el
caso del Pentium tenemos dos unidades de enteros de 32 bits que
operan en paralelo. Ambas constan de una segmentación de instrucciones de cinco
etapas: Prefetch de instrucciones, Decodificación,
Cálculo
de la dirección efectiva, ejecución y escritura de
los resultados. Cada una de ellas es capaz de funcionar
independientemente de la otra. El resultado es como existieran
dos procesadores del tipo 486 trabajando al mismo tiempo, por lo
que el Pentium podría proporcionar dos resultados enteros
por ciclo de reloj.
Cada unidad de proceso interno tiene su propia unidad
aritmético-lógica, su circuito de generación
de direcciones exclusivo y un interfaz especifico con la memoria
caché de datos. Los resultados de las operaciones se
almacenan en la caché interna y no se transfieren a la
memoria principal a no ser que sea necesario.
Sin embargo ambas unidades son exactamente iguales. Una
de ellas es más completa que la otra ya que puede ejecutar
todo tipo de instrucciones. La otra sólo realiza operaciones
simples y del núcleo RISC. No puede ejecutar instrucciones
de compatibilidad, aquellas que precisan de la ejecución
de un microprograma interno. Este microcódigo
también ha sido mejorado respecto al que incorporan el
486. El bloqueo en la ejecución paralela de instrucciones
se realiza de forma totalmente transparente al software y al
usuario.
Este bloqueo se produce también cuando existen
dependencias entre los operandos de las instrucciones. Por
ejemplo, si una instrucción realiza una operación
que deja el resultado en el registro EDX, la siguiente si utiliza
el registro EDX como uno de los operandos origen para cualquier
otra operación.
De cualquier forma, el Pentium intenta paralelizar al
máximo la ejecución de las instrucciones, siempre
que se cumplan todos los requisitos para garantizar la integridad
de los datos. Valores
medidos indican que el procesador Pentium es capaz de ejecutar
una media de 1´3 instrucciones por cada ciclo de reloj,
rompiendo, por tanto, la mítica barrera de conseguir la
ejecución de una instrucción en cada ciclo de
reloj.
El prefetcher manda una dirección a la code cache
(caché de instrucciones), la cual comprueba si esta
existe. Si está presente, una línea de
información (32 bytes) es mandada a uno de los buffers de
prefetch. Este buffer de prefetch transfiere las instrucciones a
la unidad decodificadora donde son decodificadas. Inicialmente
las instrucciones están decodificadas para determinar si
pueden ser pares. Si lo son, una instrucción irá al
"U" pipeline, y la otra ira al "V" pipeline. Las instrucciones
serán pares si no existen dependencias entre ellas. ( Se
dice que existe dependencias entre instrucciones cuando una
instrucción deba de completar su ejecución antes de
que la otra comience.) Existe en esta arquitectura un predictor
de branch que va mirando si una instrucción de este tipo
se pudiera producir.
Cuando se predice un branch, la dirección de esta
instrucción es demandada por la code cache. Si se
encuentra allí, una línea de código se manda
al otro prefetch buffer de tal manera que se impida ningún
retraso cuando la instrucción branch se produzca. Si no se
da ninguna instrucción de este tipo ambos pipelines de
instrucciones son tratados
conjuntamente, realizando los prefetchings
línealmente.
Con esta arquitectura se pueden entrar y salir dos
instrucciones en cada etapa del pipeline. A esto en inglés
se denomina Pairing instrucción, lo cual permite ejecutar
dos instrucciones al mismo tiempo en cada unidad de
ejecución. El pipeline que se utiliza en el Pentium es de
cinco etapas, como lo hacían los procesadores más
antiguos de intel, como el 486. Durante el primer ciclo de reloj
un par de instrucciones realizan el prefetch .en el segundo ciclo
de reloj, las dos instrucciones se tratan en paralelo en cada uno
de los "U" o "V" pipelines, mientras otro par de instrucciones
hacen el prefetch. Después de realizar el fetch de las
instrucciones pasan a la etapa de decodificación, tercer
ciclo de reloj. En el último ciclo de reloj las dos
instrucciones son ejecutadas. Esto quiere decir que el
máximo número de instrucciones que puede ejecutar
el procesador Pentium son dos.
Como he indicado anteriormente existen dos unidades de
ejecución dedicados respectivamente a cada uno de los
pipelines. Cada unidad de ejecución maneja un conjunto de
registros, cuando se finaliza el resultado de un computo, la
información es escrita en estos registros. Mientras las
unidades de ejecución no terminen de escribir los datos
ninguna otra instrucción se podrá
ejecutar.
UNIDADES DE MEMORIA
CACHE.
La memoria caché está dividida en dos
subsistemas de memoria en dos subsistemas de memoria caché
totalmente independientes. Ambos son del mismo tamaño,
ocho Koctetos. Uno se dedica a almacenar las instrucciones y el
otro, los datos. Así pues, tenemos dos memorias
caché, una para código y otra para datos. Este
esquema acelera las prestaciones y
la capacidad de transferencia del procesador. Por ejemplo,
durante la prebusqueda, las instrucciones se obtienen de la
memoria caché de instrucciones. Si hubiera una
única memoria caché, no podría realizarse un
acceso a un dato al mismo tiempo. Con memorias
caché independientes para instrucciones y datos, ambas
operaciones, de búsqueda y acceso a datos, pueden
realizarse simultáneamente.
Ambas están organizadas como memorias asociativas
de dos vías, mucho más eficiente que si fueran de
correspondencia directa. El tamaño de la línea es
de 32 octetos, el doble que en el 486, ya que el bus externo del
Pentium es de 64 bits, el doble que en el 486. De esta forma, en
un acceso de tipo ráfaga se puede llenar una línea
completa de la caché, igual que ocurría con el 486.
Los dos buses independientes que abastecen a la cachés
internas, desde la unidad de bus externo, son de 64 bits cada
uno.
Cada caché tiene su propio interfaz con cada una
de las unidades de enteros, por lo que se puede proveer de datos
o instrucciones al mismo tiempo a las dos unidades de
ejecución para la realización de dos operaciones
independientes en un mismo ciclo de reloj. El bus que parte de la
caché de datos es de 64 bits. El que conecta la
caché de instrucciones con los registros de prebusqueda de
instrucciones es de 256bits. Cuando se precisa almacenar
instrucciones o datos en la caché correspondiente y
ésta está totalmente ocupada con valores
válidos, se usa el algoritmo
ppseudo-LRU para sustituir la línea que tenga menos
probabilidad
de ser nuevamente referenciada.
Las cachés son del tipo escritura obligada
("Write back") por lo que los resultados de las operaciones o
actualizaciones no se transfieren a la memoria principal, sino
que se quedan dentro del procesador Pentium hasta que sea preciso
actualizar aquella. Esta técnica es mucho más
eficiente que la utilizada en el 486, tipo de escritura
inmediata, donde los datos se almacenan en la caché y en
la memoria principal al mismo tiempo.
En el tipo de escritura obligada, las operaciones se
terminan antes, al no existir la fase de escritura en memoria
principal. Existen dos situaciones en las que se producen este
tipo de escrituras. Uno de los casos es cuando hay que eliminar
de la caché para introducir otros nuevos, cuando
ésta se halla totalmente llena. Entonces, los datos a
reemplazar tienen que ser escritos en la memoria principal antes
de nada.
La otra situación se da cuando otro procesador,
DMA o maestro de bus intenta acceder a una posición de
memoria cuyo dato está almacenado en la caché
interna del Pentium. Como el dato puede no puede estar
actualizado, este acceso se detiene hasta que el procesador
escribe el dato en la memoria principal Una vez que ésta
se ha actualizado, se permite que continué el acceso del
otro maestro de bus al dato ya actualizado. En sistemas
multiprocesador hay que asegurar la consistencia de los datos
entre la memoria principal y las memorias cache de todos los
procesadores que integren el sistema multiprocesador. Para ello,
la caché de datos utiliza el protocolo
MESI.
De cualquier modo, el Pentium puede configurarse
dinámicamente para trabajar con esquemas de caché
del tipo escritura inmediata, si es necesario. El uso de una
memoria caché de segundo nivel aumentará
significativamente las prestaciones. Para equipos de sobremesa
128 ó 256 Koctetos es un valor óptimo. En el caso
de servidores de redes de área local,
256 o 512 Koctetos es el valor más
recomendable.
UNIDAD DE INTERCONEXION CON EL
BUS.
El procesador Pentium tiene el mismo rango de
direccionamiento que los 386 y 486, esto es debido que
también utiliza bus de direcciones de 64 bits. El
subsistema de memoria debe estar ordenado en ocho grupos de ocho
bits cada uno, es decir 64bits, para adecuarse al bus del
procesador.
Si el bus de memoria es de 128 bits, los resultados
serán mejores se la memoria está organizada en dos
bancos de 64
bits cada uno, de forma que un acceso se haga en un banco y el
siguiente al otro banco, para
permitir la recuperación de los chips de memoria y obtener
un mejor tiempo de acceso.
Existe una diferencia en el tamaño de la
página de memoria con la que puede trabajar el Pentium.
Además del clásico tamaño de página
de 4 Koctetos, el Pentium tiene una posibilidad de trabajar con
tamaños de página de 4Moctetos. Este tamaño
tan grande es ideal en entornos gráficos, adaptadores de
vídeo del tipo "Frame Buffer" y sistemas
operativos multitarea. Evita una elevada frecuencia de cambio
de las páginas y, además, hace que disminuya en
gran medida la probabilidad de
ausencia en memoria de la página pedida.
Con el uso cada vez mayor de grandes objetos, que ocupan
gran cantidad de memoria esta nueva característica eleva
el rendimiento en gran medida. Lo más importante es que
estas ventajas resultan transparentes al software de
aplicación.
Al ser la caché interna del tipo escritura
obligada, la ocupación del bus externo por el procesador
es mucho menor. Los valores
que se obtienen dependen del tipo de aplicación y el
diseño del subsistema de memoria. Como ejemplo de
referencia, para un sistema ideal, sin estados de espera, la
ocupación del bus, es aproximadamente, del 15% cuando se
utiliza AUTOCAD sobre
dos, un 17% para una aplicación Unix y un 28%
para la hoja de calculo Excel sobre
Windows.
En cuanto al tipo de ciclos del bus, los valores
medios corresponden a un 36% de prebusqueda de instrucciones, un
21% de lecturas de datos, un 36% de escrituras de datos y el 7%
restante son escrituras obligadas de datos. El tipo de ciclo de
bus de ráfaga permite cargar 256 bits en la caché
de datos de una vez. El bus externo de 64 bits es capaz de
transferir datos entre la memoria y el procesador a velocidad que
pueden llegar a 528 Moctetos por segundo. Esto significa que, por
ejemplo, el contenido completo de un disco fijo de 100Moctetos
pasaría por este bus en menos de un quinto de segundo.
Esta velocidad de transferencia es superior en más de tres
veces al ancho de banda del bus de un 486 a 50MHz (160
Moctetos).
El bus del procesador Pentium funciona en un modo
llamado Pipeline. En este modo, se puede comenzar un segundo
ciclo de bus antes de que haya terminado el primero. Con ello, se
da más tiempo al subsistema de memoria para decodificar la
dirección del siguiente acceso, con lo que los chips de
memoria pueden ser más lentos y, por tanto, más
baratos.
El uso de un bus local de altas prestaciones, como puede
ser el PCI, permite obtener el máximo rendimiento en
aplicaciones intensivas en gráficos, entrada/salida en
disco, accesos a red local, etc. En la
siguiente figura se puede ver el diagrama de
bloques de un ordenador Pentium haciendo uso de un bus
PCI.
Desarrollar aplicaciones es cada vez más complejo
y precisa de una cuidadosa realización para evitar que la
mayor parte del tiempo se pierda en ciertas rutinas o selecciones
del código que no son excesivamente importantes. Para
facilitar el trabajo de
los desarrolladores de software, el procesador Pentium incorpora
un monitor de
prestaciones y una unidad de depuración
software.
El procesador posee una serie de contadores internos y
unidades de rastreo y traza que permiten conocer su estado, el
tiempo que se emplea en la realización de operaciones y
las instrucciones que se ejecutan. Desde el exterior al
procesador se puede interactuar con el procesador con esta unidad
vía unos puertos serie accesibles por unas patillas
especificas.
