Curso : Prof Profes esor or : Campus Ciudad de México División de Ingeniería y Arquitectura Departamento de Ingeniería Mecatrónica
Microcontroladores Dr. Dr. Alfr Alfred edo o Vic Victo torr Mant Mantil illa la Siq Sique ueir iros os Tomás Tello García A01121322
Alumnos:
Gabriela Mendez Valadez A01163127 Ana Laura Barajas A01121372
Fecha de entrega: 3/sept/2010
Calificación:
1. Realice una investigación i nvestigación sobre las siguientes arquitecturas de procesadores actuales de INTEL y AMD - INTEL CORETM (i3, i5, i7 Processor) - Six-Core AMD Opteron™
La investigación debe incluir las principales características de estos procesadores asií como una explicación de las siguientes tecnologías utilizadas por estos procesadores: - INTEL Turbo Boost Technology - INTEL Hyper-Threading Technology - AMD Virtualization - AMD CoolCore Intel Core i3
Tabla con las principales características de cada uno de los i3: Número de Procesador
Cores/ Threads
Clock Speed
Standard Voltage Processors i3-350M 2 cores / 2.26 GHz 4 threads i3-330M 2.13 GHz 2 cores / 4 threads Ultra-low-voltage Processors i3-330UM 1.20 Ghz 2 cores / 4 threads
Intel Smart Cache
Silicon Technology
Intel Turbo Boost Technology
Intel Hyper Threading Technology
3 MB
32 nm
No
Yes
3 MB
32nm
No
Yes
3 MB
32nm
No
Yes
Intel Core i5
Tabla con las principales características de cada uno de los i5:
Processor
Cores/ Threads
Clock Speed
Standard Voltage Processors i5-540M 2 cores / 2.53 4 threads GHz up to 3.06 GHz with turbo boost i5-520M 2 cores / 2.40 4 threads GHz up to 2.93 GHz with turbo boost i5-430M 2 cores / 2.26 GHz up 4 threads to 2.53 GHz with turbo boost Ultra-low-voltage Processors i5-540UM 2 cores / 1.20 4 threads GHz i5-520UM 2 cores / 1.06 4 threads GHz up to 1.86 GHz with turbo boost i5-430UM 2 cores / 1.20 GHz 4 threads
Intel Smart Cache
Silicon Tech
Intel Turbo Boost Technology
Intel Hyper Threading Technology
Intel HD Graphics
3 MB
32 nm
Yes
Yes
Yes
3 MB
32 nm
Yes
Yes
Yes
3 MB
32nm
Yes
Yes
Yes
3 MB
32 nm
Yes
Yes
Yes
3 MB
32 nm
Yes
Yes
Yes
3 MB
32nm
Yes
Yes
Yes
Intel Core i7
Tabla con las principales características de cada uno de los i7:
Número de Procesador
Cores/ Threads
Clock Speed
Standard Voltage Processors i7-840QM 4 cores / 1.86 GHz 8 threads i7-820QM 4 cores / 1.73 GHz, 8 threads up to 3.06 with turbo boost 4 cores / 1.73 GHz i7-740QM 8 threads i7-720QM 4 cores / 1.60 GHz,
Intel Smart Cache
Silicon Technology
Intel Turbo Boost Technology
Intel Hyper Threading Technology
8 MB
45 nm
Yes
Yes
8 MB
45 nm
Yes
Yes
6 MB
45 nm
Yes
Yes
6 MB
45 nm
Yes
Yes
8 threads
up to 3.80 with turbo boost i7-620QM 2.66 GHz, 2 cores / up to 3.33 4 threads with turbo boost Ultra-low-voltage Processors i7-640LM 2.13 GHz, 2 cores / up to 2.93 4 threads with turbo boost i7-620LM 2.0 GHz, 2 cores / up to 2.8 4 threads with turbo boost i7-660UM 2 cores / 1.33 GHz 4 threads i7-640UM 1.2 GHz, 2 cores / up to 2.26 4 threads with turbo boost i7-620UM 1.06 GHz, 2 cores / up to 2.13 4 threads with turbo boost
4 MB
32nm
Yes
Yes
4 MB
32nm
Yes
Yes
4 MB
32nm
Yes
Yes
4 MB
64nm
Yes
Yes
4 MB
32nm
Yes
Yes
4 MB
32nm
Yes
Yes
Six-Core AMD Opteron
La siguiente tabla muestra algunos de los six-core AMD Opteron con tecnología 45nm : HyperTransport Technology
HyperTransport Peak BW (per socket)
2.6 Ghz 9MB
HT3
6
2.4 Ghz 9MB
2427
6
2425 HE 2423 HE
ACP
Max. Memory Support
Socket Type
AMD-V
57.6 GB/s
75W
800Mhz DDR2
1207
yes
HT3
57.6 GB/s
75W
800Mhz DDR2
1207
yes
2.2 Ghz 9MB
HT3
57.6 GB/s
75W
800Mhz DDR2
1207
yes
6
2.1 Ghz 9MB
HT3
57.6GB/s
55W
800Mhz DDR2
1207
yes
6
2.0 Ghz 9MB
HT3
57.6GB/s
55W
800Mhz DDR2
1207
yes
2419 EE 6
1.8 Ghz 9MB
HT3
57.6GB/s
40W
800Mhz DDR2
1207
yes
Model Cores Number
Clock Speed
2435
6
2431
L2+L3 Cache
Para entender los conceptos clave tenemos las siguientes definiciones: INTEL Turbo Boost Technology:
Como una prestación independiente y gratuita, Intel® Hyper-Threading Technology, junto con Intel Turbo Boost Technology aumenta el desempeño para cargas de trabajo que ejecutan uno o varios subprocesos. Intel Turbo Boost Technology se activa cuando el sistema operativo (SO) solicita el estado de máximo desempeño del procesador (P0).
