Intel comienza con el 4004
El primer microprocesador vendido por Intel fue el 4004 de cuatro bits en 1971. Fue diseñado para trabajar en conjunto con otros tres microchips, el 4001 ROM, el 4002 RAM y el 4003 Shift Register. Mientras que el 4004 realizaba cálculos por sí mismo, los otros componentes eran fundamentales para que el procesador funcionara. El 4004 se utilizaba principalmente en calculadoras y dispositivos similares, y no estaba destinado a ser utilizado en ordenadores. Su velocidad máxima de reloj era de 740 kHz.
Al 4004 le siguió un procesador similar conocido como 4040, que era esencialmente una variación mejorada del 4004 con un conjunto de instrucciones ampliado y un mayor rendimiento.
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8008 y 8080
El 4004 hizo que Intel se hiciera un nombre en el negocio de los microprocesadores, y para aprovechar la situación, Intel presentó una nueva línea de procesadores de ocho bits. El 8008 fue el primero en 1972, seguido por el 8080 en 1974 y el 8085 en 1975. Aunque el 8008 fue el primer procesador de ocho bits producido por Intel, no es tan notable como su predecesor o su sucesor, el 8080. Era más rápido que el 4004 gracias a su capacidad para procesar datos en trozos de ocho bits, pero su velocidad de reloj era bastante conservadora, entre 200 y 800 kHz, y el rendimiento del 8008 simplemente no atrajo a muchos desarrolladores de sistemas. El 8008 utilizaba tecnología de transistores de 10 micrómetros.
El 8080 de Intel tuvo mucho más éxito. Amplió el diseño del 8008 añadiendo nuevas instrucciones y pasando a transistores de seis micrómetros. Esto permitió a Intel duplicar con creces las velocidades de reloj, y los chips 8080 de mayor rendimiento en 1974 llegaron a funcionar a 2 MHz. El 8080 se utilizó en innumerables dispositivos, lo que llevó a varios desarrolladores de software, como la recién creada Microsoft, a centrarse en el software para los procesadores de Intel.
Cuando se lanzó el 8086, se hizo compatible en código fuente con el 8080 para mantener la compatibilidad hacia atrás con este software. Como resultado, los 8080 y los elementos clave de hardware han estado presentes dentro de todos los procesadores basados en x86 que se han producido, y el software 8080 técnicamente puede seguir ejecutándose en cualquier procesador x86.
El 8085 era esencialmente una variante menos costosa y con mayor velocidad de reloj del 8080, que también tuvo mucho éxito aunque menos influencia.
8086: El comienzo del x86
El primer procesador de 16 bits de Intel fue el 8086, que ayudó a aumentar el rendimiento considerablemente en comparación con los diseños anteriores. No sólo tenía una velocidad de reloj superior a la del económico 8088, sino que también empleaba un bus de datos externo de 16 bits y una cola de precarga de seis bytes más larga. También era capaz de ejecutar tareas de 16 bits (aunque la mayoría del software de esta época estaba diseñado para procesadores de ocho bits). El bus de direcciones se amplió a 20 bits, lo que permitió al 8086 acceder a hasta 1MB de memoria y, por tanto, aumentar el rendimiento.
El 8086 también se convirtió en el primer procesador x86, y utilizó la primera revisión de la ISA x86, en la que se han basado casi todos los procesadores creados por AMD o Intel desde la introducción del 8086.
Intel también produjo el 8088 por la misma época. Este procesador estaba basado en el 8086, pero con la mitad de líneas de datos y una cola de prefetch de cuatro bytes. Esto provocó una pérdida de equilibrio, ya que el bus más estrecho reducía la velocidad de obtención de instrucciones, lo que obligaba a la unidad de ejecución de Intel a estar inactiva la mayor parte del tiempo. Todavía tenía acceso a hasta 1MB de RAM y funcionaba a frecuencias más altas que los procesadores anteriores; sin embargo, era bastante más lento que el 8086.
80186 y 80188
Intel siguió al 8086 con varios procesadores más, todos ellos con una arquitectura de 16 bits similar. El primero fue el 80186, destinado a las aplicaciones integradas. Para facilitarlo, Intel integró en la CPU varias piezas de hardware que suelen encontrarse en la placa base, como el generador de reloj, el controlador de interrupciones y el temporizador. Como efecto secundario, algunas instrucciones funcionaban notablemente más rápido en el 80186 que en el 8086, incluso a la misma velocidad de reloj. Pero, naturalmente, Intel aumentó la frecuencia de la CPU con el paso del tiempo para mejorar aún más el rendimiento.
El 80188, más económico, contenía igualmente varias piezas de hardware integradas en el procesador. Pero al igual que el 8088, su bus de datos se redujo a la mitad.