Se puede medir el número de ciclos que el
procesador emplea en operaciones internas que afectan a la lectura y
escritura de datos, a la presencia o ausencia de datos o
código en las memorias caché internas, las
interrupciones o la utilización del bus. También es
posible conocer cuánto tiempo el procesador tiene que
esperar hasta que se consigue el control del bus externo.
Así, es más fácil optimizar el diseño
del bus de memoria y del propio subsistema de memoria para
conseguir un sistema más rápido.
La unidad de traza detecta cuando se produce cierta
condición de bifurcación o los saltos a subrutinas
o si la ejecución se produce en determinada sección
de código o que instrucción ha provocado una
interrupción, etc. Por tanto, es posible detectar los
cuellos de botella donde el sistema se ralentiza o la
aplicación pierde una gran parte de tiempo
inútilmente, y optimizarlos para conseguir las mejores
prestaciones y el mejor tiempo de respuesta.
Los desarrolladores de herramientas
de software, como compiladores,
pueden optimizar el código generado para sacar partido de
la arquitectura superescalar y aumentar el paralelismo en la
ejecución de las instrucciones.
UNIDAD DE REDUNDANCIA FUNCIONAL
Se emplean una serie de técnicas para asegurar la
integridad de los datos. La detección de errores se
realiza tanto externamente como internamente. Cada octeto del bus
de datos lleva asociado un bit de paridad, lo que hace un total
de ocho bits de paridad para todo el bus de datos. Los bits de
paridad son comprobados por el procesador en cada lectura. A su
vez, el Pentium genera un bit de paridad por cada octeto de los
64 bits que componen cada escritura hacia el exterior.
También el bus de direcciones añade un bit de
paridad por cada octeto. Así, hay cuatro bits de paridad
para las direcciones que se generan y comprueban en cada acceso
de escritura o lectura, respectivamente.
Mediante este método, el
procesador Pentium es capaz de detectar si se ha producido un
error en el bus de direcciones o en el de datos. Por tanto, el
Pentium, no sólo detecta que el dato leído o
escrito es correcto, sino que también es capaz de saber si
la dirección de memoria es correcta.
Internamente, también se hacen controles de
paridad en la cache interna, en los registros internos y en la
memoria ROM que
almacena el microcódigo. Hay otro tipo de recursos que
asegura la fiabilidad del procesador. Siempre, después de
una reinicialización, se realiza un autodiagnóstico
interno que comprueba que, al menos, un 70 % de los dispositivos
internos funcionan adecuadamente.
El Pentium implementa un sistema de redundancia
funcional de una forma muy simple. Basta con poner dos
procesadores Pentium en el mismo bus, uno trabajando en el modo
Maestro y el otro como comprobador. Los dos procesadores ejecutan
las mismas instrucciones al mismo tiempo. El que actúa
como comprobador chequea cada resultado obtenido por el maestro
con el suyo propio. Si existe discrepancia, se produce una
interrupción de máxima prioridad que detiene el
sistema y avisa que los dos procesadores no están de
acuerdo en los resultados de la ejecución del
programa.
UNIDAD DE PREDICCION DE
BIFURCACIONES
El Pentium aumenta prestaciones mediante el empleo de una
pequeña caché especifica de 256 posiciones llamada
BTB ("Branch Target Buffer"). Esta es la encargada de hacer una
predicción dinámica de hacia donde van a bifurcar
las instrucciones de salto condicional, consultando en la BTB las
últimas 256 instrucciones de ese tipo por las que el flujo
de ejecución del código haya pasado.
Cuando una instrucción conduce a un salto, la BTB
recuerda dicha instrucción y la dirección del salto
efectuado y predice en qué dirección se va a
producir el salto la próxima vez que se ejecute. Si la
predicción es correcta, la bifurcación se realiza
en cero ciclos de reloj, puesto que ésta ya se
realizó, y se siguieron buscando instrucciones en dicha
dirección. Si falta la predicción hay una
penalización de tiempo pues hay que anular todas las
operaciones efectuadas con las instrucciones que seguían
al salto, Intel calcula una tasa de acierto en la
predicción del 90%.
Esta unidad se ha rediseñado totalmente respecto
a la que se usa el 486. Sin embargo, mantiene compatibilidad 100%
binaria con ella. Incorpora un cauce segmentado de instrucciones
de ocho etapas, que permite obtener resultados partiendo de
instrucciones de coma flotante en cada ciclo de reloj. Las cuatro
primeras etapas son las mismas que se poseen las unidades de
enteros. La quinta y la sexta, corresponden a la ejecución
de las instrucciones de coma flotante. La séptima etapa se
encarga de escribir el resultado en los registros adecuados y la
octava realiza el informe de
posibles errores que se hayan producido.
Esta unidad hace uso de nuevos algoritmos que
aceleran la ejecución de las operaciones e incluye
elementos de hardware dedicados, como son : un
multiplicador, un sumador y un divisor. Instrucciones de suma,
multiplicación y carga de datos se ejecutan tres veces
más rápido que en un 486.
En cuanto al banco de
registros de trabajo, el Pentium, como sus predecesores, dispone
de 16, ocho de los cuales actúan como registros de
propósito general (EAX, EBX, ECX, EDX, ESP, ESI, EBP,
EDI). Al igual que en el 386, 486, dispone de 6 registros de
segmento (CS, DS, EX, FS, GS, SS), un registro puntero de
instrucciones (EIP), y un registro de señalizadores
(EFLAGS), con señalizadores de control (TF, IF, ID, IOPL,
NT, RF, VM, AC, VIF y VIP), y señalizadores de estado (CF,
PF, AF, ZF, SF, OF).
El Pentium se presenta en una cápsula del tipo
PGA , con 273 patas, distribuidas matricialmente en 21 filas y 21
columnas.
La distribución funcional de las patitas es la
siguiente y su análisis permite comprender la
extraordinaria potencia de control y los enormes recursos del
procesador.
Hay 50 patitas, designadas como Vcc, que sirven para
recibir la alimentación de +5V, y otras 49 (Vss), para
conectarse a tierra.
El consumo normal del procesador es de 13 W y alcanza un
máximo de 16 W. Esta elevada potencia, ocasiona que la
temperatura
que adquiere la cápsula ronde a los 70 grados
centígrados, por eso es conveniente tener un ventilador en
el procesador de tal manera que se disipe un poco de este
calor.
CLK (E): Por esta pata se proporciona la
frecuencia estable que regula el ciclo de trabajo del
procesador.
RESET (E): Su activación fuerza al
procesador a comenzar la ejecución en su estado conocido e
invalidar las cachés internas.
INIT(E): Similar a RESET, pero sin invalidar las
cachés.
A3-A31 (E/S) : Líneas
bidireccionales, como 486, de dirección.
BE7# -BE0#(S) : Determinan los bytes a
acceder.
A20M#(E) : Se pone a 0 cuando se trabaja en
Modo Real y en el primer Megabyte de memoria.
AP(S) : Paridad para la dirección,
que genera la CPU .
APCHK # (S) : Se activa cuando el procesador
ha detectado un error de paridad en el bus de
direcciones.
D0-D63 (E/S): Patitas del bus de
datos.
DP7-DP0 (E/S): Bits de paridad de los bytes del
bus de datos.
PCHK #(S): Se activa al detectarse error de
paridad en los datos.
PEN # (E): Indica si se ha generado una
excepción en la detección de un error de paridad en
un ciclo de lectura.
IERR # (S): Se activa al detectarse error de
paridad interna, o bien, de redundancia general.
BUSCHK # (E): Permite detectar cuando no se ha
completado correctamente un ciclo de bus. Al activarse la CPU
mira la dirección y las señales de
control.
Señales para definir el
ciclo de bus.
M/IP #
(S) : Distingue entre los ciclos de memoria y de
E/S.
D/C #(S) : Distingue entre datos,
código y ciclos especiales.
W/R #(S) : Ciclos de escritura y
lectura.
CACHE # (S) : Si el ciclo es de lectura,
indica que hay capacidad en la caché mientras que si es de
escritura, si hay que realizar una "escritura
obligada".
SYSC (S) : Se activa en las transferencias
con LOCK, para indicar que hay más de 2 ciclos LOCK
juntos.
ASD # (S) : Indica ciclo de bus
rápido.
BRDY # (E) : Indica que el sistema externo
ha ofrecido un dato válido en respuesta a una lectura, o
bien, que ha aceptado un dato se es de escritura.
NA #(E) : El sistema de memoria externo
está preparado para aceptar un nuevo ciclo de bus, aunque
no se haya completado la transferencia del ciclo
actual.
Señales de control de la
caché.
KEN # (E) : Determina si el ciclo actual es
cacheable o no.
WB/WT #(E) : Permite definir una
línea de cache de datos como de escritura obligada o
diferida.
AHOLD (E/S) : Inhabilita el uso del bus de
direcciones en el siguiente ciclo de reloj.
EADS # (S) : Indica presencia de una
dirección válida.
HIT # (S) : Se activa para reflejar la
validez de una línea en el ciclo requerido.
HITM # (S) : Aceptación de una
modificación de una línea, inhibe el acceso a datos
de otro bus maestro hasta que la línea sea escrita por
completo.
INV (E) : Determina el estado
final de la caché (S ó I) si se acepta el
ciclo.
FLUSH # (E) : Cuando se activa, fuerza al
procesador a la escritura obligada de todas las líneas en
la cache de datos, e invalida las cachés
internas.
PCD (S) : Reproduce el nivel lógico
del bit PCD del registro CR3, que indica página de
caché externa.
PWT (S) : Refleja el nivel lógico del
bit PWT (escritura obligada).
Señales de Orden de
Escritura.
EWBE #(E) : indica si está pendiente
un ciclo de escritura para que rechace el procesador todas las
escrituras siguientes a todas las líneas en la cache de
datos.
Señales de arbitraje del
bus.
BOFF # (E) : Al activarse se abortan todos
los ciclos de bus que no se han completado.
BREQ (S) : Indica al sistema que el
procesador ha generado una petición de bus.
HOLD (E) : Petición de
bus.
HLDA (S) : Indica la cesión del bus
por parte del Pentium.
INTR (E) : Petición de
interrupción mascarable, que depende del
señalizador IF del registro EFLAGX.
NMI (E) : Petición de
interrupción no mascarable.
Señales de error en coma
flotante.
FERR # (S) : Su activación indica la
producción de un error no enmascarable en la unidad de
coma flotante.
IGNNE # (E) : Si el bit EN = 0 del CR0, el
procesador ignora las excepciones mascarables de carácter
numérico.
Señales de SMM (Modo
de Gestión
del Sistema) .
SMI # (E) : Su activación provoca la
entrada del procesador en el estado o modo de gestión
del sistema, que caracteriza a los procesadores de Intel a partir
del 386 SL.
SMIACT # (S) : Su activación indica
que el procesador en modo SMM.
Señales de chequeo de
redundancia funcional.
FRCMC # (E) : Determina si el procesador
está configurado en modo maestro o modo
controlador.
Señales de punto de
ruptura (PB) y monitor de ejecución (PM).
PM/PB [1 :0] BP [3 :2] (S) : Las
líneas BP[1 :0] de punto de ruptura están
multiplexadas con las PM [0 :1]. PB1 y PB0, en el registro
de control de depuración, determinan si las líneas
están configuradas como PM o BP. Dichas líneas
quedan configuradas como PM después de un
RESET.
BP0-3 se corresponden con los registros de
depuración DR0-DR3. Indican un punto de ruptura cuando los
registros de depuración están programados para
testear puntos de ruptura.
Señales de segmento de
ejecución.
BT3-BT0 (S) : BT0-BT2 proporcionan las
salidas de las bifurcaciones y BT3 da el tamaño del
operando.
IV (S) : Se activa durante un ciclo de reloj
para indicar que la instrucción del cauce V ha terminado
su ejecución.
IU (S) : Igual que la anterior, pero en el
cauce U.
IBT (S) : Indica la opción escogida
en la instrucción de salto.
R/S # (E) : Cuando esta línea pasa de
nivel alto a bajo, interrumpe al procesador en la siguiente
instrucción, dejándole en estado
inactivo.
PRDY (S) : Indica que el
procesador
La unida de bus sirve de interfaz fisico entre el
procesador Pentium y el resto del sistema, esta constituido
por :
Write Buffers. El Pentium emplea dos write buffers, uno
para cada uno de las pipelines internos. Estos buffers guardan 64
bits. Si la unidad de bus está ocupada haciendo porque se
está realizando un ciclo de bus, la escritura desde las
unidades de ejecuci´´on se realiza guardando su valor
en estos buffers, lo que permite a las unidades de
ejecución seguir trabajando.
