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jueves, 10 de mayo de 2012

Arquitectura de Microprocesadores

Arquitectura de microprocesadores

Entre los técnicos a veces se produce confusión sobre los microprocesadores y su arquitectura en cuanto si son de 32 o 64 bits.

Sucede que desde el punto de vista de su estructura funcional, debemos considerar por separado un conjunto  de tres aspectos diferenciados:

El ancho del bus de datos, con el cual se comunicará con el resto del sistema conectándose a través de lo que conocemos como Bus Frontal ( Front Side Bus o FSB). El ancho de los registros internos del microprocesador, usados para el almacenamiento temporario de datos. El conjunto de instrucciones ejecutables que soporta. La arquitectura de los registros internos condiciona el tipo de instrucciones que soportará el micro. Si sus registros tienen un ancho de 32 bits, procesará instruccions de ese mismo ancho.

Como usted puede ver en en gráfico, algunos procesadores se comunican con el exterior a través de un ancho de 64 bits, pero sus registros internos son de 32 bits y procsan instrucciones de 32 bits.

Cuando consideramos la arquitectura de la motherboard, el ancho del bus de datos es el factor principal a considerar porque condiciona el ancho del bus que debe tener el microprocesaor y determinará la cantidad de bits que se puden trasladar hacia adentro o fuera del micro en un ciclo del  cronómetro/reloj del sistema.

Si usted observa la figura, puede ver que se ha evolucionado desde arquitecturas de 8, 16, 32 y 64 bits. Considerando este factor, históricamente las computadoras se diferenciaron en
  • Sistemas XT, que trabajan con 8 bits y estaban basadas en procesadores 8088 y slots de expansión de tipo ISA de 8 bits. XT hacía referencia a tecnología extendida ( eXtended Technology).
  • Sistemas AT basados en 16, 32 y 64 bits, con procesadores 8086, 286, 386, 486, Cyrix, Pentium, Celeron, AMD, etc. Involucra a todos losprocesadores actuales. Los slots de expansión iniciales se basaron en ISA, como ISA 16 bis y el VESA Local Bus, para posteriormente derivar en todos los conectores internos PCI, PCIe, AGP, etc. AT hace referencia a tecnología avanzada (Advanced Technology).
Los términos XT y AT fueron acuñados por IBM y se popularizaron globalmente. Actualmente esos términos han caído en desuso y se usa el término Compatible para referenciar a todos los equipos que comparten la arquitectura de hardware y usan sistemas operativos y software compatible con ese tipo de hardware, haciendo clara alusión a la diferencia entre equipos compatibles con IBM y compatibles con APPLE y Mac.

Los canales internos de expansión o slots evolucionaron pasando por distintos tipos de conectores físicos y modalidades de transmisión eléctrica de datos:

  •     16-bit bus ISA
  •     16/32-bit Extended bus ISA
  •     16/32-bit PS / 2 Micro Channel Architecture (MCA) de bus
  •     16-bit PC Card (PCMCIA) de bus
  •     32-bit Cardbus (PCMCIA) de bus
  •     32-bit Local VESA (VL) de bus
  •     32/64-bit bus de interconexión de componentes periféricos (PCI)
  •     32-bit Puerto de gráficos acelerado (AGP)

Hasta muy recientemente las motherboards seguían incoporando conexiones internas ISA de 16 bits para adaptadores de compatibilidad con versiones viejas de  componentes y para conectores internos (no de tipo slot) integrados a la motherboard.

Actualmente las ranuras (slots) ISA han sido reemplazadas por PCI. Para las placas de video, se creo una conexión de alta velocidad que es el Puerto de Graficos Avanzados (AGP) que actualmente está siendo paulatinamente reemplazado por el PCI expres (PCIe).

Existen otros tipos de conectores que se crearon para uso en computadoras portátiles, como PC Card (PCMCIA) y las ranuras CardBus.