UF2.NF3 Processadors PDF

UNITAT FORMATIVA 2 NF3 MICROPROCESSADORS CFGM – Explotació de Sistemes Informàtics M1 – Instal·lació i manteniment d’equips i sistemes informàtics INS BAIX CAMP MICROPROCESSADORS O UNITAT CENTRAL DE PROCÉS (CPU)  Són el cervell de l’ordinador. També coneguts co...

UNITAT FORMATIVA 2 NF3 MICROPROCESSADORS CFGM – Explotació de Sistemes Informàtics M1 – Instal·lació i manteniment d’equips i sistemes informàtics INS BAIX CAMP MICROPROCESSADORS O UNITAT CENTRAL DE PROCÉS (CPU)  Són el cervell de l’ordinador. També coneguts com a processador o die.  Component més important de tot ordinador. Executa un programa que no és més que una seqüència d’instruccions.  Format per mil·lions de transistors. MICROPROCESSADORS  Les dues principals arquitectures de CPU són:  Reduced Instruction Set Computer (RISC)  Complex Instruction Set Computer (CISC)  RISC (Reduced Instruction Set Computer): Cada programa carregat a la RAM realitza moltíssimes instruccions per a qualsevol tasca, donat que la CPU no té més que instruccions primitives (sumar, restar, multiplicar i dividir).  CISC (Complex Instruction Set Computer): Cada programa carregat a la RAM disposa d’una sèrie d’instruccions complexes que executa la CPU i que allibera al programa de realitzar les tasques. Tot i així, és la pobre CPU qui fa tota aquesta feina mitjançant microinstruccions. MICROPROCESSADORS.PARTS  Parts:  Unitat de control És l’encarregada de rebre les instruccions de la RAM i decodificar-les  Unitat aritmètico-lògica És l’encarregada d’executar totes les operacions matemàtiques  Registres: Són les memòries més petites que hi ha dins d’una CPU tenen la capacitat de bits. MULTIPLICADORS DE RELLOTGE  Velocitat de funcionament mesurada en Ghz = accions que pot realitzar per segon.  Tenen dues velocitats:  Interna: la comercial que venen amb el CPU. (intervé multiplicador).  Externa: velocitat del bus de sistema FSB/QPI...  Això permet als fabricants disparar les velocitats de CPU.  El bus extern i l’intern han de ser múltiples:  Bus intern = bus extern * multiplicador.  Aquest multiplicador pot tocar-se des de l’opció corresponent de la BIOS  MICROPROCESSADORS  LGA (Intel) els pins estan a la placa  PGA (AMD) els pins estan al processador  MICROPROCESSADORS  Caracteristiques d’una cpu:  Unitat de coma flotant (FPU): Velocitat expressat en MFLOPS. Fa fraccions i altres operacions.  Memòria cau. Pot ser L1, L2 i L3 (L4 en alguns)  Nombre de bits: Primer a 8, avui a 64. Important paràmetre que marca el límit de potència del microprocessador.  Els 2 encapsulats actuals són:  LGA: sense pins.  PGA: amb pins. SISTEMES DE REFRIGERACIÓ.  Els components electrònics generen calor. Massa calor pot fer mal bé els components.  El ventilador fa el procés de refrigeració més eficient. CaseFan  El dissipador dissipa la calor del nucli de la CPU. El CPU Fan ventilador col·locat sobre el dissipador allunya la calor de la CPU. PROPIETATS D’UNA CPU  Tecnologia de fabricació (integració): És la mida que tenen els transistors que integren la CPU. Aquesta mida es mesura en nanòmetres (1 nanòmetre = 0’000000001m). La tecnologia actual de fabricació és de 14nm (nanòmetres) i fins i tot d’inferiors 10nm. Un 8086 és fabricava a 6000 nm.  Velocitat de la CPU.  Número de vies d’instruccions: Processos que es poden executar simultàniament al xip.  Gestió de vies: Permet que la CPU s’avanci a instruccions futures per aprofitar millor la potència.  