La familia x86 reagrupa los
microprocesadores compatibles con el juego de instrucciones Intel 8086. Por
tanto, x86 representa a ese conjunto de instrucciones, siendo también una
denominación genérica dada a los correspondientes microprocesadores.
General
La arquitectura 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.
Existen dos sucesores de 64
bits para esta arquitectura:
IA64, empleada en los
procesadores Itanium de Intel y no compatible con X86, excepto bajo emulación.
AMD64 o x86-64, de AMD, que
es básicamente una extensión de 64 bits de la familia x86.
Técnicamente, la
arquitectura es denominada IA32 (Intel Architecture 32 bits). Está basada en un
modelo de arquitectura CISC (del inglés Complex Instruction Set Computing).
Intel
Intel inició sus operaciones
siendo un fabricante de memoria para computadoras. En 1971 fue la primera
compañía en lograr la integración de suficientes transistores como para vender
un microprocesador programable completo con un conjunto de instrucciones de 4
bits, que se volvería muy común en calculadoras de bolsillo: El Intel 4004.
Al 4004 lo sucedieron el 8008
en 1972 y en 1974 el 8080, cada vez logrando mayor capacidad. En 1978, Intel
comenzó a comercializar el procesador 8086, un ambicioso chip de 16 bits
potencialmente capaz de ser el corazón de computadoras de propósito múltiple.
El 8086 se comercializó en versiones desde 4,77 y hasta 10 MHz.
IBM adoptó al hermano menor
del 8086 (el 8088, un procesador con un bus de datos interno de 16 bits, pero
con el bus externo de 8 bits, lo que permitía aprovechar diseños y circuitos
para sistemas de 8 bits) para basarse en él y lanzar la línea de computadoras
más exitosa de la historia: el IBM PC (1981) y el IBM XT (eXtended Technology)
(1983) (ver influencia del IBM PC).
El éxito de esta serie fue
tal que a partir de ese momento, todos los CPUs de Intel mantuvieron una
estricta política de compatibilidad hacia atrás - Todo CPU fabricado por Intel
desde ese momento y hasta el 2001 es capaz de ejecutar código compilado para cualquiera
de sus predecesores.
Al 8086 lo sucedió el 80286
en 1982 (en el cual se basó la IBM PC/AT, 1985). Este chip, de 24/16 bits,
implementó el modo protegido de ejecución, sentando las bases para la aparición
de los verdaderos sistemas multitarea de escritorio. El 80286 apareció a 6 MHz,
y a lo largo de los años llegó hasta los 12MHz. Hubo varios sistemas operativos
que aprovecharon su modo protegido para ofrecer multitarea real, tales como las
primeras versiones de OS/2, o Xenix.
Pero el verdadero boom de la
multitarea no llegó hasta el nacimiento del 80386 (1985) - Un avance tan fuerte
que hoy en día es común referirse como i386 a toda la línea de procesadores que
le siguieron (también es común la referencia IA32, Intel Architecture of 32
bits). El 386 fue el primer procesador de Intel de 32 bits, y -magníficas
noticias para los desarrolladores- utilizarlo para aplicaciones de multitarea
sería ya mucho más fácil de lo que lo fue con el 80286. El 80386 maneja
velocidades de 16 a 33 MHz.
El 80486 apareció en 1989.
Fue un cambio relativamente menor frente al 80386 - Hasta su aparición, todas
las computadoras PC tenían la opción de instalar en un zócalo de la placa base
un -bastante caro- coprocesador numérico - para las XT, el 8087. Para las AT,
el 80287. Para las 386, el 80387. A partir del 80486, el coprocesador numérico,
así como la memoria caché L1 o de nivel 1 fueron integrados dentro del chip de
la CPU (el coprocesador sólo en los modelos 486DX, los modelos 486SX lo tenían
desactivado), trayendo como resultado un gran aumento en la velocidad percibida
por los usuarios. Internamente este procesador es el primer x86 segmentado (con
una profundidad 5). Este cambio es importante pues permite a la misma
frecuencia de reloj ejecutar casi el doble de instrucciones (1,9) e incrementar
la frecuencia de reloj. El 486 existe en versiones desde 20 y hasta 100 MHz.
Estos últimos denominados 486-DX4 a pesar de multiplicar por tres la frecuencia
de funcionamiento interna respecto al bus de datos externo.
En 1993 apareció el Pentium.
¿Por qué ya no se llamó 80586? Porque muchas empresas competidoras de Intel
comenzaron a producir CPUs con el mismo nombre que los de Intel. Ante el fallo
de que un número no puede ser tomado como marca registrada, a partir de
entonces los procesadores llevan un nombre propio. Este procesador incorporaba
bastantes novedades, entre ellas un coprocesador muy mejorado y un doble
sistema de prefetch, lo que le permitía en ciertas situaciones ejecutar dos
instrucciones simultáneas, con el consiguiente aumento de rendimiento (esto
sólo era posible bajo ciertas combinaciones muy estrictas de instrucciones, con
lo que el aumento de rendimiento sólo era apreciable en aplicaciones compiladas
específicamente para él). El Pentium llegó desde los 60 hasta los 233 MHz.
Poco después hizo su
aparición el Pentium Pro, una versión orientada a servidores que incluía la
caché de segundo nivel en el mismo encapsulado que el procesador. Su elevado
precio supuso un freno a su expansión, pero luego su arquitectura P6 fue
aprovechada para el Pentium II.
