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Capýtulo 8:

 El punto de partida de la historia del PC

LA CPU 8086/8088 DE INTEL

El punto de partida de la historia del PC

La empresa Intel introdujo el microprocesador 8086 de 16 bits en el año 1978. Era el primer procesador que podía disponer de los avances tecnológicos conseguidos en lenguajes de programación de alto nivel y en sistemas operativos más potentes, con lo cual se obtuvo la base para el diseño de las computadoras. Desde entonces, todos los sistemas compatibles IBM se basan, en última instancia, en la CPU 8086. Todos los descendientes de la 8086 de Intel han de ser capaces de emular este procesador.

El software que se desarrollo para el 8086 también tenia que ser compatible con chips posteriores.

El chip 8086 disponía de una estructura real de 16 bits, que el permitía trabajar con un formato de datos de 16 bits, tanto interna como externamente. Pero el elevado precio de los componentes de memoria requeridos para su uso, dificulto su comercialización.

La empresa IBM contrato la firma Intel para diseñar el sucesor del chip 8086, se llama CPU 8088. Las primeras computadoras personales se introdujeron en el mercado en 1981. Estas computadoras, que contaban con una capacidad de 16kb de memoria, una unidad de cinta en forma de cassette, y un monitor monocromo de color verde sin prestaciones gráficas. Ya hace más de 15 años de este acontecimiento.

Externamente, el chip 8088 solo usaba un formato de 8 bits para su bus de datos. Pero internamente, trabaja con 16 bits, como el procesador 8086.

La CPU 8086/8088 fue equipada con un bus de direcciones de 20 bits, que el permitía seleccionar 2 elevado a la 20 ubicaciones de memoria en forma directa, equivalente a 1 MB (1,048,576 bytes), lo que definía el límite físico de la memoria de este procesador. En sus inicios, en sus inicios funcionaba a una frecuencia de reloj impresionante de 4.77MHz. Las computadoras XT eran versiones mejoradas de las PC de IBM, con la incorporación de un disco duro. Más adelante los modelos de Turbo XT compatibles, contaban con velocidades 8 MHz, 10 MHz e incluso 12MHz.

Comparado con la potencia disponible hoy en día, es difícil imaginar cual era la utilidad de una computadora con un procesador 8086/8088. No obstante, el software que se disponía aquellos días no precisaba mucha potencia. Incluso un programa de tratamiento de textos reciente, como el programa Word 5.5 de Microsoft, podría funcionar correctamente con una CPU 8088.

EL 80286

El punto de partida de la historia del PC
 
Pronto Intel introdujo un procesador más sofisticado, la CPU 80286, que elevo las prestaciones de la PC a un nuevo nivel. El procesador 80286 usaba un bus de datos de 16 bits, tanto interna como externamente, con lo cual superaba a su predecesor, sobre todo con respecto a la cada vez mas potente nuevas aplicaciones. Se amplio también el bus de direcciones de este procesador para direccionar 16 MB de memoria.

Otra diferencia básica entre el procesador 80286 y su predecesor era el juego de comandos condensada en la CPU. Aumento el numero de instrucciones que podría ejecutarse por segundo, no solamente durante una mayor frecuencia de reloj, sino también mediante una estructura de comandos más eficiente. Como resultado se multiplico por tres el valor de MIPS (millones de instrucciones por segundo).

De todas formas, la diferencia predominante entre las CPU 8086/8088 y 80286 radica en la adición de un nuevo modelo operativo. En el modo real o normal, la 286 funciona de la misma manera que su predecesor, con la misma limitación de un MB de memoria: Pero su mayor velocidad de reloj y juego de comandos más eficientes permitía superar a sus predecesores, incluso en el modo real.

El nuevo modo operativo, llamado modo protegido, le permite al procesador 80286 direccionar y gestionar mas memoria, hasta 16 MB. Así es posible procesar varias aplicaciones diferentes simultáneamente. A esta técnica se le llama multitarea.

El 80286 fue el primer procesador Intel capaz de realizar multitareas que disfrutó de una fuerte comercialización. En todo esto, solo unas cuantas aplicaciones, tales como Lotus 1-2-3 y Windows de Microsoft podían aprovecharse de esta capacidad. El sistema operativo MS/PCDos de las PC por sí solo no puede funcionar en el modo protegido puesto que solo puede poner 640 KB de memoria de trabajo a disposición de las aplicaciones. Sin embargo, existen otros sistemas operativos, como el UNIX y el OS/2, ofrecen mucho mas en este sentido.

