Evolución de CPUs x86

Evolución de CPUs x86
15 de abril, 2009

Un gran artículo de MaximumPC permite repasar 31 años de historia de las CPUs basadas en x86. Lo creamos o no, los novísimos Core i7 o los Phenom II, guardan similitudes con los primeros modelos aunque lógicamente son más rápidos, eficientes y flexibles. Las instrucciones de la arquitectura creada por Intel en 1978 con el lanzamiento del 8086, permanece en los micros actuales junto a extensiones de 64 bits como AMD64 e IA64.

El repaso a la historia de los microprocesadores que han aprovechado las prestaciones de la plataforma x86 de 32 bits es todo un lujo para los que hemos visto pasar todos estos modelos gradualmente en nuestros PCs y portátiles, y aunque hemos destacado algunos de dichos modelos, podréis encontrar muchos más detalles en el extenso y fantástico reportaje original -en inglés, eso sí- publicado en MaximumPC.

Intel 4004/8086/80286

Aunque Intel comercializó en 1971 el modelo 4004 (de 4 bits, común en calculadoras de bolsillo) al que siguieron el 8008 y el 8080 con más capacidad, no fue hasta 1978 cuando comercializó el 8086, un chip de 16 bits que se convirtió en el motor de las computadoras de uso múltiple, dando paso a la arquitectura x86. Su hermano menor, el 8088 (con bus externo de 8 bits), fue adoptado por IBM para lanzar los famosísimos IBM PC e IBM PC/XT. El 8086 tenía frecuencias de trabajo desde 4,77 hasta 10 MHz y fue sustituido por el 80286 con frecuencias de hasta 12 MHz, implementación de la ejecución en modo protegido y un rendimiento que duplicaba al del original. Como curiosidad, comentar que gracias al espionaje industrial y la utilización de ingeniería inversa, la antigua Unión Soviética fue capaz de replicar el Intel 8086, con un chip denominado K1810BM86.

AMD 286

La compañía rival de Intel, firmó en 1982 un acuerdo con éste que le permitía fabricar y vender procesadores con arquitectura x86. De tal forma, un año después, la compañía comercializó un clon del 80286 de Intel, mucho más rápido con frecuencia a 20 MHz y bastante más económico, comenzando una lucha que perdura hasta nuestros días.

Intel 386/486

Con este microprocesador, comercializado en 1985, el primero de 32 bits, nació toda una línea que hoy perdura bajo la referencia IA32 (Arquitectura Intel de 32 bits). El 386 duplicó el número de transistores de su predecesor hasta 275.000, con frecuencias de 16 a 33 MHz, capaz de direccionar hasta 4 Gbytes de memoria y convirtiéndose en el verdadero impulsor de la multitarea. En cuanto al 486, fue el primer modelo con el coprocesador matemático integrado y adicción de memoria caché, utilizándose tanto en máquinas domésticas como en servidores. Salió al mercado en 1989 y su modelo más avanzado corría hasta los 100 MHz.

AMD 386/486

Nuevos clones de los modelos de Intel, más rápidos y económicos y que éste intentó, y consiguió, retrasar cuanto pudo su comercialización mediante demanda judicial. El 386 de AMD fue el primero de la firma en usar el marketing de “Windows Compatible”, funcionaba con frecuencias de hasta 40 MHz y fue comercializado en 1991. El 486 salió en el 93, cuatro años después del lanzamiento de su homólogo de Intel con frecuencias de hasta 120 MHz.

Cyrix Cx486/Cx5x86

La compañía que fabricaba coprocesadores matemáticos para sistemas 286/386 comercializó su primera CPU x86 en 1992 y a pesar de su nombre, era un modelo compatible con el 386 con frecuencias de hasta 100 MHz. El 5×86 fue comercializado en 1995 con frecuencias de 133 MHz y compatible con tres placas base con socket 486.

