Motorola ya ha sacado al mercado el chip 68040, los fabricantes de Hardware para Amiga por fin podrán cargar sus balas de plata en tarjetas aceleradoras que puede ofrecer hasta 20 MIPS de velocidad de procesador.

Retrocedamos unos cuantos años en el tiempo, volviendo a Austin, Texas, aproximadamente en 1977. Los ingenieros de Motorola se encuentra reunidos con la misión de diseñar un microprocesador que sucede al chip de ocho bits 6800. Algunos han propuesto la idea de un chip de 16 bits, doblando el ancho de banda de su predecesor. Los más ambiciosos proponen un chip con una arquitectura interna de 32 bits. En Julio de 1979 aparece el chip 68000.

Posteriormente salen al mercado versiones de este chip más robustas y rápidas como son el 68010 y el 68020; sin embargo el verdadero salto para los usuarios de Amiga lo supuso la aparición del 68030. Mientras que el procesador central del Amiga 3000, dotado con un 68030, alcanza una velocidad del 75% más que el 68020, el 68040 (que ya habrán salido a la venta hace un mes aproximadamente) se puede decir que supone un salto casi definitivo, ya que corre a una velocidad de 20 MIPS (20 millones de instrucciones por segundo). De acuerdo con Motorola es más de 50 veces más rápido que el original 68000 a 0.35 MIPS, con el que se dotó inicialmente a los Amiga 500, 1000 y 2000.

La lucha del Silicio

De todas formas, ¿quién necesita este tipo de potencia?. Después de todo la velocidad de proceso que ofrecen las placas aceleradoras basadas en el 68020 ó 68030 es suficiente como para satisfacer a los que se encontraban anclados a un 68000. La respuesta más rápida será seguramente que la mayoría de la gente no necesita este tipo de velocidad. Sin embargo piense en los usuarios que trabajan en el campo de la animación, así como en los artistas del 3D, los cuales necesitan realizar complicados modelos y Renderings en su Amiga, no obstante también es cierto que en el cómputo global de estos suponen una minoría, la cual a su vez está preparada para tomar las nuevas ventajas ofrecidas por el 040. Puede ser que actualmente existan pocas aplicaciones que de hecho saquen el máximo provecho a este chip, necesitando una velocidad en el rango de los 20 MIPS; sin embargo, también es cierto que estas pueden verse aumentadas en un futuro no muy lejano.

Según Motorola y basándose en la velocidad de 20 MIPS, el 68040 excede la velocidad de procesadores rivales como es el caso del 80486 de Intel, así como su nuevo rival RISC (Reduced Instruction Set Computing) o como SPAERC de Sun Microsystems. Igualmente aunque algunos procesadores de la serie RISC puedan ser más rápidos, estos contienen una serie de características internas en cuanto al set de instrucciones que no permiten guardar la compatibilidad con el software de familias anteriores; por ejemplo todos los productos escritos para las series 68000.

Los fabricantes de chips toman las ventajas de las altas tecnologías en la fabricación de chips para producir ordenadores cada vez más rápidos. Motorola, de hecho, también fabrica chips RISC, sin embargo, los bancos de pruebas realizados, muestran que la superioridad de los chips RISC va decreciendo. Se dice que actualmente los MIPS no pueden ser utilizados como medida en el diseño de un chip ante situaciones complejas, por lo que aparecen los chips como el 68000, basados en CISC (Complex Instruction Set Computing).

En principio el 68040 sólo supone un aumento en la velocidad con respecto a los 12 MIPS con los que se encuentra dotado el 68030 en su máxima configuración (a 50MHz). Esto no ofrece un aumento en la cantidad de memoria, en lo que toma parte el BUS Zorro III, quedando por tanto en la barrera de los 9Mb en virtud de sus 32 bits de dirección. El 040, sin embargo, ofrece ventajas adicionales como es el caso de la undiad compatible en coma flotante (FPU) IEEE 754, a una velocidad de 3,5 MFLOPS (Millones de Operaciones en coma Flotante por Segundo) que puede tratar con complejas operaciones elevadas.

Para hacernos una idea, el 68040 ofrece las mismas posibilidades que el multimillonario Mainframe de IBM 3090. Aunque el 040 necesita un nuevo diseño de software y una nueva arquitectura en la memoria para aprovechar todas las ventajas, supone un gran salto en cuanto a potencia y posibilidades.

