Conceitos - Prof. Luiz Antonio

Organização e Arquitetura de Computadores
Organização e Arquitetura de Computadores
Organização e Arquitetura de Computadores
Hardware
UCP – Unidade Central de
Processamento
Características dos processadores Intel
Disciplina: Organização e Arquitetura de
Computadores
Prof. Luiz Antonio do Nascimento
Faculdade Nossa Cidade
Objetivos da aula
Fornecer exemplos de
processadores Intel.
Esclarecer as diferenças e as
tecnologias embutidas nos
processadores Intel.
 Apresentar os processadores mais
utilizados atualmente da Intel:
 I3
 I5
 I7
Conceitos
Microprocessador
 Circuito integrado com tecnologia VLSI
que possibilita grande capacidade de
processamento.
 Utilizado em computadores e
dispositivos eletônicos.
 Microcomputador
 Família de computadores que utiliza
microprocessador, memória e
interfaces de entrada e saída de dados.
 Microcontrolador
 CPU + memória + periféricos em um
único CI.
 Microcontrolador embarcado que está
embutido em um equipamento.
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Organização e Arquitetura de Computadores
Organização e Arquitetura de Computadores
Organização e Arquitetura de Computadores
ARQUITETURAS 1
 CISC (Complex Instruction Set Computer)
Apresentam um conjunto muito grande
e complexo de instruções.
Têm um conjunto de instruções grande,
de tamanhos e formatos diversos.
 RISC (Reduced Instruction Set Computer)
Quando apresentam um conjunto
específico de instruções.
Cada instrução executa apenas uma
operação, que são todas do mesmo
tamanho e tem poucos formatos.
CISC e RISC se tornaram similares.
Base dos microprocessadores atuais é hibrida (CRISC).
ARQUITETURAS 2
 Máquina de Von Neumann Computadores com arquitetura segundo o
modelo proposto pelo Instituto de Estudos
Avançados de Princeton (atribuído a Von
Neumann).
 Máquina de Harvard - Computadores com
arquitetura segundo o modelo proposto pela
universidade de Harvard.
Os microprocessadores são baseados pelo modelo de Von
Neumann e os microcontroladores pelo modelo de Harvard.
ARQUITETURAS 2
 Modelo de Von Neumann
 Dados e instruções armazenados em
uma única memória de leitura e escrita.
 Execução seqüencial de instruções.
 Único caminho entre memória e CPU.
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ARQUITETURAS 2
 Modelo de Harvard
 Variação da arquitetura Von Neumann.
Execução sequencial de instruções.
 Barramentos separados para instruções e
dados.
 Execução de operações em paralelo.
 Memórias separadas para instruções e
dados.
ARQUITETURAS 2
• O modelo de Von Neumann é usado pela
maioria dos microprocessadores e o
modelo de Harvard é usado pela grande
maioria dos microcontroladores.
Arquitetura básica de
um processador
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Organização e Arquitetura de Computadores
•Organização Funcional de um
Computador
•Unidade que realiza
as operações lógicas
e aritméticas
CPU
•Comanda as outras
operações
•“Cérebro” do
Computador
ULA
•Unidade
de Entrada
•(Input)
•Central
Processing Unit
Sistema Central
•Unidade
de Saída
UC
•(Output)
•Microprocessador
•CLOCK
Memória
Principal
•Memória
Auxiliar
•Velocidade de
transferência de
dados
•Armazena dados e
programas necessários
para a realização de
um trabalho
Organização e Arquitetura de Computadores
•LCC/2006
Processador
CPU – Microprocessador
Principal componente do computador
Gerencia todas as funções do sistema
Processa dados e efetua cálculos
Linguagem de Máquina (0 ou 1)
Medido pela freqüência em herts (Hz)
Exemplos:
Intel – i3, i5 e i7
AMD –Athlon e Phenom
* Obs.: Não é gabinete
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Evolução dos Processadores
Estratégia de 2 núcleos
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Processadores Intel
•Hyper-Threading: uma preparação
•Em 2002 a Intel introduziu a tecnologia Hyper-Threading
(HT) no processador Pentium 4 HT:
•um núcleo
•diversos dos seus circuitos são duplicados
•Permite a execução de dois programas de cada vez. Não
oferece ganhos expressivos de velocidade, fica entre 10%
e 30% dependendo da aplicação.
• Aproveita seções ociosas do processador para executar
programas em paralelo, mesmo sem dobrar a velocidade.