Memòria caché (cau en català): És una memòria semblant a la RAM però més ràpida i de menys capacitat. Es troba dins l’encapsulat del processador. PROPIETATS D’UNA CPU  Coprocessador matemàtic  Memòria màxima que pot utilitzar el xip.  Tipus de sòcol(socket): Tipus de connector de la cpu a la placa base.  TPD:Eficiència energètica del processador. Són els Watts que consumeix  Número de nuclis: És la quantitat d’agrupacions formades per, ALU’s i Registres que hi ha dins l’encapsulat del processador. Un nucli és com un processador per si sol, però sense algun dels elements bàsics.  Tipus de caché L1,L2 i L3 (L4) PROPIETATS D’UNA CPU  Altres: Algunes característiques depenen o bé del fabricant o bé de la generació de processadors que s’anilitzi. Exemple:  Hyperthreading: Tecnologia d’Intel que permet simular dos nuclis lògics sobre un sol nucli físic.  Cool’n Quiet: Tecnologia d’AMD en els seus processadors de 64 bits que redueix la freqüència de la CPU segons les necessitats del sistema. Reduïnt consum i energia.  vPro: Tecnologia present en la gama alta d’Intel i que proporciona funcions de seguretat i productivitat. És com un antivirus a nivell de hardware que protegeix contra malware.  MMX: Conjunt d’instruccions especifiques per aplicacions multimedia.  XFR (eXtended Frequency Range): Tecnologia d’AMD en els seus processadors Ryzen que permet overclocking automàtic. EVOLUCIÓ MICROPROCESSADORS  1971: Intel crea el 4004.  1972: Intel crea el 8008 de 8 bits i 66 instruccions. Adreçament de 16KB.  1974: 8080 amb 64KB.  1978: 8086, bus de dades de 16 bits i 1MB de RAM. Competidors: ZX Spectrum o CPC Amstrad.  1979: IBM crea el primer PC i tria el 8088, semblant al 8086 amb bus intern de 16b i extern de 8b. EVOLUCIÓ MICROPROCESSADORS  1984: Apareix el PC-AT amb el 80286 desenvolupat el 82. Ck fins 16Mhz i bus adreces de 24 bits.  1985: 80386, amb dades i adreces de 32 bits. Ck de 20, 25 i 33 Mhz. 11’4MIPS.  SX: bus de dades de 16 bits (aprofiten el del 286)  DX: bus de dades de 32 bits  1989: 486DX amb 50Mhz de rellotge i fins 40’7MIPS.  1992: 486DX2 DE 56 MIPS a 66Mhz  1994: 486DX4 a 100Mhz EVOLUCIÓ MICROPROCESSADORS  Pentium (1994): 3,1 mil·lions de transistors Bus de dades de 64 bits. Dos mem. cau de 8KB, una per dades i l’altre per instruccions. Fins a 117MIPS a 66Mhz. Augmenten fins a 200Mhz.  Pentium MMX: Afegeix 57 noves instruccions per a millor rendiment d’aplicacions multimèdia. EVOLUCIÓ MICROPROCESSADORS  Pentium II (1998): Canvia el tipus d’encapsulat per un nou amb connector en format Slot  Predicció de bifurcació.  Memòries cau L1 de 32KB i L2 de 512KB.  Versió econòmica de PII fou el Celeron, sense memòria cau.  Velocitats de 233 fins a 450Mhz.  Pentium III: Noves funcions per millorar el rendiment.  70 noves instruccions SIMD  Mem cau L1 de 256 KB i L2 de 512KB a 2MB EVOLUCIÓ MICROPROCESSADORS  Pentium IV (2001):  Els primers anaven a 1’3, 1’4 i 1’5. Més endavant van arribar a 2Ghz en poc temps.  Arquitectura Intel totalment nova: NetBurst.  Tecnologia Hyper-threading a partir del 2003.  Diferents versions:  Northwood (2001)  Extreme edition (Set-2003)  Prescott (Feb-2004): Nova arquitectura que va donar problemes de sobreescalfament i van abandonar. EVOLUCIÓ MICROPROCESSADORS  Pentium D (2005):  2 processadors PIV de nucli presscott.  Tots ells treballen amb un tamany de paraula de 64 bits.  També s’anomenen Pentium Extreme Edition amb Hyperthreading.  Altres denominacions: Core 2 Duo, Core 2 extreme, etc...  