Address Drivers and Receivers. Durante los ciclos de
reloj los address drivers ponen una dirección en el bus de
direcciones local del procesador.
Bus master Control. Permiten al procesador demandar los
buses.
Bus control Logic. Permite controlar cuando un ciclo de
bus se va a realizar.
Level Two (L2) Cache control. El Pentium permite
controlar a L2, la cache secundaria, de tal manera que se puede
coger información de ella cuando se necesite,
además cuando se utilice la política de
write-back controla cuando se debe de transferir una
instrucción de escritura a través de la memoria
principal.
Internal Cache Control.
Control y generación de paridad.
El procesador Intel Pentium II, surgió, al igual
que su antecesor Pentium, para los sistemas de sobremesa
comerciales de uso general, portátiles, PC
domésticos de rendimiento y servidores de nivel
básico.
En este procesador se combinan los avances de la
arquitectura Intel P6 con las extensiones del conjunto de
instrucciones de la tecnología MMX™ para ofrecer un
rendimiento excelente en las aplicaciones de PC actuales y del
futuro.
Además, el procesador Pentium II proporciona un
notable rendimiento para el software avanzado de comunicados y
multimedia,
incluidas potentes funciones de tratamiento de imágenes y
gráficos realistas, videoconferencias y la posibilidad de
ejecutar vídeo de pleno movimiento y a toda
pantalla.
La combinación de estas tecnologías hacen
del procesador Pentium II la opción ideal para la
ejecución de cargas de trabajo de modernas aplicaciones
con funciones multimedia y un uso intensivo de datos en sistemas
operativos avanzados.
Los microprocesadores actuales se utilizan para ejecutar
una amplia gama de aplicaciones de software. En concreto, la
utilización de aplicaciones multimedia, 3D e Internet ha
experimentado un tremendo auge en los últimos años
y se prevé que esta tendencia continúe en el
futuro.
La última incorporación a esta familia de
procesadores fue el procesador Pentium II 450 MHz que funciona
con un bus de sistema de 100 MHz, y la familia de procesadores de
sobremesa Pentium II estaba compuesta por los siguientes productos:
Procesador Pentium II 450 MHz
Procesador Pentium II 400 MHz
Procesador Pentium II 350 MHz
Procesador Pentium II 333 MHz
Procesador Pentium II 300 MHz
Basado en la avanzada tecnología de proceso CMOS
de 0,25 micras de Intel, el núcleo del procesador tiene
7,5 millones de transistores aproximadamente. Disponible en PC de
sobremesa, estaciones de trabajo, servidores y sistemas
portátiles, a velocidades de reloj de 300 MHz a 450 MHz,
el procesador Pentium II también incorpora funciones
avanzadas como, por ejemplo, arquitectura de bus doble
independiente, una caché de nivel 2 dedicada,
ejecución dinámica, código de
corrección de errores y escalabilidad a sistemas de doble
procesador.
Los procesadores Pentium II para sistemas de sobremesa,
estaciones de trabajo y servidores están disponibles en el
formato de encapsulado de contacto único de Intel (S.E.C.)
para disponibilidad de volúmenes grandes, mayor
protección durante el manejo y compatibilidad con las
plataformas más utilizadas. El procesador Pentium II
está respaldado por los más de 25 años de
experiencia de Intel en la fabricación de
microprocesadores fiables y de alta calidad.
CARACTERÍSTICAS DEL PROCESADOR INTEL
PENTIUM II
El procesador Pentium II es totalmente compatible con
toda una biblioteca de
software para PC basado en sistemas
operativos tales como MS-DOS*,
Windows* 3.1, Windows para Trabajo en Grupo* 3.11,
Windows* 98, Windows* 95, OS/2*, UnixWare*, SCO UNIX*, Windows*
NT, OPENSTEP*, y Sun Solaris*. Entre las características
de arquitectura del procesador Pentium II se incluyen:
Tecnología de ejecución
dinámica
La Ejecución Dinámica es una innovadora
combinación de tres técnicas de procesamiento
diseñada para ayudar al procesador a manipular los datos
más eficientemente. Éstas son la
predicción de salto múltiple, el
análisis del flujo de datos y la ejecución
especulativa.
La ejecución dinámica hace que el
procesador sea más eficiente manipulando datos en lugar de
sólo procesar una lista de instrucciones. La forma en que
los programas de software están escritos puede afectar al
rendimiento del procesador. Por ejemplo, el rendimiento del
software será afectado negativamente si con frecuencia se
requiere suspender lo que se está haciendo y "saltar" a
otra parte en el programa. También pueden producirse
retardos cuando el procesador no puede procesar una nueva
instrucción hasta completar la instrucción
original. La ejecución dinámica permite al
procesador alterar y predecir el orden de las instrucciones. La
Ejecución Dinámica consta de:
Predice el flujo del programa a través de varias
ramificaciones: mediante un algoritmo de
predicción de salto múltiple, el procesador puede
anticipar los saltos en el flujo de las instrucciones.
Éste predice dónde pueden encontrarse las
siguientes instrucciones en la memoria con una increíble
precisión del 90% o mayor. Esto es posible porque mientras
el procesador está buscando y trayendo instrucciones,
también busca las instrucciones que están
más adelante en el programa. Esta técnica acelera
el flujo de trabajo enviado al procesador.
Analiza y ordena las instrucciones a ejecutar en una
sucesión óptima, independiente del orden original
del programa: mediante el análisis del flujo de datos, el
procesador observa las instrucciones de software decodificadas y
decide si están listas para ser procesadas o si dependen
de otras instrucciones. Entonces el procesador determina la
sucesión óptima para el procesamiento y ejecuta las
instrucciones en la forma más eficiente.
Aumenta la velocidad de ejecución observando las
instrucciones posteriores al contador de programa y ejecutando
las instrucciones que posiblemente van a necesitarse. Cuando el
procesador ejecuta las instrucciones (hasta cinco a la vez), lo
hace mediante la "ejecución especulativa". Esto aprovecha
la capacidad de procesamiento superescalar del procesador Pentium
II tanto como es posible para aumentar el rendimiento del
software. Como las instrucciones del software que se procesan
están basadas en predicción de salto, los
resultados se guardan como "resultados especulativos". Una vez
que su estado final puede determinarse, las instrucciones se
colocan en su orden original y formalmente se les asigna un
estado de máquina.
En la ejecución dinámica se incorporan los
conceptos de ejecución especulativa y no por orden. La
implementación que el procesador Pentium II hace de estos
conceptos elimina las limitaciones de la secuencia lineal de la
ejecución de instrucciones con las fases tradicionales de
recogida y ejecución de la instrucción. Se pueden
descodificar hasta 3 instrucciones por ciclo de reloj. Estas
instrucciones descodificadas se colocan en un "buffer", que puede
contener hasta 40 instrucciones, que se pueden ejecutar desde
este "buffer" cuando están disponibles sus operadores (a
diferencia del orden de instrucciones). Se pueden ejecutar hasta
4 por ciclos de reloj.
El canal de la familia de procesadores P6 consta de
aproximadamente 12 fases frente las 5 del procesador Pentium y
las 6 del procesador Pentium con tecnología MMX, lo que
hace posible que el procesador Pentium II obtenga una frecuencia
aproximadamente un 50% superior a la del procesador Pentium con
la misma tecnología de fabricación. El sofisticado
mecanismo de predicción de bifurcación de dos
niveles y de formación adaptable de la arquitectura del
procesador Pentium II es fundamental para mantener la eficacia de la
microarquitectura supercanalizada.
Arquitectura de bus doble
independiente (DIB)
Esta arquitectura consta de dos buses diferentes que
proceden del procesador Pentium II: el bus de caché L2 y
el bus de sistema (que se utiliza para solicitudes de E/S y
memoria). La velocidad del bus de caché L2 se escala con la
frecuencia del procesador. En el procesador Pentium II a 266 MHz,
el bus de caché L2 funciona a 133 MHz, el doble de la
velocidad de los sistemas con procesador Pentium. El bus de
sistema para ambos procesadores funciona a 66 MHz. El resultado
es que el procesador Pentium II a 266 MHz triplica el ancho de
banda máximo del bus del sistema de procesador Pentium
más rápido que sólo dispone de un bus
ejecutándose a una velocidad máxima de MHz.
Además, como la velocidad de los accesos a la caché
L2 es uno de los factores más importantes a la hora de
determinar el rendimiento global, el rendimiento del sistema se
escalará bien con frecuencias de procesador más
altas. A diferencia del bus de sistema del procesador Pentium, el
bus de sistema del Pentium II admite hasta 8 solicitudes de bus
pendientes (4 por procesador). Con esto se consigue un mayor
paralelismo entre los procesadores y la E/S, así como
soporte para un escalado de rendimiento sin problemas a un
sistema de 2 procesadores. La señalización
eléctrica GTL+ del bus de sistema facilita su migración
a frecuencias más altas a medida que se introducen en el
mercado tecnologías DRAM de rendimiento más
elevado.
Tecnología Intel MMX de alto
rendimiento
La tecnología MMX de Intel es una mejora
importante de la arquitectura Intel que hace posible que los PC
ofrezcan prestaciones más sofisticadas multimedia y de
comunicaciones. Esta tecnología incluye 57 instrucciones
orientadas a operaciones de gran paralelismo con tipos de datos
multimedia y de comunicaciones. Estas instrucciones utilizan una
técnica conocida como SIMD (instrucción
única, datos múltiples) para facilitar un
rendimiento superior en informática multimedia y de comunicaciones.
Los procesadores Intel que incluyen tecnología MMX son
totalmente compatibles con las generaciones anteriores de
arquitectura Intel y con la base instalada de software. Para
mejorar aún más el rendimiento, el procesador
Pentium II, al igual que el procesador Pentium con
tecnología MMX, puede ejecutar 2 instrucciones Intel MMX a
la vez.
Con la tecnología de combinación de
escritura (Write Combining) de la arquitectura P6 se puede
conseguir un rendimiento E/S en gráficos muy elevado. Esta
característica combina varias escrituras en una parte de
la memoria (por ejemplo, en el "buffer" de marcos para el
controlador de vídeo) declarada como tipo WC en una
única operación de escritura de ráfaga, muy
adecuada para el bus, que se ve optimizado para las
transferencias de ráfagas. El chipset combina aún
más estas escrituras, llevando a una elevada velocidad de
E/S de gráficos, lo que mejora aún más el
rendimiento multimedia y hace posible un vídeo con un
movimiento más realista y además un rendimiento de
gráficos rápido y también
realista.
El procesador Pentium II tiene 32 K de caché L1
sin bloqueo, dividida en 16 K de caché de instrucciones y
16 K de caché de datos. Cada caché se ejecuta en la
frecuencia del procesador y proporciona acceso rápido a
los datos más utilizados. El procesador Pentium II tiene
512 K de caché L2 unificada para código y datos, y
sin bloqueo. Hay un bus de 64 bits dedicado para facilitar mayor
velocidad de transferencia de datos entre el procesador y la
caché L2. El canal de coma flotante admite formatos IEEE*
754 de 32 y 64 bits, así como formato de 80 bits. La FPU
tiene compatibilidad de código de objetos con las FPU del
procesador Pentium y del i486™. El bus GTL+ proporciona un
soporte sin problemas para
dos procesadores y ofrece así una solución SMP
rentable. Este bus puede utilizarse para mejorar
significativamente el rendimiento de las aplicaciones y del
sistema operativo en entornos multitarea o multilectura o para
comprobación de redundancia funcional.
Funciones de prueba y control del
rendimiento
Built-in Self Test (BIST)
proporciona cobertura única contra fallos integrada para
el microcódigo y PLA grandes, además de pruebas de
caché de instrucciones, caché de datos, Translation
Lookaside Buffers (TLB) y ROM. Con el mecanismo de puerto de
acceso a pruebas estándar y la arquitectura de
exploración de límites
según la norma IEEE 1149.1 puede probar el procesador
Pentium II con una interfaz estándar. Contadores internos
de rendimiento para controlar el rendimiento y contar los
eventos.