En las PC de la categoría AT (tecnología avanzada), el procesador 286 se encuentra a menudo en la misma forma y en el mismo lugar que en la CPU 8086/8088. En cambio, hay que notar que el chip 286 no se fabricó con un formato completo. Es decir, tanto puede ser una lámina cuadrada que se sujeta mediante clips metálicos, puede ser un chip de forma cuadrada montada en un zócalo de plástico. Su ubicación sobre las distintas placas madre puede variar también. Normalmente, la única manera de identificar este chip es mediante las siglas grabadas sobre su superficie.

EL 80386

El punto de partida de la historia del PC
 
La siguiente generación de procesadores para la PC trajo consigo importantes cambios en el mundo de la PC. Con la CPU 80386 DX, Intel ofreció un chip de proceso que era ampliamente superior al de sus predecesores. El 386 DX era el primer procesador de 32 Bites que pudo usarse en placas madre de las PC. Al doblar la anchura externa e interna del bus de datos utilizado en el 286, tanto interna como externamente, se le abrieron nuevos horizontes a las computadoras personales.

Las aplicaciones gráficas, que anteriormente corrían lentamente, ahora podrían funcionar con más rapidez. Asimismo, el uso de las interfaces gráficas de usuario (GUI), que requieren mucha más potencia del procesador, dado que redefinen toda la pantalla después de cada acción, comenzó a ser realmente posible y práctico después de haberse introducido en 80386.

Desde que las velocidades de los relojes se elevaron de 16 a 33 y 40 MHz y que se instaló un caché externo de memoria (ver más adelante) para incrementar el rendimiento del procesador, casi todas las computadoras modernas pueden clasificarse como "computadoras gráficas", una distinción que ya existía desde hacía algún tiempo entre las computadoras Apple, Commodore, Amiga y Atari ST que utilizan procesadores Motorola.

Desde que el bus de direcciones se expandió a 32 bits, el chip puede direccionar directamente 4.294.967.296 (2 elevado a la 32) localizaciones de memoria, o 4 gigabytes de RAM. Esto hace posible direccionar incluso 64 terabytes de forma virtual, lo que permite otro modo de operación, llamado el modo real virtual. Con este modo de operación, es posible efectuar la multitarea bajo MS- /PC-DOS porque cada aplicación involucrada en el proceso de multitarea recibe una CPU virtual con 1 MB de memoria.

Estas computadoras virtuales por separado operan como varios procesadores 8088 independientes, trabajando en paralelo en un solo sistema. No obstante, para crear este mundo artificial en la PC, se necesitaba otra ampliación del sistema operativo. Esta adición pronto fue introducida por Microsoft con la versión 3.0 del entorno gráfico de usuario MS-Windows.

Al igual que la CPU 286, la 386 permanece completamente compatible con códigos objeto en relación a sus predecesores. Esto significa que todos los sistemas operativos y aplicaciones diseñados para procesadores 8086 u 80286 también funcionarán en la CPU 386, sólo que mucho más deprisa.

El 386 también entiende los juegos de comandos utilizados por los chips más antiguos y los tiempos de ejecución son mas rápidos. A una velocidad de reloj idéntica, por ejemplo 16 MHz, el 386 puede alcanzar dos veces los MIPS (millones de instrucciones por segundo) que la CPU 80286.

Una característica especial de la generación 386 es que cuenta con una versión "degradada" del procesador, llamada 386SX con velocidades de reloj entre 16 y 25 MHz. "Degradada" quiere decir en este contexto que el 386SX utiliza una estructura de 32 bits sólo de forma interna. En este sentido no es inferior a su hermano el 386 "puro".

No obstante, externamente el SX utiliza un bus de datos que tiene el mismo tamaño que el bus encontrado en la CPU 286. También el bus de direcciones del "SX" es similar al del 286, lo cual le limita en aplicaciones multitarea.

El 386SX consiste básicamente en un procesador 386 en una placa madre 286. Este es el motivo por el que el SX ejecuta muchas tareas de forma mas lenta que la de su hermano mayor, el 386 "puro". Debe estar cambiando constantemente entre su estructura interna propia de 32 bits y la operación externa de 16 bits, lo cual cuesta tiempo.

El 386DX es fácilmente identificable en el marco de la placa madre. Tiene forma cuadrada, una inscripción que lo distingue, y una impresión en tinta azul-roja. Esta CPU 386DX está normalmente localizada transversalmente frente a las ranuras de expansión de la placa madre.

Puesto que los procesadores de la clase 386SX son considerablemente más pequeños, es difícil localizarlos. En vez de estar montados en un zócalo como otros procesadores Intel, están soldados directamente al circuito madre. Así pues, no pueden sacarse ni intercambiarse. Si una CPU 386SX deja de funcionar, deberá cambiarse toda la placa madre.

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