Processadores enviado

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Redes de Computadores
Arquitetura de
Computadores
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Redes de Computadores
Aula 2
Processadores
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Agenda

Processadores

Definição

Arquitetura da CPU

Unidade de Lógica Aritmética

Unidade de Controle

Registradores
Prof. Ricardo Bicalho
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Processadores
Definição
 Os microprocessadores – por vezes chamados somente de
processadores ou CPU (Central Processing Unit) ou em
português UCP (Unidade Central de Processamento) - são
circuitos integrados com a tarefa de pegar dados, processar
esses dados conforme a programação prévia (conjunto de
instruções limitadas -software) e devolver o resultado.
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Processadores
Definição
Intel 8086
Intel 80286
Intel 486DX
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Processadores
Arquitetura de Von Neumman
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Processadores
Arquitetura de Von Neumman
 O controle do fluxo de dados é guiado por “instruções”
de máquina
Estas instruções são também armazenadas na memória
Uma unidade de controle
•recebe como entradas o código da operação, status de comparações,
etc., e
•gera os sinais de controle correspondentes que comandam o fluxo de
dados na CPU
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Processadores
Ciclo de Execução de Instruções
Instruções são lidas da memória e executadas uma a
uma, normalmente na mesma sequência em que se
encontram armazenadas
Instruções especiais podem alterar esta ordem de
execução.
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Processadores
Programas Assembler
Escrever um programa especificando bit a bit de cada
instrução;
Montadores (assemblers) são programas que nos
permitem utilizar mnemônicos para fazer referência a
instruções ou endereços
Os montadores geram arquivos com imagens a serem
carregadas na memória, substituindo os mnemônicos
pelos bits adequados
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Processadores
Para que um processador possa executar um programa, ele
deverá ser capaz de reconhecer as instruções presentes no
programa.
A relação do processador com o restante do micro é de
crucial importância. É ele que processa programas e que
comanda todas as tarefas produzidas pelo micro.
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Processadores
A CPU consiste de uma seção (ou caminho) de dados
(datapath) que contém registradores e uma ALU, e uma seção
de controle, que interpreta instruções e efetua transferências
entre registradores.
O processador, é um circuito integrado de controle das
funções de cálculos e tomadas de decisões de um
computador, por isso é considerado o cérebro do mesmo.
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Processadores
Esquema de um Processador
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Processadores
Esquema de um Processador
 O processador é dividido basicamente em 4 partes:
•ULA (Unidade Lógica Aritimética)
•Registradores (memórias muito rápidas e pequenas)
•Unidade de Controle (responsável pelo que entra e
pelo que sai do processador).
•MMU (Memory Management Unit)
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Unidade de Lógica Aritmética
 A ULA executa as principais operações lógicas e
aritméticas do computador.
 Realiza um conjunto de operações necessárias à
execução de instruções, nela estão contidas todas as
instruções necessárias para os cálculos matemáticos.
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Unidade de Lógica Aritmética
 É, na verdade, uma "grande calculadora eletrônica" do tipo
desenvolvido durante a II Guerra Mundial, e sua tecnologia já
estava disponível quando os primeiros computadores
modernos foram construídos.
Soma, subtrai, divide, determina se um número é positivo ou
negativo ou se é zero. Além de executar funções aritméticas,
uma ULA deve ser capaz de determinar se uma quantidade é
menor ou maior que outra e quando quantidades são iguais.
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Unidade de Lógica Aritmética
 Portanto, a ULA
executa operações aritméticas comuns.
Também toma decisões lógicas, resolvendo sintaxes
lógicas em uma programação.
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Unidade de Controle
 Responsável por gerar todos os sinais que controlam
as operações no exterior do CPU, e ainda por dar todas
as instruções para o correto funcionamento interno do