80286: Más memoria, más rendimiento
El 80286 salió al mercado el mismo año que el 80186 y tenía características casi idénticas, pero ampliaba el bus de direcciones a 24 bits, lo que permitía al procesador acceder a hasta 16MB de memoria.
iAPX 432
El iAPX 432 fue uno de los primeros intentos de Intel de desviarse de su cartera de x86 en favor de un diseño totalmente diferente. Intel esperaba que el iAPX 432 fuera varias veces más rápido que sus otras ofertas. Sin embargo, el procesador acabó fracasando debido a algunos fallos importantes de diseño. Aunque los procesadores x86 son relativamente complejos, el iAPx 432 llevó el CISC a un nuevo nivel de complejidad. El diseño del hardware era bastante grande, lo que obligó a Intel a fabricarlo con dos matrices distintas. Además, el procesador estaba muy necesitado de datos y no funcionaba bien si no contaba con una cantidad de ancho de banda extremadamente alta. El iAPX 432 consiguió superar al 8080 y al 8086, pero fue rápidamente superado por los nuevos productos x86, y finalmente fue abandonado.
i960: El primer RISC de Intel
Intel creó su primer procesador RISC en 1984. No fue diseñado como un competidor directo de los procesadores x86 de la compañía, ya que estaba pensado como una solución integrada segura. Internamente, era una arquitectura superescalar de 32 bits que utilizaba los conceptos de diseño RISC de Berkeley. Los primeros procesadores i960 tenían una velocidad de reloj relativamente baja, ya que el modelo más lento funcionaba a 10 MHz, pero con el paso de los años se mejoró y se trasladó a fábricas más pequeñas que le permitieron alcanzar los 100 MHz. También soportaba 4 GB de memoria protegida.
El i960 fue ampliamente utilizado dentro de los sistemas militares, así como en los sistemas empresariales.
80386: x86 se convierte en 32 bits
El primer procesador x86 de 32 bits de Intel fue el 80386, lanzado en 1985. Una de las principales ventajas de este procesador era su bus de direcciones de 32 bits, que le permitía soportar hasta 4 GB de memoria del sistema. Aunque esto era mucho más de lo que se utilizaba en ese momento, las limitaciones de RAM a menudo perjudicaban el rendimiento de los procesadores x86 anteriores y de la competencia. A diferencia de las CPUs modernas, en la época en que se lanzó el 80386, más memoria RAM se traducía casi siempre en un aumento del rendimiento. Intel también implementó varias mejoras arquitectónicas que ayudaron a elevar el rendimiento por encima del 80286, incluso cuando ambos sistemas utilizaban la misma cantidad de RAM. También admitía el procesamiento en modo virtual, lo que aumentaba la compatibilidad con la multitarea.
Para segmentar su gama de productos con una oferta más económica, Intel también introdujo el 80386SX. Este procesador era casi idéntico al 80386; seguía empleando una arquitectura de 32 bits, pero la mitad de su bus de datos se redujo a 16 bits para ahorrar costes.
i860
En 1989, Intel hizo otro intento de alejarse de sus procesadores x86. Creó una nueva CPU RISC conocida como i860. A diferencia del anterior i960, esta CPU fue diseñada para ser un modelo de alto rendimiento que compitiera en el mercado de los ordenadores de sobremesa, pero el diseño resultó problemático. Su defecto más importante era que el rendimiento del procesador dependía por completo de que el compilador colocara las instrucciones en el orden en que debían ejecutarse cuando se creaba el software. Esto ayudó a Intel a mantener el tamaño de la matriz y la complejidad general del i860, pero era casi imposible enumerar correctamente cada instrucción de principio a fin al compilar el programa. Esto provocaba que la CPU se paralizara constantemente mientras intentaba solucionar el problema.
80486: Integración de la FPU
El 80486 de Intel supuso otro importante paso adelante en términos de rendimiento. La clave de su éxito fue una mayor integración de los componentes en la CPU. El 80486 fue la primera CPU x86 en contener caché L1. Los primeros modelos del 80486 venían con 8KB en el chip y estaban grabados en un proceso de 1000nm. Pero cuando el diseño pasó a ser de 600 nm, el tamaño de la caché L1 se duplicó hasta los 16KB.
Intel también incorporó la FPU a la CPU, que hasta ese momento había sido una unidad de procesamiento funcional independiente. Al trasladar estas piezas de hardware al procesador principal, la latencia entre ellas se redujo drásticamente. El 80486 también utilizó una interfaz FSB más rápida para aumentar el ancho de banda, y el núcleo tuvo otros ajustes para aumentar el IPC. Estos cambios aumentaron significativamente el rendimiento del 80486, y los modelos de gama alta eran varias veces más rápidos que el antiguo 80386.
Los primeros procesadores 80486 alcanzaban los 50 MHz, y los modelos posteriores que utilizaban el proceso mejorado de 600 nm llegaban hasta los 100 MHz. Para dirigirse a los usuarios orientados al presupuesto, Intel también lanzó una versión del 80486 conocida como 80486SX, que tenía la FPU desactivada.
P5: El primer Pentium
El Pentium surgió en 1993 como el primer procesador Intel x86 que no seguía el sistema numérico 80×86. Internamente, el Pentium utilizaba la arquitectura P5, que fue el primer diseño superescalar x86 de Intel. Aunque el Pentium era en general más rápido que el 80486 en todos los sentidos, su característica más destacada era una FPU sustancialmente mejorada. La FPU del Pentium original era más de diez veces más rápida que la antigua unidad del 80486. Esta característica se convirtió en una característica aún más importante en años posteriores, cuando Intel lanzó el Pentium MMX. Este procesador tenía la misma arquitectura que el Pentium original, pero ofrecía soporte para el nuevo conjunto de instrucciones MMX SIMD de Intel, que podía aumentar drásticamente el rendimiento.
Intel también aumentó el tamaño de la caché L1 en sus procesadores Pentium en relación con el 80486. Los Pentium iniciales contenían 16KB, mientras que los Pentium MMX pasaron a tener 32KB. Naturalmente, estos procesadores también funcionaban a mayor velocidad de reloj. Los primeros procesadores Pentium utilizaban transistores de 800nm y podían alcanzar sólo 60 MHz, pero las revisiones posteriores pasaron al proceso de 250nm de Intel y elevaron las frecuencias hasta los 300 MHz.
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