El procesador Intel Pentium III, el procesador de Intel
más avanzado y potente para PC de sobremesa, presenta
varias funciones nuevas para un rendimiento, productividad y
capacidad de gestión máximos. Para los usuarios que
interactúan con Internet o que trabajan con aplicaciones
multimedia con muchos datos, las innovaciones más
importantes son las extensiones "Streaming SIMD"
del procesador Pentium III, 70 instrucciones nuevas que
incrementan notablemente el rendimiento y las posibilidades de
las aplicaciones 3D, de tratamiento de imágenes, de
vídeo, sonido y de reconocimiento de la voz. Con toda la
potencia necesaria para el software con capacidad para Internet
de la próxima generación, los procesadores Pentium
III seguirán ofreciendo a los usuarios de PC unas
prestaciones excepcionales bien entrado el futuro.
El procesador Intel Pentium III ofrece excelentes
prestaciones para todo el software para PC y es totalmente
compatible con el software existente basado en la arquitectura
Intel. El procesador Pentium III a 500 y 450 MHz amplía
aún más la potencia de proceso al dejar margen para
una mayor exigencia de rendimiento para funciones de Internet,
comunicaciones y medios comerciales. El software diseñado
para el procesador Pentium III libera todas las posibilidades
multimedia del procesador, incluido el vídeo de pantalla
completa y movimiento pleno, gráficos realistas y la
posibilidad de disfrutar al máximo de Internet. Los
sistemas basados en el procesador Pentium III también
incluyen las últimas funciones para simplificar la
gestión del sistema y reducir el coste total de propiedad para
entornos de empresas grandes y pequeñas. El procesador
Pentium III ofrece un rendimiento excepcional para las
aplicaciones actuales y del futuro, así como la calidad,
fiabilidad y compatibilidad que puede esperarse de la primera
empresa de
microprocesadores del mundo.
Los microprocesadores actuales se utilizan para ejecutar
una amplia gama de aplicaciones de software. En concreto, la
utilización de aplicaciones multimedia, 3D e Internet ha
experimentado un tremendo auge en los últimos años
y se prevé que esta tendencia continúe en el
futuro, por lo que se debería considerar una amplia gama
de programas de prueba a la hora de evaluar el rendimiento del
procesador y del sistema. Los usuarios y compradores de PC
deberían tener en cuenta los diferentes niveles de
rendimiento, incluida productividad,
multimedia, 3D e Internet.
En determinados programas de prueba 3D y multimedia, el
procesador Pentium III ha demostrado ventajas sustanciales en
cuanto a rendimiento. En comparación con el procesador
Pentium II 450 MHz, por ejemplo, el procesador Pentium III 450
MHz muestra una mejora en el rendimiento del 29% en
MultimediaMark* 99 y del 74% en la prueba de
transformación e iluminación 3D de Winbench* 99. El aumento
de rendimiento del procesador Pentium III 500 MHz en estos
programas de prueba 3D y multimedia es incluso mayor, y ofrece el
rendimiento en PC de sobremesa más alto de Intel en
productividad
y aplicaciones de Internet.
Hoy en día hay muchos desarrolladores trabajando
en aplicaciones de próxima generación que
elevarán el rendimiento del procesador Pentium III a
nuevas cotas. A medida que se actualizan los programas de prueba
que tengan en cuenta estas aplicaciones y los programas de
pruebas sintéticos hacen lo propio para aprovechar al
máximo las posibilidades del procesador Pentium
III.
Hasta este momento, la familia del procesador Intel
Pentium III incluye los siguientes productos:
Procesador Pentium III 500 MHz
Procesador Pentium III 450 MHz
El procesador Intel Pentium III ofrece nuevos niveles de
rendimiento y productividad para las aplicaciones y sistemas
operativos actuales más exigentes. Este procesador
incorpora funciones avanzadas para sacar el máximo partido
de la arquitectura de empresa "Wired
for Management" y del entorno de proceso constante que
llevará la productividad comercial a nuevas cotas en el
nuevo milenio.
El procesador Pentium III presenta las extensiones
"Streaming SIMD" que incluyen 70 nuevas instrucciones para
acelerar el proceso y mejorar los resultados en las aplicaciones
existentes y las de próxima generación, incluidas
aplicaciones avanzadas de tratamiento de imágenes, sonido
y vídeo 3D, acceso a la web,
reconocimiento de voz, nuevas interfaces de usuario y otras
aplicaciones de tecnología de vanguardia.
Basado en la tecnología avanzada de proceso CMOS
de 0,25 de Intel, el núcleo del procesador tiene
más de 9,5 millones de transistores. Presentado a
velocidades de 450 MHz y 500 MHz, elprocesador Pentium III
también incorpora funciones avanzadas como 32K de
caché de nivel 1 sin bloqueo y 512K de caché de
nivel 2 sin bloqueo para acceso rápido a datos de
prioridad, almacenamiento
caché para un máximo de 4GB de espacio en memoria
direccionable y escalabilidad a sistemas de proceso dual con
hasta 64GB de memoria física. Un número de serie de
procesador con comunicación automática proporciona
a las aplicaciones de seguridad,
autenticación y gestión del sistema una nueva y
potente herramienta para identificar sistemas
individuales.
Los procesadores Pentium III están disponibles en
el formato de encapsulado de contacto único 2 de Intel
(S.E.C.C.2) para disponibilidad de volúmenes grandes,
mayor protección durante el manejo y compatibilidad con
los procesadores de alto rendimiento del futuro. La
compatibilidad con la plataforma 400BX AGPset de amplia
utilización garantiza también la compatibilidad con
los sistemas existentes y un ciclo de calificación corto
para obtener el máximo rendimiento de la inversión.
CARACTERÍSTICAS DEL PROCESADOR INTEL
PENTIUM III
El procesador Pentium III es totalmente compatible con
toda una biblioteca de
software para PC basado en sistemas
operativos tales como MS-DOS*,
Windows* 3.1, Windows para Trabajo en Grupo* 3.11,
Windows* 98, Windows* 95, OS/2*, UnixWare*, SCO UNIX*, Windows*
NT, OPENSTEP*, y Sun Solaris. Entre las características de
arquitectura del procesador Pentium III se incluyen:
Las extensiones "Streaming SIMD" constan de 70 nuevas
instrucciones que incluyen: instrucciones únicas, datos
múltiples para coma flotante, instrucciones de enteros
SIMD adicionales e instrucciones para el control del almacenamiento
caché. Entre las tecnologías que se benefician de
las extensiones "Streaming SIMD" se incluyen las aplicaciones
avanzadas de tratamiento de imágenes, sonido y
vídeo, y reconocimiento de la voz. Más
concretamente:
Visualización y manipulación de
imágenes de mayor resolución y calidad.
Vídeo MPEG2 y sonido de alta calidad, y
codificación y decodificación MPEG2
simultáneas.
Menor utilización de la CPU para aplicaciones de
reconocimiento de voz, así como una mayor precisión
y tiempos de respuesta más rápidos.
Número de serie del procesador
Intel
El número de serie del procesador, el primero de
los módulos de montaje diseñados por Intel para la
seguridad del PC,
actúa como número de serie electrónico para
el procesador y, por extensión, para su sistema y usuario,
y sirve para que las redes y aplicaciones
identifiquen al usuario y al sistema. Este número de serie
se utilizará en aplicaciones que se beneficien de métodos
más estrictos de identificación de sistemas y
usuarios como, por ejemplo, los siguientes:
Aplicaciones que utilicen funciones de seguridad: acceso
gestionado a nuevo contenido y servicios de
Internet, intercambio de documentos
electrónicos.
Aplicaciones de gestión: gestión de
activos, carga y
configuración remotas del sistema.
Tecnología de mejora de medios Intel
MMX
La tecnología Intel MMX se ha diseñado
como un conjunto de 57 instrucciones de enteros de uso general y
cuatro tipos de datos
que se aplican fácilmente a las necesidades de una amplia
variedad de aplicaciones de comunicaciones y multimedia. Entre
los aspectos destacados de esta tecnología se
incluyen:
Técnica de instrucción única, datos
múltiples (SIMD).
Ocho registros de tecnología MMX de 64
bits.
Tecnología de ejecución
dinámica.
Predicción de bifurcación múltiple:
predice la ejecución del programa a través de
varias bifurcaciones lo que acelera el flujo de trabajo al
procesador.
Análisis de flujo de datos: crea una planificación reorganizada y optimizada de
las instrucciones mediante el análisis de las dependencias
entre instrucciones.
Ejecución especulativa: ejecuta las instrucciones
de forma especulativa y, basándose en esta planificación optimizada, garantiza la
actividad constante de las unidades de ejecución
superescalar del procesador lo que potencia al máximo el
rendimiento global.
Funciones de prueba y control
del rendimiento
Built-in Self Test (BIST)
proporciona cobertura única contra fallos integrada para
el microcódigo y matrices
lógicas grandes, además de pruebas de caché
de instrucciones, caché de datos, Translation Lookaside
Buffers (TLB) y ROM. Con el mecanismo de puerto de acceso a
pruebas estándar y la arquitectura de exploración
de límites
según la norma IEEE 1149.1 puede probar el procesador
Pentium III y las conexiones del sistema con una interfaz
estándar.
Contadores internos de rendimiento para controlar el
rendimiento y contar los eventos. Incluye
un diodo integrado en el chip que puede utilizarse para controlar
la temperatura
del chip. El sensor térmico situado en la placa madre
puede controlar la temperatura
del chip del procesador Pentium III para la gestión
térmica.
Otras funciones destacadas del procesador
Pentium III
-El encapsulado S.E.C.C.2., diseñado por
Intel, facilita la disponibilidad de volúmenes altos, una
mejor protección durante el manejo y un factor de forma
común para commpatibilidad con futuros procesadores de
alto rendimiento.
-La arquitectura de doble bus independiente (DIB) de
alto rendimiento (bus del sistema y bus de caché)
proporciona un ancho de banda mayor, rendimiento y escalabilidad
con futuras tecnologías de sistemas.
-El bus de sistema admite varias transacciones para
incrementar la disponibilidad del ancho de banda. También
proporciona un soporte sin problemas para dos procesadores, lo
que hace posible el multiproceso simétrico bidireccional
de bajo coste y proporciona un incremento significativo del
rendimiento para sistemas operativos multitarea y aplicaciones
multilectura.
-Una caché unificada, sin bloqueo de dos
niveles y 512K mejora las prestaciones al reducir el tiempo medio
de acceso a la memoria y al proporcionar acceso rápido a
los últimos datos e instrucciones utilizados. El
rendimiento mejora mediante un bus caché de 64 bits
dedicado. La velocidad de la caché L2 se escala con la
frecuencia del núcleo del procesador. Este procesador
también incorpora cachés de nivel independientes y
de 16K, una para instrucciones y otra para datos.
-Los procesadores Pentium III a 500 y 450 MHz admiten
almacenamiento
caché para un máximo de 4 GB de espacio en memoria
direccionable.
-El procesador dispone de funcionalidad de código
de corrección de errores (ECC) en el bus de caché
de nivel 2 para aplicaciones en las que la intensidad y
fiabilidad de los datos es esencial.
-La unidad de coma flotante canalizada (FPU)
admite los formatos de 32 y 64 bits especificados en la norma
IEEE 754 así como un formato de 80 bits.
-Señales del bus de sistema de solicitud y
respuesta/dirección con protección de paridad con
un mecanismo de reintento para garantizar una elevada integridad
y fiabilidad de los datos.
PROCESADOR INTEL PENTIUM OVERDRIVE 200 MHZ.
MMX
Hemos instalado los tres programas anteriores en dos
equipos con diferente procesador pero bastante similares en
equipamiento: el primero tiene un procesador Pentium a 120 MHz
sin tecnología MMX sobre una placa ATC-5000 Intel 430 TX,
una tarjeta gráfica Number Nine de 2 Megas sin
aceleradores integrados, una memoria RAM de 16
Megas y un disco duro
Seagate de 2 Gigas. El segundo incluye un procesador Pentium a
133 MHz sobre una placa SOYO 5BT5 82430 TX, una tarjeta
gráfica Virge S3 con 2 Megas, una memoria RAM de 16
Megas y un disco duro
Seagate de 2,5 Gigas. Ambos ordenadores los tenemos con una
resolución gráfica de 640 x 480 y color de 24
bits.
Los resultados obtenidos por las Utilidades Norton son
bastante buenos. Este benchmark tiene en cuenta la velocidad real
del procesador, de la memoria y de la placa base para dar sus
resultados, tomando como referencia el microprocesador 386SX a 16
MHz, al que da valor 1, con lo que el aumento de prestaciones en
el caso del Pentium 120 es del 56% y en el caso del Pentium a 133
MHz es del 57%.
