Evolucion del ARM - Linea Cortex

 

Esta familia de microprocesadores es la mas actual que existe y que es utilizada por casi todos los dispositivo existentes hoy en día, estas utilizan una versión de arquitectura: ARMv7-A, ARMv7-R, ARMv7-ME, ARMv7-M y ARMv6-M.

Estos procesadores llevan una letra a continuación para definir su uso. En concreto los procesadores para uso como CPU de móviles, tabletas o mini PC como los que aquí seguimos. Este tipo de procesadores se denominan Cortex-A. 

En resumen tenemos: 

 La Serie A por “Aplicación” para uso de ejecución de aplicaciones tipo mini PC, smartphone o Smart TV, estos tienes altas prestaciones para dispositivos con sistema operativo y conexión a internet.

 

Luego la Serie R por “Real-time” para aplicaciones de control en tiempo real, esta tienen una ejecución determinista, altas prestaciones y bajo consumo para aplicaciones con restricciones fuertes en tiempo real.

 Y por último la Serie M por “Microcontrolador” para usar en dispositivos tipo Arduino, estos tienen Cores extremadamente sencillos con el mínimo consumo posible para microcontroladores.

Entre esta familia tenemos los siguientes modelos o núcleos:

Cortex-A5

Cortex-A8

Cortex-A9

Cortex-A15

Qualcomm Scorpion

Cortex-R4(F)

Cortex-M4

Cortex-M3

Cortex-M0

Cortex-M1

Evolucion del ARM - Linea ARM y Strong

ARMStrong

El StrongARM fue una colaboración entre Digital Equipment Corporation y Advanced RISC Machines para crear una CPU más rápida basada en (pero no totalmente compatible con) la línea existente de procesadores ARM. El StrongARM se diseñó con el mercado objetivo de la gama alta de sistemas embebidos de bajo consumo, donde los usuarios necesitan más prestaciones de la que un ARM puede proporcionar y que fuera capaz de aceptar más soporte externo. Los dispositivos preferentes fueron las PDAs y los set-top box (dispositivos que añaden funcionalidad al TV como acceso a Internet o canales digitales).

El proyecto se puso en marcha en 1995, y rápidamente lanzó su primer producto, el SA-100. Este fue incorporado inmediatamente en las nuevas versiones del Apple Newton, el Acorn Risc PC, el sistema de edición de video Eidos Optima, y otros muchos dispositivos.

Linea ARM

ARM siguió evolucionando con esta familia de microprocesadores como:

ARM8

ARM9TDI

ARM9E

ARM10E

ARM11

A partir de estos diseños de microprocesadores  y con el desarrollo del ARM8 comenzó a usarse dentro de calculadoras, GPS y dispositivos móviles. También se empezó a utilizar la tecnología MPU, la cual su objetivo era incursionar en la tecnología de de smartphones, televisores, cámaras digitales, decodificadores entre otros.

Evolución del ARM - Primeros Procesadores

 El diseño de la arquitectura ARM comenzó en 1983 como un proyecto de desarrollo por la empresa Acorn Computers. Sophie Wilson y Steve Furber lideraban el equipo, cuya meta era, originalmente, el desarrollo de un procesador avanzado, pero con una arquitectura similar a la del MOS 6502. La razón era que Acorn tenía una larga línea de ordenadores personales basados en dicho microprocesador, por lo que tenía sentido desarrollar uno con el que los desarrolladores se sintieran cómodos.

ARM 1 y ARM 2

El diseño de ARM inició en 1983, como un proyecto de desarrollo en la empresa Acorn Computers Ltd. Roger Wilson y Steve Furber, fueron los pioneros en el desarrollo de la tecnología y en abril de 1985 presentaron su primer chip llamado ARM1, pero el ARM2 fue el primero en salir al mundo y su principal característica es que contenía un bus de datos de 32 bits.

El ARM2 fue un microprocesador de 32 bits muy sencillo con solo 30,000 transistores, por ejemplo, el Motorola 68,000 (usado por Apple en la computadora Lisa) tenía 70,000 transistores y era 6 años más antiguo. El ARM2 tampoco contaba caché, siendo ésta simplicidad lo que le permitió un menor uso de energía.