Les diferències entre els diferents D radiquen en les mides de L2 (fins 4MB) i de les freqüències de rellotge.  Aparició 4 nuclis en un sol processador (2008) fins 3,3 GHz 65/45nm. (Intel core 2) EVOLUCIÓ MICROPROCESSADORS  Processadors Intel d'avui dia:  2009, Intel distribueix els seus processadors en i7 gama alta, i5 (gamma mitja) i3 (gama baixa), Atom gama més baixa. Al 2017 els i9 (gama molt alta)  1 Generació 2009: Nehalem i7 amb 731 milions de transistors, fins a 4 Ghz, 6 nuclis.  2 Generació 2011: Westmere 32nm  3 Generació 2012: Sandy Bridge (aparició socket 1155 i 2011)  4 Generació 2013: Haswell de 22nm (aparició socket 1150)  5 Generació 2014: Broadwell de 14 nanómetres (socket 1150)  6 Generació 2015: Skylake de 14 nm (socket 1151) fins a 10 nuclis  7 Generació 2016-17: Kaby Lake de 14 nm (socket 1151)  8 Generació 2018: Coffee Lake de 14nm (avançada 2017)  9 Generació 2019 finals: Comet Lake 14 nm nou socket  10 Generació inici 2020: Ice Lake promesos 10nm però 14. EVOLUCIÓ MICROPROCESSADORS  Processadors Intel d'avui dia:  11 Generació 2020 finals: Tiger Lake 10 nm.  12 Generació 2021: Alder Lake 10 nm (8nm)  13 Generació 2022: Raptor Lake 7nm (10nm) PROCESSADORS AMD  K5: Primera competència dels Pentium d’Intel de 75 fins a 166 MHz.  K6: Superació dels PII i els PRO. De 166 a 300Mhz.  K6-II: Incorpora nou joc d’instruccions 3D-Now. De 266, 300 i 333Mhz.  K6-III 3DNow: Nou disseny de cau de tres nivells (el tercer a la placa). De 400 a 450 Mhz.  Athlon: També fou anomenat K7 en la seva primera versió Thunderbird.  Athlon XP: (Palomino): Tecnologies Cool’n Quiet, Hypertransport.  Athlon 64 el primer processador adaptat a les aplicacions de 64 bits. PROCESSADORS AMD  Athlon 64 X2: doble nucli per a professionals amb altes exigències.  Athlon 64 FX per aplicacions multimèdia. també disponible en doble nucli.  Sempron: Apareix 2004. Versions per els sockets (AM3, AM2, 939…). 2016 encara es ven a les botigues com gama molt baixa.  Phenom (2008) Proces de fabricació de 65nm. 2MB de cache L3(Compartida pels 4 nuclis). 512KB de cache L2  Athlon II (gama baixa) (2009-2015) (AM3, AM2+, FM1, FM2)  Opteron (2007) (servidor) (90/28nm) PROCESSADORS AMD  Els ultims anys (des de 2012 les cpu de amd s’anomenen APU (accelerated processing unit) i estan més pensades per portàtils)  AMD FX de 4, 6 i 8 nuclis (socket AM3)  AMD sèrie A (tipus APU sobretaula). Ex A10 amb 12 nuclis ( 4 CPU+8 GPU)  AMD 2015 Kaveri/Carrizo (APU portàtil) (5 i 6 generació del socket FM2+) (28nm) (freqüència memòria 2133Mhz)  AMD 2016 Bristol Ridge (APU portàtil) (7 generació)(FM2+) (28nm) (gama alta FX A10 i A12) (freqüència memòria 2400Mhz)  AMD 2017 Summit Ridge (Ryzen) (fins a 8 nuclis, 16 fils, 14nm). S’organitzen en:  Ryzen 9 equivalent al i9 no apareix en les primeres arquitectures ZEN  Ryzen 7 equivalent i7 si porten X al nom vol dir que tenen XFR (extrem frecuency)  Ryzen 5 equivalent i5  Ryzen 3 equivalent i3 PROCESSADORS AMD- ACTUALITAT  AMD Ryzen primera generació socket AM4 i fins a 4.2 Ghz (ZEN)  AMD Ryzen segona generació 2018 12 nm. (ZEN +)  AMD Ryzen tercera generació 2019 7nm (ZEN 2)  AMD finals 2020 Ryzen quarta generació (ZEN 2, bàsicament per portàtils)  AMD 2021 Ryzen cinquena generació (ZEN 3)  (Threadripper es l’equivalent a un i9 intel)  AMD finals 2022 Ryzen 7000 (Arquitectura ZEN 4) LA POTENCIA DE LES CPU  Les tope de gama https://www.cpubenchmark.net/high_end_cpus.ht ml  Les que tenen els mobils: https://www.cpubenchmark.net/cross- platform.html ELS NÚMEROS DE LES CPU INTEL