La frecuencia máxima de Intel® Turbo Boost Technology depende de la cantidad de núcleos activos. El tiempo durante el cual el procesador se mantiene en el estado de Intel Turbo Boost Technology depende de la carga de trabajo y del entorno operativo, para ofrecerle el desempeño que necesita, en el momento y en el lugar en que lo necesita. Cualquiera de los siguientes factores puede definir el límite superior de Intel Turbo Boost Technology con una determinada carga de trabajo: Cantidad de núcleos activos • Consumo estimado de corriente • Consumo estimado de energía • Temperatura del procesador • Cuando el procesador funciona por debajo de estos límites y la carga de trabajo del usuario exige mayor desempeño, la frecuencia del procesador aumentará de forma dinámica en 133 MHz a intervalos breves y regulares hasta alcanzar el límite superior o la cantidad máxima posible de núcleos activos. En cambio, cuando se alcanza alguno de los límites o se lo superar, la frecuencia del procesador disminuirá de forma automática en 133 MHz hasta restablecer el funcionamiento del procesador dentro de sus límites operativos. INTEL Hyper-Threading Technology
El Hyper-Threading Techonology permite un paralelismo a nivel de hilo en cada uno de los procesador provocando un uso más eficiente en los recursos del procesador (mayor rendimiento del procesador) e incrementa el rendimiento en multi-threaded software. Un procesador INTEL combinado con un OS y BIOS que soporten INTEL HT Technology permitirá: Correr aplicaciones muy demandante simultáneamente manteniendo el • respondimiento del sistema Mantiene los sistemas más seguros, eficientes y manejables mientras se minimiza el • impacto en la productividad. Proporciona espacio para futuro crecimiento dentro de una empresa y nuevas • soluciones de capacidad. Con el INTEL HT Technology, entusiastas del multimedia pueden crear, editar y encodificar archivos gráficamente intensivos mientras se corren aplicaciones en el fondo como software de protección de virus sin compremeter el rendimiento del sistema.
AMD Virtualization
La AMD Virtualization (AMD-V) Technology es un set de extensiones de hardware de arquitecturas de sistema x86 que permiten utilizar de mejor manera los recursos, esto permite que los servidores, clientes, centros de información más eficientes. AMD-V está diseñada para ayudar a simplificar las soluciones de virtualización, permitiendo una experiencia más satisfactoria del consumidor y un rendimiento de aplicaciones casi nativo. Algunos de los beneficios son: Virtualizar extensiones al set de instrucciones de x86: Permite al software crear • máquinas virtuales más eficientes para que se puedan correr múltiples sistemas operativos y sus aplicaciones en la misma computadora. Etiquetado TLB: Característica de hardware que facilita un switcheo más eficiente •
•
•
•
entre las máquinas virtuales para un mejor respondimiento de las aplicaciones. Rapid Virtualization Indexing: Ayuda a acelerar el rendimiento de muchas aplicaciones virtualizadas AMD-V Extended Migration: Característica del hardware que ayuda a virtualizar el software permitiendo una migración en vivo de las máquinas virtuales hacia todas las generaciones de AMD Opteron. I/0 Virtualization: Permite acceso directo al dispositivo a través de la máquina virtual, pasando por un hypervisor para mejorar el rendimiento de las aplicaciones y una mejora en el aislamiento de las máquinas virtuales para incrementar integridad y seguridad
AMD CoolCore
Reduce el consumo de energía del procesador desactivando las partes del procesador que no se están usando. Por ejemplo, el controlador de memoria puede desactivar la lógica de escritura cuando se está leyendo información de la memoria, lo que contribuye a reducir el consumo de energía del sistema. Funciona automáticamente sin necesidad de controladores ni activación de BIOS. La alimentación se puede activar o desactivar dentro de un solo ciclo de reloj, ahorrando energía sin comprometer el rendimiento. VENTAJA: ayuda a los usuarios a obtener un rendimiento más eficaz activando o desactivando dinámicamente partes del procesador. 2. Comparación entre familias de microcontroladores: MICROCHIP VS. ATMEL
