hardware : funcionamento e tecnologia

VII Semana de Iniciação Científica do
CBPF
Outubro/2000
MICROPROCESSADORES: TECNOLOGIAS DE OPTIMIZAÇÃO
Nilton Filipe Gomes de Pina
Engenharia Elétrica/Eletrotécnica – CEFET/RJ
9º Período
Orientador: Prof. Nilton Alves
Índice
 Definição
 Desempenho com base nas Tecnologias:
- CISC
- RISC
- EPIC
- MMX
- CACHE
- CCI
 CONCLUSÃO
Definição
São circuitos integrados passíveis de serem
programados para executar uma tarefa predefinida,
basicamente manipulando e processando dados.
Tecnologia CISC
(Complex Instruction Set Computing)
São tecnologias caracterizadas pelas instruções complexas,
que são decodificadas através de uma Rom de
microcódigos.
Tecnologia RISC
(Reduced Instruction Set Computing)
É uma tecnologia caracterizada pelas instruções
simples, decodificadas através do compilador .
Divisão da CPU
Unidade de
Execução
Unidade de Controle
- Validade das instruções - decodifica
- Dependência das instruções
- Sequências das instruções
Processamento - Arrumação das instruções de forma a
tirar o máximo do desempenho da
de
unidade de execução
Instruções
30%
70%
Características CISC/RISC
CISC
RISC
Instruções complexas, cada uma Instruções simples, cada uma
executada em vários ciclos.
executada em um único ciclo.
Pipeline reduzido.
Projeto
pipeline.
usando
um
enorme
Instruções com grande variedade Instruções com formato fixo
de formato.
Complexidade está no microcódigo. Complexidade foi transferida para
o compilador
Um
único
registradores.
conjunto
de Vários conjuntos de registradores
Arquitetura
CISC/RISC
Unidade de Busca de Instruções
Decodificador
Decodificador simples Decodificador simples Decodificador
1 micro – OP
1 micro – OP
Complexo
P/período
P/período
1 a 4 micro – OPs
P/período
Sequênciador de Instruções
(mais de 4 micro – OPs)
NÚCLEO RISC
Arquitetura EPIC (Explicity Parallel
Instruction Computing)
Cabeçalho
Instrução 1
8 bits
40 bits
Instrução 2 Instrução 3
40 bits
40 bits
Formato das instruções
Opcode
13 bits
Predicate
6 bits
GPR
GPR
GPR
7 bits
7 bits
7 bits
Formato individual de cada instrução
Tecnologia MMX
SIMD (Single Instruction, Multiple
Data)
• Instrução tradicional
• Instrução MMX
Dado A ( 8 bits)
A1
B1
C1
D1
+
+
+
+
+
+
+
A2
B2
C2
D2
E2
F2
=
=
=
=
=
=
A1
+
A2
B1
+
B2
C1
+
C2
D1
+
D2
E1
+
E2
F1
+
F2
Dado B ( 8 bits)
=
Resultado A + B
(8 bits)
E1 F 1 G1 H1
+
+
G2 H2
=
=
G1 H1
+ +
G2 H2
Performance Com programas
MMX, segundo a Intel
Média
Processamento de Imagens
Compactação de Áudio
Vídeo Conferência
Modem
Reconhecimento de Voz
Compactação de Vídeo
Prog. MMX
Prog. Tradicionais
0
1
2
3
4
Memória CACHE
Ciclo mínimo de
acesso á memória
CPU
RAM
Performance
Cache
K6 III-350
Pentium II-450
CPU
Pentium II-300
Processador 66Mhz
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Barramento
Construção de Circuitos
Integrados
• Tensão de alimentação
• Dissipação de potência
• Dimensões das linhas
Diagrama
Tecnologia/velocidade da CPU
Diminuição do
Tamanho
dificulta
Permite
aumentar
Relógio
(MHz)
Remoção do
Calor
aumenta
Geração
de Calor
solicit
a
diminui
Diminuição da
Alimentação
Conclusões
 Os PCs são construídos com diversos
processadores da Intel ou compatíveis, que
vão desde o inicial 8086 até o atual Pentium
III. O desempenho desses microprocessadores
é diferenciado por um certo número de
parâmetros, tais como:




novas instruções;
novas tecnologias;
Velocidade do relogio da CPU;
Quantos períodos de relogio são necessárias
para executar uma instrução;