•Computadores com dois processadores não têm
desempenho dobrado. Em média o aumento de
desempenho para a maioria das aplicações fica em torno
de 70% a 90% com o uso do segundo processador.
Organização e Arquitetura de Computadores
Processadores Intel
•Hyper-Threading: uma preparação
•Nem todos os programas são beneficiados pela presença
de dois núcleos. Por exemplo, a maioria dos jogos atuais
ainda não faz uso deste recurso. Já os programas que
tratam som, vídeo e fotos são muito beneficiados pela
existência de dois núcleos.
• Em linhas gerais, este tipo de arquivo pode ser
facilmente dividido em partes iguais e independentes (por
exemplo, as duas metades de uma fotografia). Cada
núcleo processará a metade do arquivo, e o tempo para
terminar o trabalho tenderá a ser menor.
•Apesar do HT não oferecer dois processadores
verdadeiros, o processador é “visto” pelo SO como sendo
dois processadores virtuais.
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Arquitetura de Multiprocessadores
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Processadores com um núcleo
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CONCEITOS GERAIS:
 Memória Cache
Surgiu quando percebeu-se que as
memórias não eram mais capazes
de acompanhar o processador em
velocidade, fazendo com que
muitas vezes ele tivesse que ficar
“esperando” os dados serem
liberados pela memória RAM.
Para solucionar este problema, no
processador começou a ser usada
uma memória ultra-rápida que
serve para armazenar os dados
mais frequentemente usados pelo
processador.
Memória Cache
Memória Cache
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Organização e Arquitetura de Computadores
Nanotecnologia
 Nanômetro:
 Um bilionésimo de um metro.
 É a medida do espaço entre as
conexões dos transistores em um
processador.
 Atualmente o "estado da arte" é o
processo de produção em 22
nanômetros.
 O mais comum é de 45 nm.
Overclock
 Processo no qual a velocidade de
componentes específicos de um
computador pessoal são manualmente
aumentadas, através de configurações e
instruções diretas para o hardware.
 As alterações podem ser
no processador, memória,
chipset da placa-mãe e na
placa de vídeo.
 Cada componente possui
tolerância a altas tensões,
refrigeração e outros
atributos estruturais.
Funcionamento:
Clock
O clock é quem faz o controle da velocidade de
execução e dos passos.
O clock é um circuito ligado a caixa-preta, ele envia
pulsos a caixa que ordenam o seu processamento,
sincronizado com o que acontece dentro e fora dela.
Esses pulsos tem dois níveis de tensão, pois é com esses
dois níveis “0” e “1” que a caixa trabalha e são
periódicos para que haja sincronia nas execuções.
A cada pulso enviado para a caixa é realizado um passo
no processamento.
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Processadores Intel
Processadores Intel
Processadores Intel
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Plataforma Centino (Intel)
 Centrino não é um processador para
notebooks, mas sim uma plataforma
composta por um conjunto de
componentes Intel: um determinado
processador, um determinado chipset e
uma determinada rede sem fio.
 Até o momento existem quatro gerações
da plataforma Centrino:




Carmel - Formada pelo processador Pentium M, chipset
Intel 855 Express e rede sem fio Intel PRO/Wireless 2100
(802.11b).
Sonoma - Formada pelo processador Pentium M, chipset
Intel 915 Express e rede sem fio Intel PRO/Wireless 2200
ou 2915ABG (802.11a/b/g).
Napa. Formada pelo processador Core Duo ou Core 2
Duo, chipset Intel 945 Express e rede sem fio Intel
PRO/Wireless 3945ABG (802.11a/b/g).
Santa Rosa, que é dividida em duas versões: Centrino
Duo e Centrino Pro.
Tecnologias de
processadores
Intel Hyper-Threading
Modelos que simula uma quantidade maior
de núcleos (dobro) para o sistema
operacional (núcleos lógicos para executar
tarefas ao mesmo tempo).
 Se você for analisar que os CPUs da linha
Core i3 possuem apenas dois núcleos, pode
imaginar que eles estejam obsoletos.
Contudo, com a utilização da Intel HyperThreading, os processadores i3 “ganham”
dois núcleos a mais.
Tecnologias de
processadores
Intel Turbo Boost
Aumentar a velocidade do processador
automaticamente.
Tecnologia é inteligente e trabalha 100%
do tempo verificando frequência, voltagem e
temperatura do processador.
