Escalabilidad de los microprocesadores

Escalabilidad de los
microprocesadores

Escalabilidad
Es un término usado en tecnología para referirse a la
propiedad de aumentar la capacidad de trabajo o de
tamaño de un sistema sin comprometer su
funcionamiento y calidad normales.
Cuando un sistema tiene esta propiedad, se le refiere
comúnmente como "sistema escalable".

Tipos de Escalabilidad
Hay dos tipos de escalabilidad:
• Escalabilidad vertical, que se refiere a
actualizaciones o modernización de componentes
existentes.
• Escalabilidad horizontal, que se refiere a aumentar
el número de componentes.

Escalabilidad vertical

Escalamiento vertical
Se agregan nuevas características a un
procesador, de tal manera de mejorar su
desempeño.
Así se tiene, por ejemplo:
Microprocesadores de Intel

1971 - Intel 4004
• Fue el primer microprocesador del mundo,
creado en un simple chip y desarrollado por
Intel. Era un CPU de 4 bits y también fue el
primero disponible comercialmente.
• Velocidad de reloj de 740 KHz.
• Instrucciones de 8 bits de ancho.

1972 - Intel 8008
• Emplea direcciones de 14 bits.
• Tiene un bus compartido de datos y direcciones de 8
bits.
• Puede acceder a 8 puertos de entrada y 24 de salida.
• Reloj interno de 500 KHz.

1985 – Intel 80386
• Frecuencia de reloj de 16 MHz.
• Arquitectura de 32 bits
• capacidad para multitarea y una unidad de traslación
de páginas

1995 – Intel Pentium Pro
• Arquitectura de 32 bits
• Se usó en servidores y los programas de aplicaciones
para estaciones de trabajo (de redes)
• A menudo era más lento que un Pentium cuando
ejecutaba código o sistemas operativos de 16 bits.

1997 – Intel Pentium 2
• Ejecución de código de 16 bits
• Los usuarios de PC pueden capturar, revisar y
compartir fotografías digitales con amigos y familia
vía Internet
• Internet se convierte en algo cotidiano

1999 – Intel Pentium 3
• Fue diseñado para reforzar el área del desempeño en
el Internet.
• Bus de datos de 100 a 133 MHz
• El procesador se integra con 9,5 millones de
transistores.

2000 – Intel Pentium 4
• Es el primero con un diseño completamente nuevo
desde el Pentium Pro.
• Es un microprocesador de séptima generación.
• Frecuencia de reloj de 1.3 a 1.5 GHz.

2006 – Intel Core Duo
• Intel lanzó ésta gama de procesadores de doble
núcleo.
• La microarquitectura Core provee etapas de
decodificación, unidades de ejecución, caché y buses
más eficientes, reduciendo el consumo de energía,
mientras se incrementa la capacidad de
procesamiento.
• Frecuencia de 1.06 a 2.50 GHz.

2009 – Intel Core i7
• Son los primeros procesadores que usan la
microarquitectura Nehalem de Intel y es el sucesor
de la familia Intel Core 2.
• Memoria de tres canales (ancho de datos de 192
bits)
• Se volvió a usar frecuencias altas, aunque a
contrapartida los consumos se dispararon.
• Frecuencia de 2.66 a 3.33 GHz

Características PC orig. XT AT 386
Fecha de Lanzamiento. 12/Ago/81 08/Mar/83 14/Ago/84
Microprocesador. 8088 8088 80286 80387DX
Memoria MB 0.032 0.640 4 32
Número de slots 5 - 8b 8 - 8b 8 - (8,16)b 8-(8,16,32)
U. Disco flexible. Capacidad 160 KB. (2) 360, 720 (2) 1.2, 1.44 (2) 1.2, 1.44
U. Disco flexible. Tamaño 5.25” 5.25”, 3.5” 5.25”, 3.5” 5.25”, 3.5”
U. Disco Duro, Capacidad 20 MB 80 MB. 200
Velocidad MHz. 4.77 8 6- 16 16 - 33
Potencia de la Fuente W. 65 135 200 200
Modo de Video. MDA CGA EGA, VGA VGA - SVGA
Tipo de BUS ISA - 8b ISA - 8b ISA - 16b ISA - EISA
Coprocesador matemático 8087 80287 80387
- - -

Escalabilidad horizontal

Escalamiento horizontal
Quiere decir que se agregan más nodos a un sistema.
1. Agregar mas núcleos a un procesador.
2. Agregar una nueva computadora a un programa de
aplicación para espejo.
3. Agregar a un sistema de procesamiento de
base de datos, un mayor almacenamiento.

Tipos de Lenguaje Ensamblador

Tipos de Lenguajes ensambladores
• Ensambladores Cruzados
• Ensamblador de una fase
• Ensamblador de dos fases
• Ensambladores Residentes
• Macroensambladores
• Micro ensambladores

Ensambladores cruzados
Se denominan así los ensambladores que se utilizan
en una computadora que posee un procesador
diferente al que tendrán las computadoras donde va
a ejecutarse el programa objeto producido.
El empleo de este tipo de traductores permite
aprovechar el soporte de medios físicos (discos,
impresoras, pantallas, etc.), y de programación que
ofrecen las máquinas potentes para desarrollar
programas que luego los van a ejecutar en sistemas
muy especializados en determinados tipos de tareas.