Desde entonces, la tendencia
al aparecer el Pentium II (1997), Pentium III (1999) y Pentium 4 (2000) ha sido
la integración de más componentes, la adición de instrucciones específicas de
multimedia y a elevar la velocidad de reloj tanto como sea posible. El Pentium
II llegó desde 233 hasta 450 MHz. El Pentium III desde 450 a 1400 (1,4 GHz). El
Pentium 4 debutó a 1,3 GHz y en noviembre del 2005 llegaba ya a los 3,80 GHz.
Con todo, la carrera de los MHz se vio frenada debido al creciente consumo de
energía y generación de calor producida por los microprocesadores a altas
frecuencias de reloj, que en los últimos Pentium 4 superó fácilmente los 100 W.
Paralelamente al Pentium II
dos familias de CPUs fueron anunciadas: El Celeron, que es similar a los
Pentium pero con menos memoria caché y, por consiguiente, menor precio y
prestaciones, y el Xeon, orientado a servidores, con más memoria caché - y
claro está, de mucho mayor costo. Con los Celerón se continuó con una
tendencia, ya iniciada en los 386 y 486, de tener dos modelos de diferentes
prestaciones en la misma familia de procesadores: los modelos DX (386DX y
486DX), de mayores prestaciones, y los modelos SX (386SX y 486SX) de menores
prestaciones. En el caso del 386SX por tener un bus externo de 16 bits en lugar
de los 32 bits del 386DX, y en los 486SX por tener desactivado el coprocesador
matemático interno. Así, en los Pentium II, Pentium III y Pentium 4 aparecieron
sus correspondientes versiones de bajo costo y prestaciones (básicamente, como
ya se ha dicho, por tener menos memoria caché de nivel 2) con el nombre
comercial de Celerón. Parece ser que el motivo principal de dicha
diversificación, aparte de aumentar a un costo mínimo el abanico de modelos,
prestaciones y precios, es de marketing: debido a las costantes bajadas de
precio que experimentan los procesadores y el hardware en general, crear una
"barrera de contención" que justifique los diferentes niveles de
precios, poniendo un precio más alto a los procesadores más potentes.
Cronología
Predecesores (las raíces de
la arquitectura x86)
1971 Datapoint 2200.
Terminal de computadora programable. Su conjunto de instrucciones es la base de
los procesadores Intel desde el 8008 al 8085, los cuales a su vez son los
antecesores de la arquitectura x86
1972 Intel 8008
1974 Intel 8080
1977 Intel 8085
No se incluyen todos
los microprocesadores
Microprocesadores de
la arquitectura x86[editar]
1978 y 1979 Intel
8086 y 8088. Primeros microprocesadores de la arquitectura x86.
1980 Intel 8087.
Primer coprocesador numérico de la arquitectura x86, inicio de la serie x87.
1980 NEC V20 y V30.
Clones de procesadores 8088 y 8086, respectivamente, fabricados por NEC.
1982 Intel 80186 y
80188. Mejoras del 8086 y 8088.
1982 Intel 80286.
Aparece el modo protegido, tiene capacidad para multitarea.
1985 Intel 80386.
Primer microprocesador x86 de 32 bits.
1989 Intel 80486.
Incorpora el coprocesador numérico en el propio circuito integrado.
1993 Intel Pentium.
Mejor desempeño, arquitectura superescalar.
1995 Pentium Pro. Ejecución
fuera de orden y Ejecución especulativa
1996 Amd k5. Rival
directo del Intel Pentium.
1997 Intel Pentium II.
Mejora la velocidad en código de 16 Bits, incorpora MMX
1998 AMD K6-2.
Competidor directo del Intel Pentium II, introducción de 3DNow!
1999 Intel Pentium
III. Introducción de las instrucciones SSE
2000 Intel Pentium 4.
NetBurst. Mejora en las instrucciones SSE
2005 Intel Pentium D.
EM64T. Bit NX, Intel Viiv
2006 Intel Core 2.
Introducción de microarquitectura Intel P8. Menor consumo, múltiples núcleos,
soporte de virtualización en hardware incluyendo x86-64 y SSSE3.
No se incluyen todos
los microprocesadores.
Sucesores
(microprocesadores x86-64)
2003 AMD Opteron.
Primer microprocesador x86 de 64 bits, con el conjunto de instrucciones AMD64)
No se incluyen todos
los microprocesadores
x86-64
Artículo principal: X86-64
Con la octava generación de
procesadores compatibles x86, los x86-64, que utilizan arquitectura y bus de 64
bits, con posibilidad de múltiples núcleos, introducida por AMD y adoptadas por
Intel, se introducen por primera vez nuevas variantes y formas, en lo que a la
denominación y clasificación del procesador se refiere, tales como el nombre
comercial o tecnología del modelo, la compañía fabricante, su número de serie,
la cantidad de bits a la que puede trabajar o la cantidad de núcleos por los
que está compuesto, por ejemplo: Intel Core 2 Duo E2180, o lo que es lo mismo, i686
o Intel Pentium de doble núcleo E2180, de 64 bits y de 1,6 a 2,0 GHz; o AMD Athlon
64 X2, es decir, un AMD 64 bits, Athlon X de doble núcleo a 2 GHz; todos ellos
englobados bajo el denominador común x86-64, y compatibles con subarquitecturas
anteriores de 32, 16 y 8 bits, de la familia de procesadores x86 de Intel, y
compatibles.
Procesadores
x86
Intel
Pentium II
Pentium Pro
Pentium III
Pentium 4
Pentium D
Core 2 Quad
Core 2 Duo
Core i3
Core i5
Core i7
AMD[editar]
K5
K6
K7 (Athlon, Athlon
XP)
Duron
Sempron