Ao notar uma baixa em um dos valorespadrão utilizados pelo CPU, este novo
recurso aumenta a frequência e consegue
um desempenho muito maior em qualquer
aplicação.
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Intel HD Boost
Existem softwares que trabalham com conjuntos
de instruções específicas, as quais precisam
estar presentes nos processadores para que o
programa seja executado com a máxima
performance. Os conjuntos de instruções
principais são denominados como SSE.
Responsável pela compatibilidade entre CPU e
programas que usam os conjuntos de instruções
SSE4 que possibilita um maior desempenho em
aplicativos mais robustos que necessitam de um
poder de processamento de alto nível.
Tecnologias de
processadores
Intel QPI ou QuickPath Interconnect
Serve para aumentar o desempenho do
processador.
Aumenta a largura de banda (o que
permite a transmissão de mais dados) e
diminui as latências (tempo em que um
dado é requisitado pelo processador e
entregue pela memória).
Recurso presente nos CPUs Intel Core i7
da série 900 e possibilita taxas de
transferência de até 25.6 GB/s.
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Tecnologias de
processadores
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Linha voltada para os menos
exigentes. Possui:
 2 núcleos de processamento
 Tecnologia Intel Hyper-Threading
 Memória cache de 4 MB
 Suporte para memória RAM DDR3
de até 1333 MHz
 Processo de fabricação: 32nm / 45
Nm
Notebook Intel Core I3
 Intel Core i3-330M
 Cache inteligente Intel 3 MB
 Frequência de 2,13 GHz
 Suporta Hyper-Threading
 Dual Core
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INTEL CORE I3
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Core I5
 Microarquitetura Intel Core (I3, I5,
I7, I9)
 2 a 8 núcleos
 Tecnologia Hyper-Threading
 Intel Turbo Boost
 Novo barramento externo QuickPath
 Tecnologia de fabricação de 45 nm e
32 nm
 Possui uma controladora de gráficos
PCI-Express embutida
 Cache: 4MB
INTEL CORE I5
Modelos:
 Core i5
 Core i5
 Core i5
 Core i5
 Core i5
650
660
661
670
750
-
3,2GHz
3,3GHz
3,3GHz
3,4GHz
2,66GHz
Notebook Intel Core I5
 Intel Core i5-430M





Cache Inteligente Intel 3 MB
Frequência base: 2,26 GHz
Frequência Turbo Máximo: 2,533
Suporta Hyper-Threading
Dual Core
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Organização e Arquitetura de Computadores
•Intel i 7
INTEL CORE I7
 Quad core
 Suporta Intel Turbo Boost e Intel Hyper-Threading
Intel HD Boost
Intel QuickPath InterConnect
 Cache: 8MB
 Modelos:
 Core i7-860/ Core i7-920/Core i7-930
 Velocidade do Clock:
 3,06 GHz/ 2,93 GHz e 2,66 GHz
INTEL CORE I7
Extreme Edition
 Core i7 Extreme Edition possui todas as
características da Core i7, com melhorias
voltadas para desempenho de processamento e
acesso à memória.
 Core 2 Extreme, esta linha foi lançada
pensando nos gamers em 2009.
Controladores de vídeo presentes no próprio
processador
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Organização e Arquitetura de Computadores
Notebook Intel Core I7
 Intel Core i7-720QM
 Cache inteligente intel 6MB
 Frequência base: 1,60GHz
 Frequência turbo máximo: até 2,80GHz
 Suporta Hyper-threading
 4 núcleos de processamento
INTEL CORE I9
Futuro
•
Será o sucessor dos
processadores
I3, I5, I7
•
• Processo de Fabricação
32 nm
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Organização e Arquitetura de Computadores
INTEL CORE I9
 Possui 6 Núcleos de Processamento (12 com
HT)
 Velocidade do Clock: 3.33 GHz até 3.6 GHz
 Intel Turbo Boost
 Até 12 MB de Cache
 Suporta Intel Turbo Boost e Intel HyperThreading (HT)
Diferenças entre
Core i da Intel
CONCEITOS GERAIS:
Nanotecnologia
 Nanômetro:
 Um bilionésimo de um metro.
 É a medida do espaço entre as
conexões dos transistores em um
processador.
 Atualmente o "estado da arte" é o
processo de produção em 32
nanômetros.
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CONCEITOS
GERAIS:
Microarquiteturas
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