Ensambladores de una fase
Estos ensambladores leen una línea del programa
fuente y la traducen directamente para producir una
instrucción en lenguaje máquina o la ejecuta si se
trata solo de una pseudoinstruccion. También va
construyendo la tabla de símbolos a medida que van
apareciendo las definiciones de variables, etiquetas,
etc.

Debido a su forma de traducción, estos
ensambladores obligan a definir los símbolos antes
de ser empleados para que cuando aparezca una
referencia a un determinado símbolo en una
instrucción, se conozca la dirección de dicho símbolo
y se pueda traducir de forma correcta. Estos
ensambladores son sencillos baratos y ocupan poco
espacio.

Ensambladores de dos fases
Los ensambladores de dos fases se denominan
así debido a que realizan la traducción en dos
etapas. En la primera fase, leen el programa
fuente y construyen una tabla de símbolos.
De esta manera, en la segunda fase vuelven a leer
el programa fuente y pueden ir traduciendo
totalmente, puesto que conocen la totalidad de
símbolos utilizados y las posiciones que se les ha
asignado.
Estos ensambladores son los mas utilizados en la
actualidad, como ejemplo tenemos los
ensambladores del 8086.

Ensambladores residentes
Son aquellos que permanecen en la memoria
principal de la computadora y cargan, para su
ejecución al programa objeto producido. Este
tipo de ensamblador tiene la ventaja de que
se puede comprobar inmediatamente el
programa sin necesidad de transportarlo de
un lugar a otro, como se hace en cross
assembler, y sin necesidad de programas
simuladores.

Sin embargo, puede presentar problemas de
espacio de memoria, ya que el traductor
ocupa espacio que no puede ser utilizado por
el programador.
Asimismo, también ocupara memoria el
programa fuente y el programa objeto.
Esto obliga a tener un espacio de memoria
relativamente grande.

Macroensambladores
Son ensambladores que permiten el uso de
macroinstrucciones (macros). Debido a su potencia,
normalmente son programa robustos que no
permanecen en memoria una vez generado el
programa objeto. Puede variar la complejidad de
los mismos dependiendo de las posibilidades de
definición y manipulación de las
macroinstrucciones, pero normalmente son
programas bastantes complejos, por lo que suelen
ser ensambladores residentes.

Macroensamblador de microsoft
Dependiendo de la versión, este ensamblador es capaz de
soportar el juego de instrucciones de distintos tipos de
microprocesadores Intel de la serie 80xx/80x86. En su
versión 4.0 este soporta desde el 8086 al 80286 y los
coprocesadores 8087 y 80287. Requiere 128 KB de
memoria y sistema operativo MS-DOS v2.0 o superior.
Trabaja con un archivo de código fuente creado a partir
de un editor y grabado en formato ASCII. Este archivo es
usado para el proceso de ensamble y generación de
código objeto. Posteriormente, y con un enlazador, es
creado el código ejecutable en formato .EXE.

Microensambladores
Generalmente, los procesadores utilizados en
las computadoras tienen un repertorio fijo de
instrucciones es decir, que el interprete de las
mismas interpreta de igual forma un
determinado código de operación.
El programa que indica al interprete de
instrucciones de la CPU como debe actuar se
denomina microprograma. El programa que
ayuda a realizar este microprograma se llama
micro ensamblador.

Clasificación de las memorias
Por su construcción
• ROM (Read Only memory)
• RAM (Random access memory

Memoria de sólo lectura (ROM)
La ROM es un chip que sólo puede ser leído.
Ya que las instrucciones y los datos están
grabados permanentemente en este chip, los
datos no pueden ser alterados.
Por ejemplo, el (BIOS) maneja los dispositivos
de entrada/salida, como un controlador de
disco duro y las rutinas de inicialización.

Clasificación de Memoria ROM
ROM
PROM. (Memoria programable de solo
lectura).
EPROM. (Memoria de solo lectura
programable y borrable).
EEPROM. (Memoria de solo lectura
programable y borrable
eléctricamente).

Memoria PROM (ROM Programable)
Es una memoria digital donde el valor de cada bit
depende del estado de un fusible, que puede ser
quemado una sola vez. Por esto la memoria puede
ser programada (pueden ser escritos los datos) una
sola vez a través de un dispositivo especial, un
programador PROM. Estas memorias son utilizadas
para grabar datos permanentes en cantidades
menores a las ROM’s, o cuando los datos deben
cambiar en muchos o todos los casos.