Intel Pentium/Pentium Pro

La quinta generación de procesadores de Intel evitó el uso de denominaciones anteriores numéricas para que los competidores no pudieran usar el nombre de “586”. El Pentium introdujo varias mejoras como una unidad de punto flotante mejorada y un ancho del bus de 64 bits. La llegada del conjunto de instrucciones “MMX” dio un impulso a las aplicaciones multimedia y de comunicaciones. Fue comercializado en 1993 y su modelo más rápido tenía una frecuencia de 233 MHz. El Pentium Pro (686) supuso otro salto importante con el añadido de la caché de segundo nivel al encapsulado y un rendimiento sobresaliente con código de 32 bits. Utilizaba el enorme socket 8 y a pesar que era el sustituto natural del Pentium, terminó después como chips para servidores y estaciones de trabajo bajo la marca Xeon. Fue puesto a la venta en noviembre de 1995.

AMD K5/K6/K6-2

Nueva denominación para los micros AMD, clones del Pentium, y superiores en número de transistores, frecuencias y memoria caché. El K5 no fue un éxito de ventas, todo lo contrario a los K6 para placas base con socket 7, diseñado por “el padre del Pentium” que incluía instrucciones MMX y frecuencias de hasta 300 MHz. Fue comercializado en 1997. El K6-2 de 1998 incluyó nuevas instrucciones denominadas 3DNow, aumento de caché y frecuencias de trabajo.

Pentium II/III-Xeon – Intel Celeron

Para mejorar el rendimiento, Intel trasladó la caché de segundo nivel como caché externa, que corría a la mitad de la velocidad del procesador pero duplicaba su tamaño. Contenía 7,5 millones de transistores y necesitaba nuevas placas base con slot 1. El Pentium II dio paso a los primeros micros de marca Xeon con hasta 450 MHz comercializados en 1997. El Pentium III, liberado dos años después, supuso un nuevo salto en rendimiento 3D, streaming y multimedia gracias a las instrucciones SSE y al aumento de frecuencias hasta 1,4 GHz en su modelo más rápido. La original Xbox utiliza un modelo derivado del Pentium III en factor de forma Micro-PGA2. El modelo Intel Celeron sacrificó el rendimiento (el modelo original no contaba con caché L2) de sus hermanos mayores, para lograr un precio muy inferior. Era, y sigue siendo la gama de entrada a la plataforma Intel.

AMD Athlon/Duron/XP

Quizá el lanzamiento reciente más importante de la historia de AMD. El actual jefe ejecutivo de la compañía, Dirk Meyer, fue el responsable de su diseño, superando por primera vez la barrera del GHz y con caché de segundo nivel de 512 Kbytes. Un año después, fue comercializado el modelo Duron, que incorporaba las instrucciones SSE, contaba con un bus frontal más rápido y elevaba su frecuencia hasta 1,8 GHz. La revisión del Athlon de 2001 (XP), aumentaba la frecuencia hasta 2,25 GHz, también el bus frontal, duplicaba la caché L2 hasta 512 Kbytes y contaba con 54,3 millones de transistores.

Transmeta Crusoe/Efficeon

Crusoe fue el máximo exponente de la compañía estadounidense fundada en 1995 y que intentó hacerse un hueco en el mercado de microprocesadores compatibles con x86, con diseños de ultrabajo consumo y pequeño tamaño. Comercializado en el año 2000, el pobre rendimiento de Crusoe y la falta de instrucciones SSE limitó su venta masiva y escondió su excelente diseño. Su revisión “Efficeon”, mejoró notablemente el rendimiento del original e incorporó instrucciones MMX y SSE. La creciente competencia de Intel y AMD en el mercado móvil de esos años acabó con Transmeta.

Pentium 4

La séptima generación de Intel basado en x86 fue el primer diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro, introdujo instrucciones SSE2 y SSE3, combinado con Hyper-Threading, aunque no mejoró en sus primeros modelos el rendimiento de los modelos más rápidos del Pentium III ni de la variante del AMD Athlon, Thunderbird. El Pentium 4 más avanzado, denominado Prescott, utilizó procesos de fabricación de 65 nanómetros, permitió alcanzar mayores frecuencias y un overclocking más viable, aunque mostraba graves problemas de consumo energético.

