Cuarenta años de historia del microprocesador

El Intel 4004 marcó el punto de partida de una larga historia de desarrollos tecnológicos que nos generan la inquietud acerca de hasta dónde seremos capaces de llegar.

En comparación con el primer microprocesador de Intel, la actual CPU de 32 nm de Intel se ejecuta casi 5.000 veces más rápido y cada transistor utiliza alrededor de 5.000 veces menos energía.

Hoy, los microprocesadores están pensados para el consumo de películas, videojuegos e incluso para dispositivos alejados de la PC. Gracias a los nuevos microprocesadores, la creación de contenidos y la velocidad en los juegos es superior al 40 por ciento.

Tecnología 3D y 19nm son los próximos planes de Intel que sin duda sorprenderán a los usuarios.

Un poco de historia
En 1965, el cofundador de Intel, Gordon Moore, tuvo una visión de futuro. Su predicción, conocida popularmente como la Ley de Moore, plantea que el número de transistores de un chip se duplica cada dos años.

La Ley de Moore además significa costos en descenso. A medida que los ingredientes de las plataformas y los componentes obtienen más rendimiento, resulta exponencialmente más barato fabricarlos y, por consiguiente, más abundantes, más potentes y más integrados en nuestra vida cotidiana, con un poder de cómputo cada vez más alto.

El 15 de Noviembre de 1971 Intel lanza su primer microprocesador: el Intel 4004. El i4004, un CPU de 4bits, fue el primer microprocesador en un sólo chip, así como el primero disponible comercialmente. Con el Intel 4004 se conseguía situar en placas de 0,25 centímetros cuadrados un circuito integrado que contenía 2300 transistores.

El objetivo era reunir en un microprocesador todos los elementos necesarios para crear una computadora, a excepción de los dispositivos de entrada y salida (teclado, pantalla, impresora, etc.) imposible de miniaturizar.

El 4004 fue implementado y diseñado por Federico Faggin, entre 1970 y 1971. En cuanto entró a trabajar en Intel, Faggin creó una nueva metodología de "random logic design" con Silicon Gate, que no existía previamente, la cual se utilizó para encajar el microprocesador en un único chip. Esta metodología fue usada en todos los primeros diseños de microprocesadores Intel.

El 4004 era muy efectivo para ser usado en calculadoras y dispositivos de control. Este primer procesador tenía características únicas para su tiempo, como la velocidad del reloj, que sobrepasaba los 100 KHz (kilo hertzio).

El 1 de Abril de 1972, Intel anunciaba una versión mejorada de su procesador. Se trataba del 8008, y su principal ventaja frente a otros modelos, fue poder acceder a más memoria y procesar 8 bits. La velocidad de su reloj alcanzaba los 740KHz.

Fue el primer microprocesador de 8 bits, implantando con tecnología PMOS, contaba con 48 instrucciones, podría ejecutar 300.000 operaciones por segundo y direccionaba 16 Kbytes de memoria.

En Abril del 1974 lanzaron el Intel 8080, con una velocidad de reloj que alcanzaba los 2 Mhz.  Al año siguiente, aparece en el mercado el primer ordenador personal, de nombre Altair, basado en la microarquitectura del Intel 8080.. El procesador de este computador suponía multiplicar por 10 el rendimiento del anterior, gracias a sus 2 Mhz de velocidad.

Este microprocesador también direccionaba 8 bits, tenía 78 instrucciones, su velocidad de operaciones era 10 veces mayor que la del 8008 y podía direccionar hasta 64 Kbytes de memoria.

En 1977 sale al mercado el Intel 8085, procesador de 8 bits y era binariamente compatible con el anterior i8080, pero exigía menos soporte de hardware, así permitía  sistemas de microordenadores más simples.

En junio de 1978 y 1979 hacen su aparición los microprocesadores 8086 y 8088, que pasaron a formar el IBM PC, que salió al mercado en 1981.

Los i8086 e i8088 se basaron en el diseño del Intel 8080 y el Intel 8085, y de hecho son compatibles a nivel de ensamblador con el i8080.

Ambos tienen cuatro registros generales de 16 bits, que también pueden ser accedidos como ocho registros de 8 bits, y tienen cuatro registros.

El 1 de Febrero de 1982, Intel daba un nuevo vuelco a la industria con la aparición de los primeros 80286 (el famoso ordenador"286") con una velocidad entre 6 y 25 Mhz y un diseño mucho más cercano a los actuales microprocesadores.