Los resultados que hemos logrado mediante «Info
Pro» son similares a los obtenidos mediante las Utilidades
Norton. Este benchmark toma como referencia el microprocesador
Pentium a 100 MHz, al que de valor 1.00, y separa los datos de la
CPU (Central Processing Unit, unidad central de procesamiento), o
sea, del procesador en su conjunto, de los de la FPU (Floating
Point Unit, unidad de punto flotante) que es el circuito del
microprocesador que maneja las operaciones de coma (punto)
flotante. La mejora de resultados en el Pentium 120 es del 53% en
ambos casos y en el Pentium a 133 MHz es del 58% y del 55%
respectivamente.
Mediante el uso de las DirectX de Microsoft
hemos comprobado que las mejoras en ambos equipos, a la hora de
la generación de polígonos, intersección y
rellenado de los mismos, rondan (punto arriba, punto abajo) el
45%. En el caso de haber dispuesto de una tarjeta gráfica
con acelerador 3D los resultados probablemente habrían
sido mucho mejores.
Lo que nos lleva a comprobar que nuestro viejo ordenador
mejoraría alrededor de un 50% en todas sus prestaciones en
el caso de que decidiéramos actualizarlo. Lo que no hemos
podido valorar en cifras ha sido un test particular
que hemos realizado al margen de todos los datos: De la página Web
de Ubi Soft (www.ubisoft.com/pod) nos hemos bajado la
versión shareware del juego
«POD» -un juego de
carreras de vehículos futuristas- y un "patch" para
actualizarlo a MMX. Lo hemos hecho funcionar normalmente en ambos
ordenadores con los procesadores a 120 y 133 MHz, hemos
incorporado el "patch" MMX al juego, hemos instalado de nuevo el
Pentium OverDrive y entonces… entonces sí que hemos
descubierto las capacidades reales del nuevo procesador y la
importancia de la tecnología MMX, ya que con ésta,
«POD» pasa de ser un buen juego a ser un juego
realmente espectacular, con un sonido envolvente increíble
y a una velocidad de 30 imágenes por segundo. Os
recomendamos a todos que realicéis este entretenido test,
ya que además de ser ilustrativo, resulta de lo más
divertido.
Ante todo estos resultados, parece bastante obvio
señalar que el actualizar un equipo con el microprocesador
Intel Pentium OverDrive 200 MHz MMX puede resultar bastante
interesante en general, muy necesario si nos vamos a dedicar a
trabajar con gráficos y prácticamente
imprescindible si le queremos sacar todo el jugo a las nuevas
generaciones de juegos.
No queremos terminar sin comentar que las mejoras que
Intel facilita en sus Benchmarks en el manejo de programas en
general coinciden aproximadamente con las que hemos obtenido
nosotros, aunque indica que las mejoras en el manejo de audio
sería del 160% y en el procesamiento de imágenes
sería del 500%, siempre que hablemos de programas
multimedia programados con tecnología MMX.
El «Benchmark Multimedia» de las Utilidades
Norton no lo hemos podido realizar, y eso que parece bastante
interesante, dado que ni en la documentación del programa ni en la
página
Web de Symantec hemos logrado encontrar cuales son
exactamente los drivers que hay que tener instalados en Windows
95 para que funcione. Tan sólo tiene una referencia
indicando que si no están presentes todos los drivers y
especificaciones necesarias no se activará la
opción del benchmark.
Como no todos nuestros lectores dispondrán de
acceso a Internet, en el CD-ROM del
próximo número de PCmanía incluiremos los
programas shareware y trial que hemos utilizado en el presente
artículo. Lamentamos que no se puedan incluir en el del
presente mes, pero hemos llegado con el control
cerrado.
Intel Tecnología de Colombia
presentó en nuestro país su nuevo procesador
Pentium III, disponible en velocidades de 450 y 500 Mhz en el
contexto de negocios.
Este es considerado como el procesador más
rápido disponible para PCs y servidores de nivel de
entrada.
Los nuevos procesadores Pentium III establecen un nuevo
nivel para la computación empresarial de alto rendimiento.
Sustentándose en la microarquitectura P6 de Intel, el
procesador Pentium III lleva a al computación a mejoras en
tres áreas centrales:
Velocidades de reloj de hasta 500 Mhz ofrecen
rendimiento sobresaliente para aplicaciones exigentes y procesos de
tareas simultáneas.
70 nuevas instrucciones hacen que una amplia variedad de
aplicaciones se ejecuten a mayor velocidad e incrementen el
rendimiento de la red, el sistema operativo y
de los controladores.
El número de serie del procesador, más la
compatibilidad con la especificación Wired for Management,
ayudan a incrementar la seguridad del sistema, control de los
activos y la
facilidad de uso integral.
Múltiples plataformas basadas en el chipset
440BX, configuración probada a nivel corporativo, soportan
el procesador Pentium III. Además de las mejoras en
desempeño en aplicaciones de productividad, el procesador
de 500 Mhz es 93% más rápido que el de 450 Mhz en
operaciones de cálculo en tercera dimensión con
grandes exigencias para la CPU.
Como ya sabemos, el microprocesador es el corazón de
la PC, con millones de transistores, funcionando con el sistema
binario.
Cada 18 meses los microprocesadores doblan su velocidad.
En tal sentido dentro de 25 años una computadora
será más poderosa que todas las que estén
instaladas actualmente en el Silicon Valley californiano. La
performance de estos pequeños y grandes artefactos ha
mejorado 25.000 veces en sus 25 años de vida y he
aquí algunas prospectivas:
Los microprocesadores del futuro brindarán
aún mas recursos a la memoria cache
para acercar la actual brecha de velocidad que existe entre
ambos.
Los modernos microprocesadores superescalables
desempeñan desde tres a seis instrucciones por ciclo de
reloj. Por tal motivo, a 250 MHz, un microprocesador
superescalable de cuatro direcciones puede ejecutar un
billón de instrucciones por segundo. Un procesador del
siglo XXI podría lanzar docenas de instrucciones en cada
paso.
Algunos sostienen que la tecnología óptica
reemplazará inevitablemente a la tecnología
electrónica. Las computadoras
podrían ser, por ejemplo, construidas completamente de
materiales
biológicos.
Pipeling, organizaciones
superescalares y cachés continuarán protagonizando
los avances de la tecnología, estando presente
también el multiprocesamiento paralelo.
Probablemente, los microprocesadores existan en varias
formas, desde llaves de luz
páginas de papel. En el
espectro de aplicaciones, estas extraordinarias unidades
soportarán desde reconocimiento de voz hasta realidad
virtual.
En el futuro cercano, los procesadores y memorias
convergirán en un chip, tal como en su momento el
microprocesador unió componentes separados en un solo
chip. Esto permitirá achicar la distancia entre el
procesado y la memoria y sacar ventajas del procesamiento en
paralelo, amortizar los costos y usar a
pleno la cantidad de transistores de un chip.
El microprocesador del siglo XXI será una
computadora completa. Podría denominársela IRAM,
para expresar Intelligent Random Access Memory: la
mayoría de los transistores en este chip dependerán
de la memoria. Mientras que los microprocesadores actuales
están asentados sobre cientos de cables para conectar a
los chips de memoria externa, los IRAMs no necesitarán
más que una red y un cable de
electricidad.
Todas las unidades de entrada y salida estarán vinculadas
a ellos vía red. Si precisan más memoria,
tendrán mas poder de procesamiento y viceversa.
Mantendrán la capacidad de memoria y velocidad de
procesamiento en equilibrio.
Los microprocesadores IRAMs son la arquitectura ideal
para el procesamiento en paralelo. Debido a que
requerirían tan pocas conexiones externas, estos chips
podrían ser extraordinariamente pequeños.
Podríamos estar ante microprocesadores más
pequeños que el antiguo 4004 de Intel. Si el procesamiento
en paralelo prospera, este mar de transistores podría ser,
además frecuentado por múltiples procesadores en un
solo chip, creándose el "micromultiprocesador".
La performance de los microprocesadores se
duplicará cada 18 meses cerca del giro del milenio. Una
comparación no descabellada para el primer cuarto del
siglo venidero señala que una computadora del 2020
será tan poderosa como todas las que están
instaladas en este momento en Silicon Valley.
Con décadas de innovaciones potenciales por
delante, los diseños microelectrónicos
convencionales dominarán el siglo próximo. Esta
tendencia impulsa a los laboratorios a explorar una variedad de
nuevas
tecnologías que podrían ser útiles en el
diseño de nuevas computadoras y unidades de procesamiento.
En algunos casos estos avances contribuirán a obtener
chips más diminutos, niveles inalcanzables a través
de las técnicas convencionales litográficas. Entre
las tecnologías que se investigan en el presente, de cara
al siglo XXI, se encuentran las siguientes:
Cuántica de puntos y otras unidades de electrones
simples la cuántica de puntos son "acuerdos moleculares
"que habilitan a los investigadores a circunscribir los
electrones individuales y monitorear sus movimientos. Estas
unidades pueden, en teoría
ser usadas como registro binarios en los cuales la presencia o
ausencia de un solo electrón se utiliza para representar
los ceros y unos de los bits. En una variante de este esquema, el
rayo láser
iluminado sobre los átomos podría producir el
intercambio entre sus estados electrónicos mínimos
de energía y los de excitación con el fin de
activar el valor de bit. Una complicación de fabrica los
transistores y cables extremadamente pequeños está
dada cuando los efectos mecánicos comienzan a interrumpir
su función. Los componentes lógicos
mantienen sus valores I y O
menos confiables porque la ubicación de los electrones
Individuales se vuelve difícil de especificar. Pero aun
esta propiedad
puede ser mejorada: los investigadores del MIT (Instituto
Tecnológico de Massachusetts) estudian en este momento,
las posibilidades de desarrollar técnicas de
computación cuántica, que ayudarían a los
sistemas informáticos a cumplir comportamientos no
convencionales.
Computación molecular: en lugar de fabricar
componentes de silicio, se investiga el desarrollo de
almacenamiento utilizando moléculas biológicas. Por
ejemplo, se analiza el potencial computacional de
moléculas relacionadas con "bacteriorhodopsin", un
pigmento que altera su configuración cuando reacciona a la
luz. Una
ventaja de este sistema molecular es que puede ser aplicado a una
computadora óptica,
en la que los flujos de fotones tomarían el lugar de los
electrones. Otra posibilidad es que muchas de estas
moléculas podrían ser sintetizadas por
microorganismos, más que fabricados en plantas
industriales. De acuerdo con algunas estimaciones, los
biomoléculas activadas fotónicamente pueden
vincularse en un sistema de memoria tridimensional que
tendría una capacidad 300 veces mayor que los actuales
CD-ROMs
Puertas lógicas reversibles: como la densidad de los
componentes de los chips crece, la disipación del calor
generado por los sistemas de microprocesamiento se volverá
más dificultosa. Investigadores de Xerox e IBM
están testeando las posibilidades de retornar a los
capacitores a
sus estados originales al final de los cálculos. Debido a
que las puertas de acceso lógico podrían recapturar
algo de la energía expulsada, generarían menos
pérdidas de calor.
Aún no está claro de que manera se las
ingeniará la industria
informática para crear transistores
más delgados y más rápidos en los
años venideros. Por ejemplo, en la técnica
fotolitográfica, la luz es empleada
para transferir patrones de circuitos de
una máscara o plantilla de cuarzo a un chip de silicio.
Ahora la tecnología modela diseños de chips de
alrededor de 0,35 micrones de ancho, pero achicar esta medida
parece imposible mientras se utilice la luz; las ondas luminosas
son muy anchas. Muchas compañías han invertido en
la búsqueda de maneras de sustituir los más
pequeños haces de luz por rayos X. De
cualquier manera, los rayos X
aún no han resultado como método
para masificar la producción de los chips de última
generación.
El procesador Pentium con tecnología MMX™,
ahora disponible con 166 MHz y 200 MHz.
Con tecnología MMX de Intel, las PCs obtienen un
nuevo nivel de funcionamiento en multimedia y otras nuevas
capacidades que sobre pasan lo experimentado
anteriormente.
Sonido intenso
Colores brillantes
Rendimiento 3d realístico
Animación y vídeo fluido
Para beneficios de funcionamiento completo, se debe
combinar un procesador Pentium con una PC basada en
tecnología MMX con programas especialmente
diseñados para tecnología MMX.