ARM 3  y ARM 6

Primera integración de una memoria caché en un ARM, una pequeña memoria caché de 4 KB, lo que mejora los accesos a memoria repetitivos.

En 1991 después de varios años de trabajo entre Apple y Acorn presentaron un nuevo modelo del núcleo de ARM llamado ARM6 con 35,000 transistores, usándolo principalmente para la primer PDA de Apple, el Apple Newton.Apple utilizó el ARM 610 (basado en el ARM6), como procesador básico para su innovador PDA, el Apple Newton. Por su parte, Acorn lo utilizó en 1994 como procesador principal en su RiscPC.

El núcleo mantuvo su simplicidad a pesar de los cambios: en efecto, el ARM2 tiene 30.000 transistores, mientras que el ARM6 solo cuenta con 35.000. La idea era que el usuario final combinara el núcleo del ARM con un número opcional de periféricos integrados y otros elementos, pudiendo crear un procesador completo a la medida de sus necesidades.

Además esta incursiono Por primera vez en el mundo de los videojuegos y GPS.

ARM 7 y ARM7TDMI

Esta generación introdujo el conjunto de instrucciones Thumb de 16 bits que proporciona una densidad de código mejorada en comparación con los diseños anteriores. Los diseños ARM7 más utilizados implementan la arquitectura ARMv4T, pero algunos implementan ARMv3 o ARMv5TEJ. ARM7TDMI tiene 37 registros (31 GPR y 6 SPR).

Es un procesador versátil diseñado para dispositivos móviles y otros dispositivos electrónicos de baja potencia. Esta arquitectura de procesador es capaz de hasta 130 MIPS en un proceso típico de 0,13 μm . El núcleo del procesador ARM7TDMI implementa la arquitectura ARM v4T . El procesador admite instrucciones de 32 y 16 bits a través de los conjuntos de instrucciones ARM y Thumb.

The ARM7TDMI (ARM7 + 16 bit Thumb + JTAG Debug + fast Multiplier + enhanced ICE),Su fabricación fue autorizada por una serie de empresas de semiconductores . En 2009, fue uno de los núcleos ARM más utilizados y se encuentra en numerosos diseños de sistemas profundamente integrados.

Texas Instruments obtuvo la licencia del ARM7TDMI, que fue diseñado en el Nokia 6110 , el primer teléfono GSM con tecnología ARM. Esto llevó a la popular serie de teléfonos Nokia que usaban el procesador, incluidos el 3210 y el 3310 

Evolución Intel x86 - Linea Core

Intel Core 2

Se refiere a una gama de procesadores comerciales de Intel de 64 bits de doble núcleo y CPU 2x2 MCM (Módulo Multi-Chip) de cuatro núcleos con el conjunto de instrucciones x86-64, basado en el Core microarchitecture de Intel, derivado del procesador portátil de doble núcleo de 32 bits Yonah.​ El CPU 2x2 MCM de cuatro núcleos1​ tenía dos matrices separadas de dos núcleos (CPU) -uno junto al otro- en un paquete MCM de cuatro núcleos. El Core 2 relegó la marca Pentium a un mercado de gama medio-bajo, y reunificó las líneas de sobremesa y portátiles, las cuales previamente habían sido divididas en las marcas Pentium 4, D, y M.

Intel regresó a velocidades de CPU bajas y mejoró el uso del procesador de ambos ciclos de velocidad y energía comparados con anteriores NetBurst de los CPU Pentium 4/D2​ La microarquitectura Core provee etapas de decodificación, unidades de ejecución, caché y buses más eficientes, reduciendo el consumo de energía de CPU Core 2, mientras se incrementa la capacidad de procesamiento. Esta familia esta constituida por los siguientes modelos:

Core 2 Duo

Core 2 Extreme

Core 2 Quad

Core 2 Solo

Intel Core i3

El procesador Intel Core i3 es una de las tres divisiones que conforman el núcleo el cual es el principal procesador o unidad central de procesamiento de consumo de marca de la empresa de semiconductores Intel Corp. Además es la división de gama baja, detrás se encuentra la de gama media i3 y el i5 se encuentra en el nivel superior. Al momento de la publicación, el Core i3 se encontraba en su segundo ciclo de producción.