El 286 tiene el honor de ser el primer microprocesador usado para crear computadoras clones en masa y gracias al sistema de "licencias cruzadas" apareció el primer fabricante de clónicos "IBM compatible". Compaq, el cual utilizando este microprocesador empezó a fabricar equipos de escritorio en 1985 y a utilizar los microprocesadores que Intel/IBM sacaban al mercado.

El 16 de octubre de 1985 Intel lanza el i80386, con arquitectura de x86. Fue empleado como la unidad central de proceso de muchos computadores personales desde mediados de los años 80 hasta principios de los 90.

También es conocido por 386, con una velocidad de reloj entre 16 y 40 Mhz y destacó principalmente por ser un microprocesador con arquitectura de 32 bits.

En 1988, Intel desarrollaba un poco tarde un sistema sencillo de actualizar los antiguos 286 gracias a la aparición del 80386SX, que sacrificaba el bus de datos para dejarlo en uno de 16 bits, pero a menor costo. Estos procesadores irrumpieron con la explosión del entorno gráfico Windows, desarrollado por Microsoft unos años antes, pero que aún no había tenido la suficiente aceptación por parte de los usuarios.

El 10 de abril de 1989 aparece el Intel 80486DX, de nuevo con tecnología de 32 bits y como novedad principal con la incorporación del caché de nivel 1 (L1) en el propio chip, lo que aceleraba enormemente la transferencia de datos de este caché al procesador, así como la aparición del co-procesador matemático.

En 1989 lanzaron el i486, que alcanzó velocidades entre 16 y 100 MHz. Eran microprocesadores muy similares a los Intel 80386, con la principal diferencia que estos últimos 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 y un i387 a la misma frecuencia de reloj.

El 22 de marzo del 1993 ve la luz por primera vez el "Pentium", también conocido por nombre clave P54C. Estos procesadores que partían de una velocidad inicial de 60 MHz, llegando a los 200 MHz, algo que nadie había sido capaz de augurar unos años antes. Con una arquitectura real de 32 bits, se usaba de nuevo la tecnología de .8 micras, con lo que se lograba realizar más unidades en menos espacio.

El Pentium poseía una arquitectura capaz de ejecutar dos operaciones a la vez, gracias a sus dos pipeline de datos de 32 bits cada uno, uno equivalente al i486DX (u) y el otro equivalente al 486SX (u).

Poseía un bus de datos de 64 bits, permitiendo un acceso de memoria de 64 bits.

El 27 de Marzo de 1995, del procesador Pentium Pro supuso para los servidores de red y las estaciones de trabajo un aire nuevo, tal y como ocurriera con el Pentium en el ámbito doméstico.

El Pentium Pro es la sexta generación de arquitectura x86, que buscaba reemplazar al Intel Pentium en toda gama de aplicaciones, pero luego se centró como chip en el mundo de los servidores y equipos de sobremesa de gama alta, siendo el primero enfocado para business.

El 7 de marzo de 1997 Intel lanza al mercado el Intel Pentium 2, con arquitectura x86, basado en una versión modificada del núcleo P6, usado por primera vez en el Intel Pentium Pro.

En comparación con su antecesor, este último mejora el rendimiento en la ejecución de código de 16 bits, añade el conjunto de instrucciones MMX y elimina la memoria caché de segundo nivel del núcleo del procesador, colocándola en una tarjeta de circuito impreso junto a éste.

Poseía 32 KB de memoria caché de primer nivel, repartida en 16 KB para datos y otros 16 KB para instrucciones.

En 1998 aparece el primer procesador Xeon, con nombre Pentium II Xeon, que utilizaba tanto el chipset 440GX como el 450NX.

El 26 de febrero de 1999 llega el Pentium III, microprocesador de arquitectura i686, con una modificación del Pentium Pro.

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 quieres necesitaban de gran poder de cómputo.

El 20 de noviembre de 2000 sale al mercado el Pentium 4, microprocesador de séptima generación, basado en la arquitectura X86 y con un diseño completamente nuevo desde el Pentium Pro de 1995.

En marzo de 2003 llega el Intel Pentium M, microprocesador con arquitectura x86 (i686), el cual representa un cambio radical para Intel, ya que no es una versión de bajo consumo del Pentium 4, sino una versión fuertemente modificada del diseño del Pentium III (que a su vez es una modificación del Pentium Pro).

Está optimizado para un consumo de potencia eficiente, una característica vital para ampliar la duración de la batería de los computadores portátiles.

Funciona con un consumo medio muy bajo y desprende mucho menos calor que los procesadores de computadores de escritorio.

Los procesadores Intel Pentium M forman parte integral de la plataforma Intel Centrino.