Con el procesador Pentium II, se obtienen todos los
últimos avances de la familia de microprocesadores de
Intel: la potencia del procesador Pentium Pro más la
riqueza en capacidad de la tecnología mejorada de medios
MMX. El procesador Pentium II, entregando el más alto
desempeño de Intel, tiene abundante capacidad de
desempeño para medios, comunicaciones e Internet a nivel
empresarial.
Operando a 233 MHz y 266 MHz para desktops y servidores
y a 300 MHz para estaciones de trabajo, el procesador utiliza la
tecnología de alto desempeño Dual Independent Bus
(Bus Dual Independiente) para entregar un amplio ancho de banda
adecuado para su elevado poder de procesamiento. El diseño
del cartucho Single Edge Contact (S.E.C) [Contacto de un Solo
Canto] incluye 512KB de cache dedicada de nivel dos (L2). El
procesador Pentium II también incluye 32KB de cache L1
(16K para datos, 16K para instrucciones), el doble de la del
procesador Pentium Pro.
Arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual
Independiente): al igual que el procesador Pentium Pro, el
procesador Pentium II también usa la arquitectura D.I.B.
Ésta tecnología de alto desempeño combina
ambos, un bus cache L2 dedicado de alta velocidad más un
bus del sistema con anticipación que hace posible
múltiples transacciones simultáneas.
La tecnología MMX de Intel: la nueva
tecnología mejorada de medios de Intel permite al
procesador Pentium II ofrecer un alto rendimiento para
aplicaciones de medios y comunicaciones.
Ejecución dinámica: el procesador Pentium
II usa esta combinación única de técnicas de
procesamiento, utilizadas por primera vez en el procesador
Pentium Pro, para acelerar el desempeño del
software.
Cartucho Single Edge Contact (S.E.C) [Contacto de un
Solo Canto]: el nuevo e innovador diseño de
empaquetamiento de Intel para éste y los procesadores
futuros, el cartucho S.E.C. permite que todas las
tecnologías de alto desempeño de los procesadores
Pentium II sean entregadas en los sistemas dominantes de hoy en
día.
El Procesador Pentium
II Trabajando.
Diseñado para desktops, estaciones de trabajo y
servidores de alto desempeño, la familia de procesadores
Pentium II es completamente compatible con las generaciones
precedentes de procesadores de Arquitectura Intel.
Las empresas pequeñas tanto como las grandes
pueden beneficiarse del procesador Pentium II. Éste
entrega el mejor desempeño disponible para las
aplicaciones que se ejecutan en sistemas operacionales avanzados
tales como Windows 95, Windows NT y UNIX.
Sobre su poder intrínseco como procesador Pentium
Pro, el procesador Pentium II aprovecha el software
diseñado para la tecnología MMX de Intel para
desbordar la pantalla plena, vídeo de movimiento total,
colores más vivos, gráficas más
rápidas y otras mejoras en los medios. Con el tiempo,
muchas aplicaciones para empresas se beneficiarán del
desempeño de la tecnología MMX. Éstas
incluyen:
Suites para oficina
Lectura óptica de documentos
Manejo de imágenes
Video conferencia
Edición y ejecución de video
La tecnología MMX mejora la
compresión/descompresión de video,
manipulación de imágenes, criptografía y el procesamiento I/O – todas
estas se usan hoy en día en una variedad de
características de las suites de oficina y medios
avanzados, comunicaciones e Internet.
Técnica de la
Instrucción Simple, Datos Múltiples
(SIMD).
Las aplicaciones de multimedia y comunicaciones de hoy
en día con frecuencia usan ciclos repetitivos que, aunque
ocupan 10 por ciento o menos del código total de la
aplicación, pueden ser responsables hasta por el 90 por
ciento del tiempo de ejecución. Un proceso denominado
Instrucción Simple Múltiples Datos (SIMD, por sus
siglas en inglés) hace posible que una instrucción
realice la misma función
sobre múltiples datos, en forma semejante a como un
sargento de entrenamiento
ordena a la totalidad de un pelotón "media vuelta", en
lugar de hacerlo soldado a soldado. SIMD permite al chip reducir
los ciclos intensos en computación comunes al video,
gráfica y animación.
Los ingenieros de Intel también agregaron 57
poderosas instrucciones nuevas, diseñadas
específicamente para manipular y procesar datos de video,
audio y gráficas más eficientemente. Estas
instrucciones están orientadas a las sucesiones
supremamente paralelas y repetitivas que con frecuencia se
encuentran en las operaciones de multimedia.
Aunque la tecnología MMX del procesador Pentium
II es compatible binariamente con la usada en el procesador
Pentium con tecnología MMX, también está
sinérgicamente combinada con la avanzada tecnología
central del procesador Pentium II. Las poderosas instrucciones de
la tecnología MMX aprovechan completamente las eficientes
técnicas de procesamiento de la Ejecución
Dinámica, entregando las mejores capacidades para medios y
comunicaciones.
Arquitectura Dual
Independent Bus (Bus Dual Independiente)
Para satisfacer las demandas de las aplicaciones y
anticipar las necesidades de las generaciones futuras de
procesadores, Intel ha desarrollado la arquitectura Dual
Independent Bus (Bus Dual Independiente) para resolver las
limitaciones en el ancho de banda de la arquitectura de la
plataforma actual de la PC.
La arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual
Independiente) fue implementada por primera vez en el procesador
Pentium Pro y tendrá disponibilidad más amplia con
el procesador Pentium II. Intel creó la arquitectura del
bus dual independiente para ayudar al ancho de banda del bus del
procesador. Al tener dos buses independientes el procesador
Pentium II está habilitado para acceder datos desde
cualesquiera de sus buses simultáneamente y en paralelo,
en lugar de hacerlo en forma sencilla y secuencial como ocurre en
un sistema de bus simple.
Dos buses conforman la arquitectura Dual Independent Bus
(Bus Dual Independiente): el "bus del caché L2" y el "bus
del sistema" entre el procesador y la memoria
principal.
El procesador Pentium II puede utilizar
simultáneamente los dos buses.
La arquitectura Dual Independent Bus (Bus Dual
Independiente) permite al caché L2 del procesador Pentium
II de 266MHz, por ejemplo, operar al doble de velocidad del
caché L2 de los procesadores Pentium. Al aumentar la
frecuencia de los procesadores Pentium II futuros, también
lo hará la velocidad del caché L2.
El bus del sistema de procesamiento por
canalización permite transacciones múltiples
simultáneas (en lugar de transacciones únicas
secuenciales), acelerando el flujo de la información
dentro del sistema y elevando el desempeño
total.
Conjuntamente estas mejoras en la arquitectura Dual
Independent Bus (Bus Dual Independiente) brindan hasta tres veces
el desempeño del ancho de banda sobre un procesador de
arquitectura de bus sencillo. Además, la arquitectura Dual
Independent Bus (Bus Dual Independiente) soporta la evolución del bus de memoria del sistema
actual de 66 MHz a velocidades más elevadas en el futuro.
Esta tecnología de bus de alto ancho de banda está
diseñada para trabajar concertadamente con el poder de
procesamiento de alto desempeño del procesador Pentium
II.
Utilizada por primera vez en el procesador Pentium Pro,
la Ejecución Dinámica es una innovadora
combinación de tres técnicas de procesamiento
diseñada para ayudar al procesador a manipular los datos
más eficientemente. Éstas son la predicción
de ramificaciones múltiples, el análisis del flujo
de datos y la ejecución especulativa. La ejecución
dinámica hace que el procesador sea más eficiente
manipulando datos en lugar de sólo procesar una lista de
instrucciones.
La forma cómo los programas de software
están escritos puede afectar el desempeño de un
procesador. Por ejemplo, el desempeño del software
será afectado adversamente si con frecuencia se requiere
suspender lo que se está haciendo y "saltar" o
"ramificarse" a otra parte en el programa. Retardos
también pueden ocurrir cuando el procesador no puede
procesar una nueva instrucción hasta completar la
instrucción. La ejecución dinámica permite
al procesador alterar y predecir el orden de las
instrucciones.
La Ejecución
Dinámica Consiste de: Predicción de Ramificaciones Múltiples
Predice el flujo del programa a través de
varias ramificaciones: mediante un algoritmo de
predicción de ramificaciones múltiples, el
procesador puede anticipar los saltos en el flujo de las
instrucciones. Éste predice dónde pueden
encontrarse las siguientes instrucciones en la memoria con una
increíble precisión del 90% o mayor. Esto es
posible porque mientras el procesador está buscando y
trayendo instrucciones, también busca las instrucciones
que están más adelante en el programa. Esta
técnica acelera el flujo de trabajo enviado al
procesador.
Analiza y ordena las instrucciones a ejecutar en una
sucesión óptima, independiente del orden original
en el programa: mediante el análisis del flujo de
datos, el procesador observa las instrucciones de software
decodificadas y decide si están listas para ser procesadas
o si dependen de otras instrucciones. Entonces el procesador
determina la sucesión óptima para el procesamiento
y ejecuta las instrucciones en la forma más
eficiente.
Aumenta la velocidad de ejecución observando
adelante del contador del programa y ejecutando las instrucciones
que posiblemente van a necesitarse. Cuando el procesador ejecuta
las instrucciones (hasta cinco a la vez), lo hace mediante la
"ejecución especulativa". Esto aprovecha la capacidad de
procesamiento superescalar del procesador Pentium II tanto como
es posible para aumentar el desempeño del software. Como
las instrucciones del software que se procesan con base en
predicción de ramificaciones, los resultados se guardan
como "resultados especulativos". Una vez que su estado final
puede determinarse, las instrucciones se regresan a su orden
propio y formalmente se les asigna un estado de
máquina.
Cartucho Single Edge
Contact (S.E.C) (Contacto de un Solo Canto)
¿Qué es
el cartucho de empaquetamiento S.E.C.?
El cartucho Single Edge Contact (S.E.C) [Contacto de un
Solo Canto] es el diseño innovador de empaquetamiento de
Intel que permite la entrega de niveles de desempeño
aún más altos a los sistemas
predominantes.
Utilizando esta tecnología, el núcleo y el
caché L2 están totalmente encerrados en un cartucho
de plástico y
metal. Estos subcomponentes están montados
superficialmente a un substrato en el interior del cartucho para
permitir la operación a alta frecuencia. La
tecnología del cartucho S.E.C. permite el uso de los
BSRAMs de alto desempeño y gran disponibilidad para el
caché L2 dedicado, haciendo posible el procesamiento de
alto desempeño a los precios predominantes. Esta
tecnología de cartucho también permite al
procesador Pentium II usar la misma arquitectura Dual Independent
Bus (Bus Dual Independiente) utilizada en el procesador Pentium
Pro.
El procesador Pentium II se conecta a una tarjeta madre
mediante un conector simple de borde en lugar de hacerlo mediante
las patillas múltiples utilizadas en los empaquetamientos
PGA existentes. Similarmente, el conector de la ranura 1
reemplaza al zócalo PGA utilizado en los sistemas
anteriores. Las versiones futuras del procesador Pentium II
también serán compatibles con el conector de la
ranura 1.
Aplicaciones del
cartucho S.E.C. de Intel
Intel se está moviendo hacia el diseño del
cartucho S.E.C. como la solución para los procesadores de
alto rendimiento de la siguiente década. El primer
cartucho S.E.C. está diseñado para desktops,
estaciones de trabajo y servidores de procesamiento sencillo y
dual. Posteriormente, Intel optimizará los diseños
del cartucho para estaciones de trabajo y servidores de
desempeño aún mayor y diseñará
soluciones
similares, altamente integradas para los sistemas de
computación móvil.
No es fácil encontrar, en el campo de la electrónica de consumo, un estándar
capaz de poner de acuerdo a los principales fabricantes de
CD-ROM,
vídeos VHS, laserdiscs y equipos musicales. La
tecnología DVD ha obrado el milagro, situándose en
una posición de privilegio para convertirse en el
estándar de almacenamiento digital del próximo
milenio.
Migrar de un sistema a otro, en cualquiera de los
eslabones de la compleja cadena que da lugar al hardware de un
ordenador, es uno de los procesos
más complicados a los que un avance tecnológico
debe enfrentarse.