MICROCHIP
La familia de microcontroladores Microchip, es uno de los grandes líderes en el mercado, ya que cuentan con los famosos PIC. Los microcontroladores mas famosos de microchip son: PIC16F84, PIC16F87X, PIC16F88,PIC24H, dsPIC30F y dsPIC33F. PIC32 (MCUS de 32 bits). La gran ventaja de estos microcontroladores es que se adaptan muy fácilmente a las necesidades del usuario y comúnmente cuenta con varios dispositivos con diferentes características (RAM, ROM, numero de puertos etc) que hace mas fácil la selección de un microcontrolador dependiendo de la aplicación que se desea hacer. Los microcontroladores PIC (Peripherals Interface Controller) tipo RISC cuenta con una arquitectura interna central formada principalmente de: • • •
•
•
Reducido numero de instrucciones con largo fijo Arquitectura Harvard Casi todas las instrucciones se ejecutan en un ciclo de ejecución (4 ciclos de clock) Las posiciones de la RAM funcionan como registros de origen o destino de algunas operaciones matemáticas Un stack en hardware que sirve para almacenar las instrucciones de regreso a las funciones.
• •
Pocos datos direccionables, aunque extendibles con los bancos de memoria Es posible escribir en el PC counter para poder hacer saltos indirectos
Como ya habíamos mencionado, existen diferentes características con los que cuentan los microcontroladores PIC que hace que el usuario, elija un PIC con respecto a otro. En general las características de los PICs modernos son: Memoria Flash y ROM desde 256 bytes a 256kb • Varios puertos de entrada y salida (varía según el modelo de PIC) • Núcleos de CPU de 8/16 bits con arquitectura Harvard • Temporizadores de 8/16bits • Diferentes periféricos como USART, AUSART etc • Convertidor Analógico-Digital de 8-10-12 bits • Comparación PWM • Opción para controlar LCD 2 2 • Periférico MSSP para comunicación I C , I S etc • Memoria EEPROM interna hasta con un millón de ciclos de Read/Write • Controladores, Ethernet, IRDA, USB, LIN etc •
ATMEL ATMEL fue una de las primeras familias de microcontroladores que utilizaron memoria flash para almacenamiento de programas y cuenta con diferentes microcontroladores con arquitectura Harvard, RISC de 8 bits como son: tinyAVR, megaAVR, XMEGA, 8051. Las grandes ventajas de los microcontroladores AVR (familia a la que pertenecen los ATMEGA) es que son suficientemente rápidos para ejecutar muchas instrucciones en un solo ciclo de reloj, optimiza el consumo de energía. Cuenta con 16 MIPS (millones de instrucciones por segundo) y cuenta con 1 a 256K bytes de memoria.
A continuación se muestra una tabla con las principales características de los microcontroladores ATMEGA
Tipo de microcontrolador Capacidad de Memoria
Frecuencia de reloj
Puertos de entrada y salida
Perifericos incorporados al chip
Bibliografía:
MICROCHIP ATMEL PIC de 8 bits, familia Microcontrolador de 8 bits, PIC18F familia ATMEGA Memoria ROM: capacidades Memoria ROM: capacidades desde 4kB hasta 128kB. desde 4kB hasta 256kB. Memoria RAM: capacidades Memoria RAM desde 512 desde 256 bytes hasta 4kB. bytes hasta 16kB. Memoria EEPROM para Memoria EEPROM para datos en algunos modelos, todos los modelos, desde 256 desde 128 hasta 1024 bytes. bytes hasta 4kB Oscilador interno de 32kHz a Frecuencia de reloj de 8, 10, 8Mhz, o biende 32kHz a 16 y hasta 20 MHz 16MHz Van desde 15 como el De 16 a 32 puertos de entrada modelo (PIC18F13K50) y salida hasta 70 puertos de entrada y salida (PIC18F8310) UART , A/E/USART ADC (convertidor anlogico2 SPI, I C digital), PWM (Pulse Width MSSP(SPI/I2C) modulation), SP1 (Serial SSP(SPI/I2C Peripherals interface), Twi ADC (Two wire interface), Timmer de 1 - 8-bit USART (Universal 3 - 16-bit Synchornous Asynchornous 0 - 32-bits Receiver Transmiter) USI (Universal Serial Interface) Timmers
http://www.intel.com/index.htm?es_LA_04 http://www.amd.com/la/Pages/AMDHomePage.aspx http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?mid=10&lang=en&branchID=1004 http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc4064.pdf