El diseño del chip

¿Qué hace al 68040 ser tan rápido?. Motorola ha utilizado una variedad de nuevos y a veces esotéricos acercamientos en el diseño de chips, incluyendo Cache, la técnica de conducción, así como la combinación de todo lo que se utiliza en coprocesadores. En términos de ejecución de instrucciones el 040 comienza como todos desde la norma. Las instrucciones son convertidas normalmente en microinstrucciones de bajo nivel y ejecutadas. Una de las grandes diferencias es que con el 040 dichas instrucciones pueden ser ejecutadas directamente. Aunque se esté hablando de ahorro de velocidad submillonésimas de segundo, la acumulación de estas en un procesador capaz de ejecutar un gran número de instrucciones por segundo acaba por ser considerables. Motorola ha decidido con este chip eliminar todas las paradas de procesador innecesarias, por lo que incluye una unidad de enteros, unidad de coma flotante, dos unidades de memoria cache, dos unidades para el control de la memoria y un BUS interface.

Según Motorola y basándose en la velocidad de 20 MIPS, el 68040 excede la velocidad de procesadores rivales como es el caso del 80486 de Intel, así como su nuevo rival RISC (Reduced Instruction Set Computing) o como SPARC de Sun Microsystems.

La unidad de enteros es el corazón del procesador, manejando simples funciones aritméticas. Estas funciones básicas ven incrementada su velocidad mediante la técnica del "pipeling", o solapamiento de varias instrucciones. En el punto de toda simplificación, permítanme decirles que el procesador requiere seis pasos para completar la ejecución de una sola instrucción. Mientras que el 030 sólo podía manejar pasos de 3 al mismo tiempo, el 040 puede realizar los seis pasos juntos. De hecho, el 040 puede realizar 14 operaciones diferentes simultáneamente.

El término coma flotante se refiere a las opciones aritméticas más complejas, en las cuales los números decimales varían (de lo cual toma el nombre). Las operaciones matemáticas en coma flotante son especialmente efectivas para manejar programas en los que se necesita una precisión gráfica considerable como es el caso de programas gráficos, o los que son más significativos, los dedicados al Ray Tracing, en los cuales es necesario realizar gran cantidad de operaciones sobre un mismo punto.

La mayoría de los sistemas emplean un procesador separado del procesador principal (coprocesador), cuya única función se limita al exclusivo tratamiento de dichas operaciones. Estos 'modelos', por llamarle de algún modo, ofrecen al usuario una mayor elasticidad puesto que pueden realizar su adquisición e instalarlos ellos mismos. En contrapartida es más incierto para el creador de software el cual dudará si debe realizar una aplicación que trabaje en coma flotante o no. El 040 de Motorola incluye en placa una undiad matemática que se encuentra altamente integrada en todos los diseños del chip, permitiendo trabajar a la unidad de enteros como a la de coma flotante simultáneamente. Debido a que la unidad de coma flotante es compatible con los coprocesadores matemáticos de Motorola 68881 y 68882 encontrados en otros modelos de Amiga; aquellos programas que tomaban ventaja de los coprocesadores matemáticos, también trabajarán 'finalmente' en el 040.

El 040 también se beneficia de un mayor tratamiento en operaciones cache. Cuando el sistema determina cual es la información que se utiliza con mayor frecuencia, esta es guardada permaneciendo lista para el usuario. El 040 posee dos unidades cache de 4K cada uno (más amplias que las anteriores), una para instrucciones y otra para datos. Las operaciones de memoria cache se han agilizado mediante la incorporación de un nuevo Bus interface, el cual posibilita una mayor aceleración en la comunicación entre la memoria general y la memoria cache. El 68040 también incorpora una nueva unidad para el tratamiento de la memoria (MMU) no incorporada en los 68000 previos, la cual ayuda al chip a la hora de localizar información no almacenada en la memoria cache.

La MMU también soporta operaciones que involucran la multitarea y el tratamiento de memoria virtual (utilizando para ello soportes como los discos duros o las unidades flexibles). De hecho el 68040 puede direccionar directamente hasta 4 gigabytes de RAM (o, para ser más exactos, 4.294.967 Kilobytes). ¡Seguramente usted podrá hacer una animación decente con todo ese espacio!.

El 68040 también promete reducir el tiempo de conexión del bus, situación ésta que ocurre cuando múltiples tareas o periféricos intentan acceder al bus al mismo tiempo. Este dato es particularmente una buena nueva para aquellos periféricos que utilicen el acceso directo a memoria (DMA), para comunicarse directamente con la memoria sin ocupar con ello tiempo del procesador central. En la situación de tareas simultáneas, el 68040 reduce la carga en el BUS, haciendo que este se encuentre disponible para otros componentes del sistema y permitiendo a su vez al sistema tomar una mayor prestación con los periféricos utilizando el DMA.

Por ahora, incuestionablemente, el 68040 ofrece una mayor velocidad. De todas formas para adquirir todas las ventajas ofrecidas por este nuevo procesador, los fabricantes deberán desarrollar un software que aproveche al máximo todas las características. Mientras esto no ocurra en un futuro no muy lejano, los usuarios permanecerán con un ojo abierto esperando a las novedades que les depara el software.