En la primavera de 2005, durante el Intel Developer Forum se introducen los procesadores Pentium D, que consiste básicamente en 2 procesadores Pentium 4 metidos en un solo encapsulado (2 núcleos Prescott para el core Smithfield y 2 nucleos Cedar Mill para el core Presler).

Su proceso de fabricación fue inicialmente de 90 nm y en su segunda generación de 65 nm.

El nombre en clave antes de su lanzamiento era "Smithfield".

El 26 de junio de 2006, Intel anunció la nueva generación: Xeon Dual Core, con tecnología de doble núcleo. Este nuevo procesador brinda un 80% más de rendimiento por vatio y 60% más rápido que la competencia. Además, la nueva generación ofrece más del doble de rendimiento que la generación anterior de servidores basados en el procesador Intel Xeon, capaz de ejecutar aplicaciones de 32 y 64 bits.

La marca Core 3 fue introducida el 27 de julio de 2006, abarcando las líneas SOLO (un núcleo), DUO (doble núcleo), QUAD (quad-core) y EXTREME (CPUs de dos o cuatro núcleos). Los procesadores Intel Core 2 con tecnología vPro (diseñados para negocios) incluyen las ramas de doble núcleo y cuatro núcleos.

La marca Core 2 se refiere a una gama de CPUs comerciales de Intel de 64 bits de doble núcleo y CPUs 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.

El 2 de noviembre de 2006 aparece Intel Core 2 Quad, una serie de procesadores con 4 núcleos, asegurando ser un 65% más rápidos que los Core 2Duo disponibles anteriormente. Para poder crear este procesador se tuvo que incluir 2 núcleos Core bajo un mismo empaque y comunicarlos mediante el Bus del Sistema, para así totalizar 4 núcleos reales.

El 2 de marzo de 2008 Intel anuncia la llegada de Intel Atom, nombre de una línea anteriormente denominada Silverthorne / Diamondville. Diseñados para un proceso de frabricación de 45 nm CMOS y destinados a usarse en dispositivos móviles de internet, ultraportátiles, teléfonos inteligentes y otros de baja potencia y aplicaciones.

En el 2010, Intel anunció los modelos Core i3, i5 e i7 de cuatro núcleos, familia de procesadores que cubren los requerimientos de proceso de todos los niveles de usuario, dependiendo de su perfil y estilo de vida.

Core i3 integra una experiencia informática rápida y flexible. Equipado con el acelerador Intel para medios gráficos de alta definición, un motor de video de avanzada que ofrece una fluida reproducción de video, así como capacidades 3D de avanzada, lo que implica una solución ideal para gráficos en su uso cotidiano.

Core i5 asigna automáticamente la capacidad de proceso donde más se necesita, permitiendo al usuario crear videos HD, componer música digital, editar fotos o jugar videojuegos.

Y para los usuarios más experimentados, el Core i7 se presenta como la mejor opción, el cual posee grandes ventajas al momento de usar aplicaciones que requieren mayor performance.

La familia Core 2010 de Intel posee la tecnología Hyper Threading, la cual permite que cada núcleo del procesador trabaje en dos tareas al mismo tiempo, ofreciendo el rendimiento que el usuario necesita para ejecutar varias tareas a la vez.

En tanto, Intel Core i5 e Intel Core i7 integran Turbo Boost, que incrementa de forma automática la velocidad de procesamiento de los núcleos por encima de la frecuencia operativa básica, si no se han alcanzado los límites especificados de energía, corriente y temperatura.

En enero de 2011 Intel lanzó la segunda generación de la familia Core, tecnología que posee cambios en la memoria caché, mejorías en el modo Turbo Boost y perfeccionamientos en la propia arquitectura.

Esta nueva familia tiene motor gráfico integrado para aumentar el desempeño de procesamiento y gráficos de un dispositivo al tiempo que mantiene la eficiencia energética.  Así provee el perfecto balance entre diseño, performance y durabilidad.

Poseen características visuales mejoradas, que se centran en las áreas para las que la mayoría de los usuarios utilizan sus computadores hoy: video en alta definición, 3D, juegos, realización de múltiples tareas al mismo tiempo y redes sociales o uso de multimedia en línea.

Basados en la tecnología de proceso de 32 nanómetros (nm) de Intel, los nuevos chips son la primera microarquitectura "visiblemente inteligente" que combina la tecnología visual y de gráficos 3D con microprocesadores líderes en desempeño en un único chip, sin necesidad de agregar hardware adicional para mejorar el desempeño de juegos u otras tareas de alta exigencia.