tiene incorporado un controlador de gráficos Intel HD clasificados por la versión 2000 para la primera generación y la versión 3000 para la segunda generación que brinda gráficos de alta definición de procesamiento para la PC. Otras tecnologías comunes de la i3 incluyen VT-x para la virtualización de múltiples entornos de sistemas operativos, así como SpeedStep para la eficiencia del proceso de ahorro de energía y tecnología de múltiples hilos de ejecución para mejorar la multitarea y Execute Disable Bit para la protección antivirus. 

Intel Core i5

Core i5 es una nomenclatura que designa procesadores de gama media o media-alta de la marca Intel. Se caracterizan por un precio accesible y prestaciones suficientes como para emplearse en ordenadores preparados para ejecutar programas complejos o juegos que necesiten potencia ligeramente superior.

La familia i5 ofrece una velocidad de procesamiento media de unos 3.5 GHz y un caché de unos 8 Mb, basadas en las microarquitecturas siguientes:

Nehalem

Sandy Bridge

Ivy Bridge

Haswell

Broadwell

Skylake

Kaby Lake

Coffee Lak

Intel Core i7

Es una gama de microprocesadores de Intel. Cambio de nombre que viene con muchos cambios internos, al igual que lo ocurrido con la plataforma Montevina y los anteriores Santa Rosa.

Intel Core i7 es el nombre oficial y definitivo de lo que antes denominábamos Nehalem. Se trata de un conjunto de microprocesadores con arquitectura de x86 de 64 bits, y por ahora todo lo que hay en el mercado es de cuatro núcleos, quad-core.

Intel core i7 sigue la misma linea de microarquitecturas basadas como el core i5.

Intel Core i9

Es un procesador para computadoras diseñado y fabricado por Intel1​, que se presentó en mayo de 2017, se considera de muy alta calidad en el campo de los microprocesadores de múltiples núcleos.

Esto se basa en la microarquitectura Skylake (de la familia de procesadores Kaby Lake), grabada en 14 nm. Están diseñados para uso profesional, donde se necesita mucha potencia de cómputo.

Fueron introducidos en mayo de 2017. Con su gran número de núcleos, alto consumo de energía, alta salida térmica, alto rendimiento y un conector de escritorio único, LGA 2066, están destinados a ser utilizados por los entusiastas. Una versión móvil basada en el zócalo BGA1440 estándar se lanzó en 2018, con seis núcleos con hipervínculos y 12 MB de caché. Se ha demostrado que alcanza 5 gigahercios en condiciones ideales.

Evolución Intel x86 - Linea Pentium

 Intel Pentium

El primer Pentium se lanzó al mercado el 22 de marzo de 1993,1​ con velocidades iniciales de 60 y 66 MHz, 3.100.000 transistores, caché interno de 8 KiB para datos y 8 KiB para instrucciones; sucediendo al procesador Intel 80486. Intel no lo llamó 586 debido a que no es posible registrar una marca compuesta solamente de números.

Pentium también fue conocido por su nombre clave P54C. Se comercializó en velocidades entre 60 y 200 MHz, con velocidad de bus de 50, 60 y 66 MHz. Las versiones que incluían instrucciones MMX no solo brindaban al usuario un mejor manejo de aplicaciones multimedia, como por ejemplo, la lectura de películas en DVD sino que se ofrecían en velocidades de hasta 233 MHz, incluyendo una versión de 200 MHz y la más básica proporcionaba unos 166 MHz de reloj.

Pentium Pro

El Pentium Pro es la sexta generación de arquitectura x86 de los microprocesadores de Intel, cuya meta era reemplazar al Intel Pentium en toda la gama de aplicaciones, pero luego se centró como chip en el mundo de los servidores y equipos de sobremesa de gama alta.1​ Posteriormente Intel lo dejó de lado a favor de su gama de procesadores de altas prestaciones llamada Xeon.

