ARQUITECTURA DE COMPUTADORES. COPROCESADOR MATEMATICO

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Finalmente, el coste de los coprocesadores matemáticos fue lo suficientemente bajo para incluir en el microprocesador de propósito general (CPU) las funciones del coprocesador matemático eliminando, de este modo, los componentes separados.

El Intel 8087, anunciado en 1980, fue el primer coprocesador de coma flotante para la línea de microprocesadores Intel 8086 y 8088.4 5. El objetivo del 8087 era acelerar los cálculos de aritmética de punto flotante, como la adición, sustracción, multiplicación, división y raíz cuadrada. También calculaba las funciones trascendentales como las exponenciales y logarítmicas o trigonométricas. Las mejoras de rendimiento eran de aproximadamente 20% a más del 500%, dependiendo de la aplicación específica.[pic 2][pic 3]

El 8087 podía realizar cerca de 50.000 FLOPS4 usando alrededor de 2,4 vatios.5 Sólo las operaciones aritméticas se beneficiaban de la instalación de un 8087, computadores que usados sólo en aplicaciones tales como procesamiento de textos, por ejemplo, no se beneficiarían de los gastos adicionales (alrededor de $150) 6 y el consumo de energía de un 8087.

Las ventas del 8087 recibieron un gran impulso cuando IBM incluyó un zócalo de coprocesador en la tarjeta madre del IBM PC. El desarrollo del 8087 condujo al estándar IEEE 754-1985 para aritmética de coma flotante. Los procesadores de Intel posteriores (introducidos después del 486DX) no usaron un coprocesador de coma flotante por separado.

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MARCO TEORICO

Los coprocesadores son entidades que proporcionan el hardware para operaciones matemáticas de punto flotante y que trabaja en cooperación con el microprocesador de la PC, acelerando la operación de la computadora cuando se corre software diseñado para tomar las ventajas del coprocesador. Puede considerarse como un microprocesador independiente del central, pero controlado por él. Posee sus propios registros (llamados registros de coma flotante) y los correspondientes buses para comunicarse directamente con la UC y el datapath.

Los coprocesadores pueden ejecutar operaciones matemáticas de alto nivel, como grandes divisiones, funciones trigonométricas, raíces, logaritmos, etc. A una velocidad de 10 a 100 veces mayor que la del procesador principal. Los coprocesadores también son más precisos en estos cálculos que la unidad para matemáticas de enteros construida en el procesador.

Con el tiempo la FPU se convirtió en un elemento común presente en la mayoría de procesadores domésticos (series Pentium y PowerPC en adelante). La estructura interna del coprocesador matemático se divide en 2 bloques principales:

UNIDAD DE CONTROL (CU): Se encarga de establecer una interfaz entre el coprocesador y el bus de datos del sistema. Encargada de supervisar que las instrucciones se ejecuten correctamente.

UNIDAD DE EJECUCIÓN NUMÉRICA (NEU): Responsable de la ejecución de las instrucciones del coprocesador.[pic 4]

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DIFERENCIAS CON UN PROCESADOR

Las unidades matemáticas en el procesador principal trabajan con números reales, de tal manera que se ejecutan operaciones como sumas, restas, multiplicación y división.

El juego de instrucciones del coprocesador matemático es diferente al del procesador. Un programa debe detectar la existencia del coprocesador y entonces ejecuta las instrucciones explícitamente escritas para el coprocesador, estos programas generalmente son de matemáticas; usadas para base de datos, hoja de cálculo, programas estadísticos, diseño asistido por computadora (CAD). Los programas de procesamiento de palabras no se benefician del coprocesador y por eso no están diseñados para usarlo.

Un factor determinante del rendimiento de un microprocesador en operaciones matemáticas de precisión es la distancia que existe entre la UC/Datapath y el bloque que forma el coprocesador matemático. Los tiempos de respuesta de un coprocesador interno en la propia CPU son mucho más óptimos que los de uno externo, puesto que la longitud de los buses de conexión son más cortos y el acceso a los registros de coma flotante es más rápido.[pic 5]

Cuando el microprocesador detecta una instrucción de programa que pertenece al conjunto de instrucciones matemáticas reconocidas, la UC le envía las órdenes de control a la información necesaria para que éste pueda efectuar la operación. Una vez obtenga el resultado, el copro avisa a la UC y envía al datapath el dato calculado.

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CONTENIDO

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CONCLUSIONES

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BIBLIOGRAFIA

http://fpuinspector.googlecode.com/svn-history/r51/trunk/docs/_build/html/marco_teorico.html

http://programacion.net/articulo/el_coprocesador_matematico_2

http://www.alpertron.com.ar/8087.HTM

http://www.cad.com.mx/historia_de_intel.htm