CPU;
 A UC executa três ações básicas intrínsecas e préprogramadas pelo próprio fabricante do processador, são
elas: busca (fetch), decodificação e execução.
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Registradores
 São memórias pequenas e muito rápidas, são usadas
para armazenar dados em tempo de execução. Há três
tipos de registradores.
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Processadores
Registradores - Tipos
•Program Counter: Armazena o valor do endereço que
aponta para a próxima instrução a ser buscada na memória
para ser executada no processador.
•Instruction Register: Armazena a instrução que está
sendo executada.
•Accumulator: Registrador de propósito geral. Armazena
valores de dados que serão utilizados nas operações.
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Hieraquia de Memória
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Processadores
Caminho das Instruções - exemplo
Vamos supor que você queira abrir um aplicativo (exe: Excel).
Ao clicar no atalho na área de trabalho, o caminho seguido é o
seguinte:
•A Unidade de controle segue um caminho sequêncial:
dispara uma “ordem” que sai do processador passando pelos
barramentos, depois pela memória RAM, passa pelo chipset
e chega ao HD.
•O HD envia tudo que é necessário para a memória RAM;
•Então a memória começa a comunicação com o
processador diretamente.
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Processadores
Partes a serem analisadas em um processador:
Clock: velocidade em pulsos por segundo, o maior clock do
momento está por volta de 3.4ghz. Quanto maior o clock maior
aquecimentos e gasto de energia.
“A AMD afirma que seus processadores passam 4 instruções por
clock, por isso seus processadores de 2.0 se comparam os 3.xx da
Intel.”
Quantidade de registradores: quanto mais registradores
melhor. „„Dificilmente as empresas liberam essas informações‟‟.
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Processadores
Partes a serem analisadas em um processador:
Velocidade do barramento: (não confundir com velocidade de
barramento da placa mãe) O processador possui velocidade de
barramento interno diferente. O FSB (Front Side Bus - Barramento
Externo) e divulgado na maioria das vezes, quanto maior melhor.
Quantidade de memória cache: Os processadores AMD em sua
maioria possuem 512KB de cachê L2, já os processadores intel 2MB
de cachê L2. (obs.: O processador possui memória interna além dos
registradores, essas memórias são um pouco maiores e são
chamadas memória cache).
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Processadores
Quantos bits, 32 ou 64?
•Os 32 bits são capazes de endereçar 2 elevado a 32, ou seja
cerca de 4GB,
•os 64bits passam dos 16GB.
•Quanto mais memória puder endereçar melhor.
•Cada fabricante possui seus modelos 64, mas para se ter total
aproveitamento, o sistema operacional precisa ser 64bits
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Processadores
Processadores CISC e RISC
 CISC: Complex Instruction Set Computer, ou “computador
com um conjunto complexo de instruções”
• Capacidade de executar várias centenas de instruções
complexas diferentes
Exemplos: os 386 e os 486
 RISC: Reduced Instruction Set Computer, ou “computador
com um conjunto reduzido de instruções”
• Ao contrário, são capazes de executar apenas
algumas poucas instruções simples
Exemplo: DEC Alpha, SPARC
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Processadores
Processadores CISC e RISC
Vantagens:
RISC: por terem um menor número de circuitos internos,
podem trabalhar a freqüências mais altas
CISC: facilita o trabalho dos programadores, que já dispõe de
praticamente todas as instruções que serão usadas em seus
programas.
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Processadores
Processadores CISC e RISC
Exemplo:
•
Pense em duas pessoas:
– uma utilizando uma
calculadora comum;
– e outra utilizando uma
calculadora HP .
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Processadores
Processadores CISC e RISC
 Para Atualidade
• Ao invés da dominância de uma das duas tecnologias, atualmente
vemos processadores híbridos;
• Apesar de um processador CISC ser capaz de executar centenas
de instruções diferentes, apenas algumas são usadas
freqüentemente;
• Assim, mantemos esta mesma tendência de construir chips cada
vez mais complexos, abandonando a idéia dos chips RISC simples e
baratos em favor da complexidade típica dos processadores CISC.
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Processadores
Chip Híbrido
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