Fue puesto a la venta en noviembre de 1995. En su lanzamiento usaba un enorme Socket 8 de forma rectangular.

Pentium II

Los cambios fundamentales respecto a este último fueron mejorar el rendimiento en la ejecución de código de 16 bits, añadir el conjunto de instrucciones MMX y eliminar la memoria caché de segundo nivel del núcleo del procesador, colocándola en una tarjeta de circuito impreso junto a este.

Como novedad respecto al resto de procesadores de la época, el Pentium II se presentaba en un encapsulado SECC, con forma de cartucho. El cambio de formato de encapsulado se hizo para mejorar la disipación de calor. Este cartucho se conecta a la placa base de los equipos mediante una ranura Slot 1.

Se comercializó en versiones que funcionaban a una frecuencia de reloj de entre 166 y 450 MHz. La velocidad de bus era originalmente de 66 MHz, pero en las versiones a partir de los 333 MHz se aumentó a 100 MHz

Pentium III

Las primeras versiones eran muy similares al Pentium II, siendo la diferencia más importante la introducción de las instrucciones SSE. Al igual que con el Pentium II, existía una versión Celeron de bajo presupuesto y una versión Xeon para quienes necesitaban de gran poder de cómputo. Esta línea ha sido finalmente reemplazada por el Pentium 4, aunque la línea Pentium M, para equipos portátiles, está basada en el Pentium III.

Pentium 4

El Pentium 4 fue una línea de microprocesadores de séptima generación basado en la arquitectura x86 y fabricado por Intel. Es el primer microprocesador con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro de 1995. El Pentium 4 original, denominado Willamette, trabajaba a 1,4 y 1,5 GHz; y fue lanzado el 20 de noviembre de 2000.1​ El 8 de agosto de 2008 se realiza el último envío de Pentium 4,2​ siendo sustituido por los Intel Core Duo

Para sorpresa de la industria informática, la nueva microarquitectura NetBurst del Pentium 4 no mejoró en rendimiento al viejo diseño de la microarquitectura Intel P6 del Pentium III, según las dos tradicionales formas para medir el rendimiento: velocidad en el proceso de enteros u operaciones de coma flotante. La estrategia de Intel fue sacrificar el rendimiento de cada ciclo para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo y una mejora en las instrucciones SSE. En 2004, se agregó el conjunto de instrucciones x86-64 de 64 bits al tradicional set x86 de 32 bits. Al igual que los Pentium II y Pentium III, el Pentium 4 se comercializa en una versión para equipos de bajo presupuesto (Celeron), y una orientada a servidores de gama alta (Xeon).

Evolución Intel x86 - Primeros Procesadores

 Intel 8086 y 8088

Son los primeros microprocesadores de 16 bits diseñados por Intel. Fueron el inicio y los primeros miembros de la arquitectura x86. El trabajo de desarrollo para el 8086 comenzó en la primavera de 1976 y fue lanzando al mercado en el verano de 1978. El 8088 fue lanzado en 1979.

Los dos ejecutan el mismo conjunto de instrucciones. Internamente son idénticos, excepto que el 8086 tiene una cola de 6 bytes para instrucciones y el 8088 de solo 4. Exteriormente se diferencian en que el 8086 tiene un bus de datos de 16 bits y el del 8088 es de solo 8 bits, por ello, el 8086 era más rápido. Por otro lado, el 8088 podía usar menos circuitos lógicos de soporte, lo que permitía la fabricación de sistemas más económicos

Intel 80386

El i386 fue el primer microprocesador x86 de 32 bit, .empleado como la unidad central de proceso de muchos ordenadores personales desde mediados de los años 1980 hasta principios de los 90.

Fabricado y diseñado por Intel, el procesador i386 fue lanzado al mercado el 16 de octubre de 1985. Intel estuvo en contra de fabricarlo antes de esa fecha debido a que los costos de producción lo habrían hecho poco rentable. Los primeros procesadores fueron enviados a los clientes en 1986. Del mismo modo, las placas base para ordenadores basados en el i386 eran al principio muy elaboradas y caras, pero con el tiempo su diseño se racionalizó.