En el caso de los compatibles PC, con cientos de
millones de máquinas
funcionando bajo miles de configuraciones distintas, en manos de
millones de usuarios con distintos niveles económicos, es
todavía más complejo.
A modo de ejemplo, tenemos el sistema de almacenamiento
que todos conocemos con el nombre de CD-ROM y que,
paradójicamente, si todas las previsiones se cumplen,
será sustituido por las nuevas unidades DVD-ROM, que
aquí vamos a tratar de analizar. Han sido necesarios
más de 10 años, cinco desde que se produjo la
espectacular bajada de precios de los lectores, para que el
CD-ROM se haya convertido en un elemento imprescindible en todos
los ordenadores. Ahora que casi todo el mundo se ha habituado a
utilizar este derivado de los clásicos CD musicales, un
nuevo formato amenaza con enterrarlo definitivamente. El proceso,
por supuesto, será muy lento; tendrán que pasar
unos cuantos años para que alcance el nivel de popularidad
de los CD, pero pocos dudan que acabará
convirtiéndose en el estándar digital del siglo
XXI.
Al contrario que otros sistemas similares, como es el
caso de los discos removibles, donde cada fabricante utiliza su
propio estándar – con la dificultad que esto implica a la
hora de implantarse en todos los ordenadores -, la
tecnología DVD no sólo unifica aquellos criterios
relacionados con el almacenamiento de datos informáticos,
sino que va mucho más allá, abarcando todos los
campos donde se utilice la imagen y el
sonido.
Todavía es muy pronto para predecir el impacto
que las siglas mágicas DVD provocarán en nuestras
vidas. Pero, si las previsiones de sus creadores se cumplen,
dentro de dos o tres años no existirán los
televisores, altavoces, vídeos, laserdiscs, cadenas
musicales, consolas, tarjetas gráficas, o lectores de
CD-ROM, tal como hoy los conocemos.
La especificación DVD – según algunos
fabricantes, Digital Vídeo Disc, según otros,
Digital Versatile Disc -, no es más que un nuevo intento
por unificar todos los estándares óptico –
digitales de almacenamiento, es decir, cualquier sistema de
grabación que almacene imágenes o sonido. DVD
abarca todos los campos actualmente existentes, por lo que, si
llega a implantarse, un mismo disco DVD podrá utilizarse
para almacenar películas, música, datos
informáticos, e incluso los juegos de consolas.
La gran ventaja del DVD, en relación a los
sistemas actuales, es su mayor velocidad de lectura – hasta 4
veces más que los reproductores CD tradicionales -, y su
gran capacidad de almacenamiento, que varía entre los 4.7
y los 17 Gigas, es decir, el tamaño aproximado de 25
CD-ROM. Todo ello, en un disco DVD que, externamente, es
exactamente igual que un CD tradicional. Esta elevada capacidad
permite, no sólo almacenar gran cantidad de
información, aplicable a todo tipo de enciclopedias,
programas o bases de datos,
sino también reproducir 133 minutos de vídeo con
calidad de estudio, sonido Dolby Surround AC-3 5.1, y 8 pistas
multilenguaje para reproducir el sonido en 8 idiomas, con
subtítulos en 32 idiomas. Estos minutos pueden convertirse
en varias horas, si se disminuye la calidad de la imagen hasta los
límites
actuales. Las más importantes compañías
electrónicas, los más influyentes fabricantes de
hardware y software, y las más sobresalientes
compañías cinematográficas y musicales
están apoyando fuertemente el proyecto.
No obstante, pese a todas estas características
tan espectaculares, la gran baza de la tecnología DVD
está todavía por desvelar: gracias a la
compatibilidad con los sistemas actuales, los lectores DVD-ROM
son capaces de leer los CD-ROM y CD musicales que actualmente
existen, por lo que el cambio de sistema será mucho
más llevadero, ya que podremos seguir utilizando los
cientos de millones de discos digitales existentes en el
mercado.
Tal como hemos visto, las siglas DVD se
implantarán en los más dispares medios de
almacenamiento. Para satisfacer todas las necesidades y
bolsillos, está previsto que se comercialicen tres
reproductores DVD independientes: DVD-Audio, DVD-Vídeo, y
DVD-ROM. En realidad, son el equivalente a las cadenas musicales,
los vídeos VHS o laserdisc, y el CD-ROM. Los lectores
DVD-Audio serán los más baratos, ya que sólo
podrán reproducir discos sonoros DVD. Los DVD-Vídeo
se conectarán al televisor, y se utilizarán para
visionar películas, con imagen de alta
calidad. Incluso es posible que la propia película venga
acompañada de la banda sonora completa, todo en un mismo
disco. Más de 50 películas han sido anunciadas para
este mes, y se han planeado más de 500 para final de
año, con una estimación de unos 8000 títulos
en el año 2000.
Los lectores más apetecibles son los conocidos
como DVD-ROM, ya que son capaces de reproducir CD-ROM, CD
musicales, discos DVD-ROM, discos de audio DVD y, bajo ciertas
condiciones que veremos a continuación, las mencionadas
películas DVD. En definitiva, los tres aparatos
señalados quedan condensados en uno
sólo.
Las primeras unidades DVD-ROM, fabricadas por Pioneer y
Hitachi, ya pueden encontrarse en Japón.
Para finales de año, aparecerán las unidades
grabables, que cerrarán el ciclo reproducción – grabación que todo
estándar óptico – digital debe
completar.
Pese a que los lectores DVD-Vídeo y DVD-Audio
son, a priori, muy interesantes, vamos a centrarnos en los
lectores DVD-ROM, más acordes con la temática de
nuestra revista. Pero,
antes de discutir sus posibilidades, vamos a conocer todas sus
características principales.
Los lectores DVD-ROM más básicos nos
permiten leer discos DVD-ROM – obviamente -, así como CD
musicales y CD-ROM, a una velocidad 8X, es decir, 1200 Ks/sg, y
un tiempo de acceso situado entre los 150 y 200 milisegundos.
Esta compatibilidad es posible, no sólo porque soporta el
estándar ISO 9660
utilizado por los CD-ROM, sino también porque los discos,
externamente, son iguales a los CD convencionales. Al contrario
que los CD-ROM, existen discos DVD de distinto tamaño.
Todos están formados por dos capas de sustratos de 0.6 mm,
que se unen para formar un sólo disco.
En primer lugar, tenemos los discos que podemos
considerar estándar (120 mm), de una cara, una capa, y una
capacidad de 4.7 Gigas, o 133 minutos de vídeo de alta
calidad, reproducido a una velocidad de 3.5 Megas. Puesto que un
CD-ROM sólo puede almacenar 650 Megas, este espacio es el
equivalente a 6 CD-ROM. Estos serán los discos utilizados
para almacenar películas.
Llegados este punto, hay que decir que los Gigas
ofrecidos por los fabricantes de unidades DVD, no se corresponden
exactamente con Gigas informáticos, ya que los primeros
utilizan múltiplos de 1000, mientras que en informática, el cambio de unidad se realiza
multiplicando o dividiendo por 1024. Así, los 4.7 Gigas de
esta primera clase de discos se corresponden con 4.38 Gigas
informáticos, mientras que 17 Gigas equivalen a 15.9 Gigas
reales. A pesar de ello, mantendremos durante todo el
artículo la primera nomenclatura, ya
que es la utilizada por los diferentes fabricantes.
Continuaremos con el segundo tipo de disco DVD. Hasta
ahora, hemos hablado de los discos de una cara, y una capa. Si se
almacena información en la segunda cara, entonces tenemos
un disco de dos caras y una capa, con 9.4 Gigas de capacidad.
También es posible añadir una segunda capa a
cualquiera de las dos caras. Esta doble capa utiliza un
método distinto al de los CD tradicionales, ya que se
implementa mediante resinas y distintos materiales
receptivos/reflectantes. Si la capa es de 120 mm, y dispone de
una sola cara, la cantidad almacenada es de 8.5 Gigas, o 17 Gigas
si dispone de dos caras. En el caso, también posible, de
que la capa disponga de un grosor de 80 mm, la capacidad se
sitúa entre los 2.6 y 5.3 Gigas de capacidad – simple o
doble cara -. Puede parecer un galimatías, pero
sólo se trata de distintos discos con distintas
capacidades
Para leer la información, el lector DVD-ROM
utiliza un láser rojo
con una longitud de onda situada entre los 630 y los 650
nanómetros, frente a los 780 nanómetros de los CD
convencionales. Otras diferencias, con respecto a la arquitectura
de los CD-ROM, está en el tamaño de las pistas y
los pits – marcas que
guardan la información -, ya que son más
pequeños, por lo que hay muchos más y,
consecuentemente, se almacena más
información.
Con estos primeros datos, podemos sacar las primeras
conclusiones. En primer lugar sobresalen, por encima de todo, sus
grandes ventajas: la compatibilidad CD y CD-ROM, su velocidad, y
la gran capacidad de almacenamiento, que varía entre los
1.4 y los 17 Gigas. Todas las aplicaciones que, por
definición, necesiten una gran cantidad de espacio, se
verán beneficiadas: bases de datos,
programas con secuencias de vídeo, recopilaciones,
enciclopedias, etc. Estas últimas podrán mejorar su
contenido, al añadir muchos más vídeos,
animaciones y sonidos. Igualmente, se podrán comercializar
las versiones dobladas de un programa en todos los idiomas, y en
un sólo disco. A pesar de todo, como cualquier
tecnología nueva, no está exenta de problemas. El
primero de ellos es la incompatibilidad con ciertos
estándares. En algunos casos, como puede ser el laserdisc,
es inevitable, ya que se trata de discos de diferentes
tamaños. Pero, a estas alturas, todavía no
está muy claro si las unidades DVD serán
compatibles Photo CD y CD-I. Los DVD-ROM tampoco pueden leer
CD-R, es decir, CD-ROM grabados con una grabadora de CD-ROM. De
forma recíproca, una grabadora CD-R no puede crear discos
DVD.
La compatibilidad CD-R es un tema tan importante que es
posible que quede solucionado en muy poco tiempo, incluso antes
de que los lectores DVD-ROM vean la luz en el mercado
europeo.
Un CD-ROM grabado no es reconocido por un lector
DVD-ROM, debido a que utiliza un láser con
una longitud de onda que es incapaz de detectar las marcas realizadas
en un CD-R. Esta limitación tecnológica
provocaría que millones de CD-R grabados con valiosa
información quedasen inutilizados, por lo que ya se han
propuesto distintas medidas para superarlo. En primer lugar, los
fabricantes de CD-ROM grabables están trabajando en un
nuevo formato de disco llamado CD-R 2, que permitirá a las
grabadoras actuales crear CD-R que pueden ser leídos en
las unidades DVD-ROM. Para reconocer los discos ya grabados en el
formato CD-R 1, se barajan distintas soluciones.
Samsung ha anunciado que sus lectores DVD dispondrán de
unas lentes holográficas que reconocerán los CD-R.
Los reproductores de Sony irán equipados con dos lasers,
uno para leer DVD-ROM, y otro para los CD y CD-R. Philips
también asegura su compatibilidad con los discos grabados.
En definitiva, parece ser que este tema quedará
solucionado a lo largo del año.
Otra de las dificultades tiene que ver con la reproducción de películas en el
ordenador. El estándar utilizado por el sistema
DVD-Vídeo es el formato MPEG-2, a una velocidad de 24 fps
(cuadros por segundo). El problema es que ni siquiera los
ordenadores más potentes son capaces de soportar semejante
flujo de datos por segundo.
En la actualidad, los ordenadores equipados con la
tarjeta apropiada (adquirida en el último año)
pueden reproducir vídeo MPEG-1, que dispone de una calidad
inferior al mencionado formato MPEG-2. Para solucionar esto,
existen distintos enfoques, tal como se explica en uno de los
recuadros adjuntos.
Todo se reduce a comercializar tarjetas gráficas
compatibles MPEG-2, o incluir los chips necesarios en los propios
lectores de DVD-ROM.
Como podemos observar, los posibles obstáculos
van a poder ser solucionados en muy poco tiempo, por lo que las
posibilidades que se nos avecinan no pueden ser más
prometedoras, posibilidades que se verán reflejadas en las
actuales unidades que están a punto de ser
comercializadas.
El software, presente
y futuro
Gracias a su compatibilidad con los sistemas actuales,
los lectores de DVD-ROM nacen con decenas de miles de
títulos a sus espaldas, tanto en el apartado musical, como
en el informático. Además, aprovechando que soporta
el formato MPEG-1, también pueden utilizarse para ver las
cientos de películas existentes en formato
Vídeo-CD.