Memoria EPROM (ROM Programable
Borrable)
Está formada por celdas de "transistores de puerta
flotante”. Se programan mediante un dispositivo
electrónico que proporciona voltajes superiores a
los normalmente utilizados en los circuitos
electrónicos. Las celdas que reciben carga se leen
entonces como un 0.
Una vez programada, una EPROM se puede borrar
solamente mediante exposición a una fuerte luz
ultravioleta.

Memoria EEPROM (ROM Programable
y Borrable Eléctricamente)
Es un tipo de memoria ROM que puede ser
programada, borrada y reprogramada
eléctricamente, a diferencia de la EPROM que ha
de borrarse mediante un aparato que emite rayos
ultravioletas. Son memorias no volátiles.
Aunque una EEPROM puede ser leída un número
ilimitado de veces, sólo puede ser borrada y
reprogramada entre 100.000 y un millón de veces.

Memoria Flash
• Es una forma evolucionada de la memoria
EEPROM que permite que múltiples posiciones
de memoria sean escritas o borradas en una
misma operación de programación mediante
impulsos eléctricos, frente a las anteriores que
sólo permite escribir o borrar una única celda
cada vez.
• Por ello, flash permite funcionar a velocidades
muy superiores cuando los sistemas emplean
lectura y escritura en diferentes puntos de esta
memoria al mismo tiempo.

Memoria RAM

Memoria de acceso aleatorio RAM
La memoria principal o RAM es donde la
computadora guarda los datos que está utilizando
en el momento presente.
Se llama de acceso aleatorio porque el procesador
accede a la información que está en la memoria en
cualquier punto sin tener que acceder a la
información anterior y posterior.
Es la memoria que se actualiza constantemente
mientras la computadora está en uso y que pierde
sus datos cuando la computadora se apaga

• Las posiciones de memoria están organizadas
en filas y en columnas.
• Cuando se quiere acceder a la RAM se debe
empezar especificando la fila, después la
columna y por último se debe indicar si se
desea escribir o leer en esa posición.

En ese momento la RAM coloca los datos de esa
posición en la salida, si el acceso es de lectura o
almacena en la posición seleccionada, si el
acceso es de escritura.
Cada celda de la RAM tiene una ubicación o
nombre en una nomenclatura aceptada por la
comunidad científica, se le llama dirección.

RAM
Tipos básicos de Memoria RAM
DRAM. (Memoria dinámica de acceso
aleatorio).
SRAM. (Memoria estática de acceso
aleatorio.

Memoria DRAM
(Dynamic Random Access Memory)
• En una Memoria dinámica DRAM la lectura es
destructiva, es decir que la información se
pierde al leerla, para evitarlo hay que
restaurar la información contenida en sus
celdas, operación denominada refresco.
• Esta construida mediante condensadores que
son capaces de almacenar un bit de
información.

• Lamentablemente los condensadores sufren de
fugas lo que hace que la memoria DRAM necesite
refrescarse cada cierto tiempo.
• La memoria DRAM es más lenta que la memoria
SRAM
• Es mucho más barata de fabricar y por ello es el
tipo de memoria RAM más comúnmente utilizada
como memoria principal.

SRAM
(Static Random Access Memory)
Una Memoria estática SRAM mantiene su
contenido mientras esté alimentada.
Es un tipo de memoria más rápida y fiable que
las DRAM.

Los chips de RAM estática tienen tiempos de acceso
del orden de 10 a 30 nanosegundos, mientras que
las RAM dinámicas están por encima de 30
nanosegundos.
Las SRAM no precisan de circuitería de refresco
como sucede con la DRAM, pero precisan más
espacio y usan mas energía.
La SRAM, debido a su alta velocidad, es usada como
memoria caché.

SRAM
DRAM

Unidades de Entrada / Salida

D
Aparatos o dispositivos
auxiliares e
independientes
conectados a un bus.

D
Introducir a la
computadora los dato
para que esta nos ayude
a la resolución de
problemas y por
consiguiente obtener el
resultado de dichas
operaciones

D
La computadora necesita de entradas para poder
generar salidas y éstas se dan a través de dos tipos de
dispositivos periféricos:
Dispositivos de
Entrada
Salida

D
Estos dispositivos permiten
al usuario del
computador introducir
datos, comandos y
programas en el CPU.

D
Estos dispositivos
permiten al usuario ver
los resultados de los
cálculos o de las
manipulaciones de datos
de la computadora

D
Pueden establecer el
flujo de información en
ambos sentidos: desde
el exterior al interior de
la computadora o
viceversa.

D
o Mouse
o Micrófono
o Cámaras
o Teclado
o Scanner
o Impresora
o Bocinas
o Pantalla
o USB-memorias
o Proyector
o Modem

Cuando se introduce información en la computadora,
esta información pasará por algún registro del CPU, pero
su destino final será la memoria principal de la
computadora, que sí es un elemento cuyo principal
cometido es almacenar información.

D
En las operaciones de
salida de información
ocurre lo mismo: la
información pasará de
la memoria principal a
algún registro del
CPU, y desde ahí irá
hacia el exterior por
medio del periférico.

Gracias…