Athlon 64/64 X2/Turion 64 X2

El microprocesador x86 de octava generación de AMD incorporó las instrucciones AMD64 que fueron introducidas en los micros para servidores Opteron, ganando por primera vez el pulso a Intel en cuanto a instrucciones sucesoras de x86. El Athlon 64 incorpora el controlador de memoria en el mismo integrado del procesador y tiene varios modelos en el mercado con socket 754, 939 y 940. Fue comercializado en 2004 y trabaja a frecuencias desde uno a 3,2 GHz. En 2006, AMD presentó su microprocesador multinúcleo de 64 bits, compatible con socket 939, fabricado en procesos de 65 nanómetros, con instrucciones SSE3 e HyperTransport a 2000 MHz. Incluyeron tecnologías de virtualización y mejoras en la gestión de energía. Turion es la línea específica de AMD para portátiles y fue el primero en el segmento en combinar el doble núcleo y los 64 bits.

Intel Core 2 Duo/Quad – Pentium Dual Core

El gigante despertó de su letargo tras los problemas con el Pentium 4, con un microprocesador de 167 millones de transistores, proceso de fabricación de 65 nanómetros, 2 Mbytes de caché de segundo nivel y bus frontal a 1.066 MHz. A pesar de las relativas bajas frecuencias de los primeros modelos (1,86 y 2,13 GHz) obtuvieron un buen rendimiento acompañado de una agresiva política de precios de venta. La llegada de tecnologías de fabricación de 45 nanómetros (Penryn) apuntaló aún más su dominio, junto a la llegada del multinúcleo con dos y cuatro procesadores. En cuanto al primer Pentium de doble núcleo, estaba basado en la tecnologías de los Core y en principio tenía el objetivo de los equipos portátiles, aunque terminaron pasando al escritorio para llenar el hueco entre los Celeron y la serie Core 2.

AMD Phenom/Phenom II

Phenom, es la serie que sustituye a los Athlon 64 X2, con microprocesadores de tres y cuatro núcleos con arquitectura K10. Es compatible con socket AM2, AM2+ y AM3, incluye tecnología de comunicaciones bidireccional para comunicación entre chips HyperTransport 3.0, controladora de memoria integrada DDR2 y unidades de punto flotante de 128 bits. La segunda versión de los Phenom, lanzado a comienzos de este mismo año, da el salto a tecnología de fabricación de 45 nanómetros, compatible con socket AM2+, con controladora de memoria integrada DDR3 y hasta 6 Mbytes de caché de tercer nivel.

Intel Core i7

Core i7 es la familia de procesadores bajo plataforma Nehalem, actualmente, los más potentes y caros para el mercado doméstico. Fabricado en procesos de 45 nanómetros se ofrecen de serie con frecuencias desde 2,66 GHz a 3,2 GHz. Cuentan con instrucciones x86, x86-64, MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1 y SSE4.2. Al contrario que los Phenom de AMD requieren placas con nuevo socket “B” (LGA 1366). Soportan únicamente memoria DDR3 con una controladora integrada de triple canal. Tienen hasta 8 Mbytes de caché de tercer nivel, 731 millones de transistores, administración avanzada de energía y amplias posibilidades de overclocking.

Intel Atom – VIA Nano

El Atom es el gran dominador del segmento del netbook, portátiles de bajo coste y tamaño de pantalla, y los nettop, máquinas básicas de escritorio. Con un consumo muy reducido desde 0,6 a 2,5 vatios, está fabricado en procesos de 45 nanómetros y frecuencias desde 800 MHz a 2 GHz. Tienen 47 millones de transistores, 512 Kbytes de caché L2 y próximamente contarán con modelos de doble núcleo. En cuanto al Nano de la compañía taiwanesa VIA, es el único que parece podrá hacerle sombra al Atom en el mercado de netbooks. Soporta varios conjuntos de instrucciones, incluyendo MMX, SSE, SSE2, SSE3, y SSSE3. Tiene frecuencias de hasta 1,8 GHz, bus frontal de 800 MHz y 1 Mbyte de caché L2. También contarán el año próximo con un modelo de doble núcleo.

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