Intel 80486

Son una familia de microprocesadores de 32 bits con arquitectura x86 diseñados y fabricados por Intel Corporation y también fabricados mediante licencia o ingeniería inversa por otras empresas como IBM, Texas Instruments, AMD, Cyrix y Chips and Technologies con diseños distintos o clonados.

Los i486 son muy similares a sus predecesores, los Intel 80386. Las diferencias principales son que los i486 tienen un conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante y un caché unificado integrados en el propio circuito integrado del microprocesador y una unidad de interfaz de bus mejorada. Estas mejoras hacen que los i486 sean el doble de rápidos que un i386 e i387 a la misma frecuencia de reloj. De todos modos, algunos i486 de gama baja son más lentos que los i386 más rápidos.

Intel X86 vs. ARM

Pese a que tanto ARM como la arquitectura empleada por Intel X86 son muy distintas entre sí, ambas han demostrado a lo largo de su historia ser muy buenas en sus respectivos campos. Como se puede apreciar a simple vista el uso de dos tipos diferentes de juegos de instrucciones es la principal diferencia en ambas arquitecturas.

Ambos fabricantes tratan actualmente de acercarse el uno al otro, ARM trata de aumentar el rendimiento sin sacrificar consumo energético, mientras que Intel trata de acercarse al consumo de ARM para poder irrumpir en el mercado de los dispositivos móviles. A nivel técnico tanto los registros como como el juego de instrucciones están optimizados para el propósito general de la arquitectura. Por tanto, a priori solamente podemos decir que se espera que Intel se postule favorita en cuanto a velocidad de ejecución, mientras que ARM despunte en cuanto a consumo energético. 
 

Arquitectura ARM

La arquitectura ARM es el repertorio de instrucciones de 32 bits más extendido y usado en numerosas aplicaciones, especialmente en el diseño de arquitecturas system-on-chip formando el núcleo del sistema. Es una arquitectura que ha tenido un enorme crecimiento en los últimos años, si bien su nacimiento se remonta tres décadas en el pasado de la mano de Acorn Computers Ltd., una empresa ya extinta, y con quien colaboran compañías históricas de gran importancia en el mercado actual.

Actualmente ARM se puede encontrar en dispositivos de electrónica portátil e integrada, esta arquitectura está en los microprocesadores de menor tamaño y de bajo consumo, con un coste muy reducido, gracias a la simplicidad de estos son ideales para aplicaciones que no requieran de mucha potencia. También podemos encontrar Microprocesadores basados en la arquitectura ARM en muchos de los móviles actuales del mercado, como los iPhone con un microprocesador propio llamados AX con arquitectura ARM y sistema iOS diseñador para esta arquitectura o la gran mayoría de los móviles Android con microprocesadores diseñados por diferentes ensambladores y muchos de ellos están basado en esta arquitectura, Qualcomm es uno de los procesadores que están presentes en los móviles actuales.

Una de las principales características de ARM es que utiliza relativamente pocos transistores, o al menos muchos menos que los procesadores de otras arquitecturas. Esto le permite ofrecer un rendimiento aceptable con un consumo energético muy bajo, y no sólo eso: fabricar un procesador ARM también es notablemente más barato, lo cual los hace ideales en muchos casos.

Arquitectura X86

 

La arquitectura x86 es, en esencia, la forma en la que están construidos al nivel más básico los principales chips que hacen funcionar a las computadoras tanto de sobremesa como portátiles.

Es notablemente no limpia, por mantener compatibilidad con la línea de procesadores de 16 bits de Intel, que a su vez también eran compatibles con una familia de procesadores de 8 bits. A pesar de ello, la popularidad comercial de esta arquitectura hizo que muchos fabricantes empezaran a fabricar en masa microprocesadores compatibles. Algunas de estas compañías son AMD, Cyrix, NEC Corporation y Transmeta.

Se cuentan por millones los procesadores vendidos a lo largo de la historia que la implementan, y además ha sido una arquitectura que dio pié al éxito de compañías como Microsoft e Intel así como al concepto de ordenador personal. Siendo x86 es un hito tecnológico.