Lo más interesante de todo, se centra en
comprobar sus posibilidades como sistema de almacenamiento
independiente, es decir, utilizando discos DVD-ROM. De momento,
los títulos comercializados no son excesivos, aunque se
espera que una gran cantidad de DVD-ROM se publiquen a lo largo
del año. En un principio, los títulos más
abundantes serán las películas y las recopilaciones
de programas. En el primer caso, ya se han puesto a la venta
varios títulos (en EE.UU. y Japón),
como "Blade Runner", "Eraser", "Batman Forever" o "Entrevista con
el Vampiro". Para primeros de marzo, han sido anunciados
más de 100 títulos, que superarán los 500 a
finales de año. En el caso de las aplicaciones en DVD-ROM,
el proceso es algo más lento, pero casi la mitad de los
distribuidores de software han anunciado que publicarán
programas en formato DVD-ROM. Algunos títulos ya
presentados son «Silent Steel», de Tsunami Media, y
«PhoneDisc PowerFinger USA I», de Digital Directory.
Este último es nada menos que la guía
telefónica de Estados Unidos,
en donde se guardan más de 100 millones de números
de teléfonos, a los que se puede acceder por nombre,
dirección, e incluso distancias. Por ejemplo, es posible
localizar las tiendas de informática que se encuentran en
un radio de 5 Km. de
un determinado lugar. El programa original ocupaba 6 CD-ROM, que
ahora pueden agruparse en un sólo DVD-ROM con 3.7 Gigas, y
sobra espacio para ampliar la base de datos de
telefónica.
Los discos DVD-ROM no se pueden grabar, pero a finales
de año esto va a cambiar, con la entrada en escena de las
grabadoras DVD, en dos versiones diferentes. Las grabadoras DVD-R
serán el equivalente a las grabadoras CD-R actuales, es
decir, mecanismos "write once" que permiten escribir en un disco
DVD en blanco una sola vez. Los discos dispondrán de una
capacidad cercana a los 3 Gigas, aunque se acercarán a los
4.7, para equipararse al formato DVD-Vídeo. Así,
las grabadoras DVD-RAM. Son discos DVD que pueden borrarse y
escribirse múltiples veces. Su capacidad es de 2,6
Gigas.
MPEG-2: EL NUEVO
ESTÁNDAR DE VÍDEO
La tecnología DVD utiliza el formato MPEG-2 para
reproducir vídeo digital. La primera consecuencia
lógica de esta decisión, es que será
necesario disponer de una tarjeta gráfica compatible
MPEG-2 para visionar películas almacenadas en formato DVD,
en un ordenador. El problema es que ningún ordenador
actual, ni siquiera los Pentium Pro más potentes, son
capaces de reproducir vídeo MPEG-2, y las tarjetas MPEG-2
son demasiado caras o están poco extendidas en el
mercado.
Las placas gráficas actuales reproducen
vídeo MPEG-1, ya sea mediante hardware o software, pero no
pueden ir más allá. Antes de conocer las soluciones que
los distintos fabricantes tienen pensado aportar, vamos a
descubrir las características principales que encierra el
sistema MPEG-2.
Es un hecho conocido por todos, que el almacenamiento
digital de imágenes en movimiento necesita una gran
cantidad de espacio. Por ejemplo, una sola película de
hora y media de duración con unas mínimas
garantías de calidad, bajo una resolución de
640×480 y color de 16 bits,
puede utilizar varios CD-ROM. La única solución
viable, si se quiere reducir este espacio a uno o dos CD, es
comprimir el vídeo. Así nacieron los conocidos
formatos de compresión AVI y QuickTime. No obstante, la
compresión de vídeo trae consigo dos desventajas:
la calidad de la imagen es mucho menor, y, además, se
necesita un hardware relativamente elevado para descomprimir las
imágenes en tiempo real, mientras se
reproducen.
El estándar MPEG es otro más de estos
sistemas de compresión, solo que mucho más
avanzado. La calidad de imagen se acerca a la del vídeo no
comprimido, pero se necesita un hardware muy potente – es decir,
una tarjeta de vídeo muy rápida, y un procesador
muy veloz -, para poder reproducirlo. Con la tecnología
actual, es posible reproducir vídeo MPEG-1 mediante
software, en un Pentium con una tarjeta medianamente
rápida. Sin embargo, el nuevo protocolo MPEG-2,
utilizado por los reproductores DVD-Vídeo, es mucho
más exigente.
El formato MPEG-2 está basado en el protocolo
ISO/IEC 13818.
La especificación DVD toma sólo algunas de sus
reglas, para reproducir vídeo de alta calidad,
según el estándar NTCS (720×640), a 24 fps (cuadros
por segundo).
En realidad, éste es el estándar DVD de
máxima calidad, ya que la propia especificación es
compatible AVI, QuickTime, MPEG-1 y Vídeo CD, en donde la
resolución es más o menos la mitad, es decir,
vendría a ser: 352×240.
Por lo tanto, para reproducir una película DVD en
un ordenador, será necesario disponer, no sólo de
un decodificador MPEG-2 para las imágenes, sino
también un decodificador Dolby para el sonido.
Las soluciones previstas para solucionar esto, son muy
variadas. Algunos fabricantes adaptarán sus tarjetas
gráficas al formato MPEG-2. Precisamente, los nuevos
procesadores MMX pueden jugar un papel esencial
en este apartado, ya que la aceleración multimedia que
aportan es ideal para este tipo de procesos. Otra solución
consiste en comercializar placas independientes, que incorporen
los chips necesarios para reproducir vídeo DVD.
Finalmente, la propuesta más lógica apuesta por
incluir los mencionados chips en los propios reproductores
DVD-ROM, como ya han confirmado algunas empresas. Esto
encarecerá un poco el precio de la unidad, pero
asegurará la total compatibilidad con los miles de
títulos cinematográficos que comenzarán a
comercializarse en el segundo cuatrimestre de 1997.
CÓDIGOS
REGIONALES: LA PRIMERA POLÉMICA
Una de las primeras discusiones que se han entablado,
relacionadas con las unidades DVD, es la más que
previsible implantación de códigos regionales que
impedirán que ciertos discos DVD puedan leerse en lectores
DVD adquiridos en zonas regionales distintas a la zona de venta
del disco.
Afortunadamente, no serán utilizados en los
discos DVD-ROM, ya que sólo afectan a las películas
DVD.
El código regional no es más que un byte
de información, que llevarán implantados algunos
discos DVD. Cada reproductor DVD tendrá su propio
código regional, por lo que, si encuentra un byte que no
se corresponde con el suyo, no leerá el disco. Esta medida
de protección ha sido impuesta por las
compañías cinematográficas, ya que las
películas no se estrenan simultáneamente en todo el
mundo. Puesto que es una protección opcional, sólo
los estrenos llevarán este código. En un principio,
parece ser que las zonas geográficas serán las
siguientes, aunque pueden variar:
Norteamérica (Estados Unidos y
Canadá).
Japón.
Europa, Australia y Nueva Zelanda.
Sudamérica y México.
Asia (excepto China y
Japón)
y Africa.
China.
Como no podía ser de otra forma, hecha la
ley, hecha la
trampa, y no ha faltado tiempo para extenderse el rumor de que
algunas compañías asiáticas ya disponen de
chips que anulan la protección. Incluso se habla de la
posible comercialización de reproductores capaces
de leer DVD con cualquier código regional.
La información de video es provista en una serie
de imágenes ó "cuadros" y el efecto del movimiento
es llevado a cabo a través de cambios pequeños y
continuos en los cuadros. Debido a que la velocidad de estas
imágenes es de 30 cuadros por segundo, los cambios
continuos entre cuadros darán la sensación al ojo
humano de movimiento natural. Las imágenes de video
están compuestas de información en el dominio del
espacio y el tiempo. La información en el dominio del
espacio es provista en cada cuadro, y la información en el
dominio del tiempo es provista por imágenes que cambian en
el tiempo (por ejemplo, las diferencias entre cuadros). Puesto
que los cambios entre cuadros colindantes son diminutos, los
objetos aparentan moverse suavemente. En los sistemas de video
digital, cada cuadro es muestreado en unidades de pixeles
ó elementos de imagen. El valor de luminancia de cada
pixel es cuantificado con ocho bits por pixel para el caso de
imágenes blanco y negro. En el caso de imágenes de
color, cada pixel
mantiene la información de color asociada; por lo tanto,
los tres elementos de la información de luminancia
designados como rojo, verde y azul, son cuantificados a ocho
bits. La información de video compuesta de esta manera
posee una cantidad tremenda de información; por lo que,
para transmisión o almacenamiento, se requiere de la
compresión (o codificación) de la imagen. La
técnica de compresión de video consiste de tres
pasos fundamentalmente, primero el preprocesamiento de las
diferentes fuentes de
video de entrada (señales de TV, señales de
televisión de alta definición HDTV,
señales de videograbadoras VHS, BETA, S-VHS, etc.), paso
en el cual se realiza el filtrado de la señal de entrada
para remover componentes no útiles y el ruido que
pudiera haber en esta. El segundo paso es la conversión de
la señal a un formato intermedio común (CIF), y por
último el paso de la compresión. Las
imágenes comprimidas son transmitidas a través de
la línea de transmisión digital y se hacen llegar
al receptor donde son reconvertidas al formato común CIF y
son desplegadas después de haber pasado por la etapa de
postprocesamiento. Mediante la compresión de la imagen se
elimina información redundante, principalmente la
información redundante en el dominio de espacio y del
tiempo. En general, las redundancias en el dominio del espacio
son debidas a las pequeñas diferencias entre pixeles
contiguos de un cuadrado, y aquellas dadas en el dominio del
tiempo son debidas a los pequeños cambios dados en cuadros
contiguos causados por el movimiento de un objeto. El
método para eliminar las redundancias en el dominio del
espacio es llamado codificación intracuadros, la cual
puede ser dividida en codificación por predicción,
codificación de la transformada y codificación de
la subbanda. En el otro extremo, las redundancias en el dominio
del tiempo pueden ser eliminadas mediante el método de
codificación de intercuadros, que también incluye
los métodos de
compensación/estimación del movimiento, el cual
compensa el movimiento a través de la estimación
del mismo.
El Estándar
MPEG (Grupo de Expertos en Imágenes en movimiento).
El estándar MPEG especifica la
representación codificada de video para medios de
almacenamiento digital y especifica el proceso de
decodificación. La representación soporta la
velocidad normal de reproducción así como también
la función especial de acceso aleatorio,
reproducción rápida, reproducción hacia
atrás normal, procedimientos de
pausa y congelamiento de imagen. Este estándar
internacional es compatible con los formatos de televisión
de 525 y 625 líneas y provee la facilidad de
utilización con monitores de
computadoras personales y estaciones de trabajo. Este
estándar internacional es aplicable primeramente a los
medios de almacenamiento digital que soporten una velocidad de
transmisión de más de 1.5 Mbps tales como el
Compact Disc, cintas digitales de audio y discos duros
magnéticos. El almacenamiento digital puede ser conectado
directamente al decodificador o a través de vías de
comunicación como lo son los bus, LANs o
enlaces de telecomunicaciones. Este estándar
internacional esta destinado a formatos de video no interlazado
de 288 líneas de 352 pixeles aproximadamente y con
velocidades de imagen de alrededor de 24 a 30 Hz.
Este estándar especifica la representación
codificada de audio de alta calidad para medios de almacenamiento
y el método para la decodificación de
señales de audio de alta calidad. Es compatible con los
formatos corrientes (Compact disc y cinta digital de audio) para
el almacenamiento y reproducción de audio. Esta
representación soporta velocidades normales de
reproducción. Este estándar esta hecho para
aplicaciones a medios de almacenamiento digitales a una velocidad
total de 1.5 mbps para las cadenas de audio y video, como el CD,
DAT y discos duros
magnéticos. El medio de almacenamiento digital puede ser
conectado directamente al decodificador, ó vía otro
medio tal como líneas de comunicación y la capa de
sistemas MPEG. Este estándar fue creado para velocidades
de muestreo de 32
khz, 44.1 khz, 48 khz y 16 bit PCM entrada/salida al
codificador/decodificador.
Autor:
Douglas
Zambrano
dzambranorodriguez2001[arroba]yahoo.com