Intel Pentium Intel Pentium Intel Pentium Intel Pentium

29/3/2011
Intel Pentium
Intel Pentium
Em 1993, foi lançada a primeira versão do
processador Pentium, que operava a 60 MHz
Além do uso otimizado da memória cache
(tecnologia já amadurecida) e da multiplicação do
clock, o Pentium passou a utilizar os benefícios de
arquiteturas superescalares
Primeira unidade de execução (pipe U):
unidade de processamento completa, capaz de
processar qualquer instrução;
Segunda unidade de execução (pipe V): tratase de uma unidade simplificada, capaz de
processar somente instruções mais simples (que
são as mesmas que o 80486 era capaz de
processar em um único ciclo de clock)
Baseado nos avanços de sistemas computacionais
utilizados em centros de pesquisa, o Pentium trouxe
aos computadores pessoais a adoção de uma
arquitetura superescalar, com duas unidades de
execução, ao invés de somente uma, são elas:
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Intel Pentium
Intel Pentium
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Através das unidades de execução, o
processador é capaz de executar até duas
instruções por pulso de clock
Outros aspectos funcionais do Pentium são
similares aos já implementados no 80486
Uma variação deste modelo é chamada Pentium
MMX (Multimmedia Extensions) , que incorpora
uma nova unidade de calculo, contendo um
conjunto de novas instruções e operando em
paralelo com a unidade de ponto flutuante
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Intel Pentium
Memória cache no Pentium
O Pentium foi o último dos processadores Intel a
realizar o processamento das instruções
diretamente e ordenado (in-order) – os
processadores
atuais
utilizam
sistemas
complexos de decodificação e reorganização de
instruções
Esta abordagem simplificada permitiu que o
projeto do Pentium contasse com 3.1 milhões de
transistores (um processador atual conta com
mais de 300 milhões de transistores)
A partir do Pentium foram implementadas caches
separadas para dados e instruções, o que
permite o acesso a instruções e os dados
necessários simultaneamente, ao invés de duas
operações separadas
A cache de nível L1 é estruturada em dois blocos
de 8 KB cada, acessado por um barramento
interno de 512 bits
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Pentium Pro
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Pentium Pro
Considerado o processador Intel da sexta
geração, foi produzido em pequeno volume,
voltados para servidores e estações de trabalho
Diversas características implementadas no
Pentium Pro serviram como base para as
seguintes tecnologias, que são os principais
recursos dos processadores atuais:
Uso de pipelines mais longos, combinados com
circuitos de previsão de desvio mais avançados;
256 KB de cache L2 integrado ao processador,
ligado através de um barramento dedicado;
Suporte nativo ao multiprocessamento.
◦ Processamento de instruções fora de ordem, que
permite a maior execução de instruções em
paralelo;
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Pentium II
Pentium II
O Pentium II foi criado com a missão de
substituir o Pentium MMX, sendo uma versão do
Pentium Pro para o usuário doméstico
As primeiras versões do Pentium II utilizavam
um modelo de encapsulamento SEPP (Single
Edge Processor Package) que ao invés de um
circuito
encapsulado
de
cerâmica,
o
processador e o cache L2 são implementados
em uma placa de circuito, protegida por um
invólucro plástico, formando um “cartucho”
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Pentium II
Celeron
Comparado com o MMX, o Pentium II foi uma grande
evolução, pois além de um novo modelo de
arquitetura, foi abolido o uso de cache externo,
tornando o acesso a dados mais rápido.
A partir da versão de 333 MHz, passou a ser utilizado
um novo padrão de arquitetura de 0.25 mícron,
resultando em menor dissipação de calor, e
permitindo o desenvolvimento de processadores
mais rápidos
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O Pentium II utiliza três unidades de execução (duas
de inteiros e uma de ponto flutuante) e pipeline de
dez estágios
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Produzido como uma versão de baixo custo do
Pentium II; a versão original possuía apenas 32
KB de cache L1, e não possuía cache L2
Versões do Celeron com o mesmo clock do
Pentium II eram cerca de 40% mais lentas;
apesar do baixo custo, o fraco desempenho
afastou uma considerável parcela dos usuários
Uma segunda versão, com o objetivo de
resolver os problemas de performance,
reintroduziu uma cache L2 de 128 KB,
incorporada ao processador
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Pentium III
Pentium III
A versão inicial do Pentium III ainda utilizava o
modelo de encapsulamento SEPP e cache L2
externo, com o processador operando a 500 MHz
O grande destaque de lançamento foi a inclusão das
instruções SSE (Streaming SIMD Extensions), um
conjunto de 70 novas instruções, para competir com
às instruções 3D-NOW da AMD
Instruções desta natureza são muito úteis em
certas operações que caracterizam-se pelo
caráter repetitivo de certas instruções, como a
manipulação de vetores 3D, filtros de edição,
compactação/descompactação de arquivos,
dentre outras
O SSE passou a ser adotado como padrão pela
AMD, concorrente da Intel, para que
desenvolvedores de aplicações, principalmente
jogos, pudessem desenvolver uma única versão,
utilizando o mesmo conjunto de instruções
O uso de instruções SSE permitem realizar uma
mesma instrução em um conjunto de 2 a 16 valores
em somente um único ciclo de operação
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Pentium III
Pentium 4
O padrão SSE vem sendo evoluído e utilizado até
os dias atuais; o SSE original continha 70
instruções, foi seguido pelas versões:
◦ SSE2: 144 novas instruções; a partir do Pentium 4 e Athlon 64
◦ SSE3: 13 novas instruções; a partir do Pentium 4 (Prescott) e
Athlon 64 (Venice)
◦ SSE4: 47 novas instruções; a partir do Core 2 Duo e Phenom
Em 1999 foi lançada a última versão de Pentium
III, o Coppermine, que utilizava 0,18 mícron e
abandonou o formato SEPP, inaugurando o FCPGA
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Lançado em 2000 com uma nova proposta de
arquitetura, o Pentium 4 baseava-se no conceito de
implementação de um longo pipeline de instruções
combinado a um cache L1 muito rápido, o que
permitiria alcançar frequências de clock muito
elevadas (em teoria, acima de 10 GHz)
Pela primeira vez o consumo elétrico dos
processadores passou a chamar a atenção. Nas
versões intermediárias do P4, o TDP (Thermal
Design Power) chegou aos 130 watts
Na prática, a Intel encontrou grandes dificuldades na
dissipação térmica, o que limitou as versões do clock
a 3.8 GHz
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Pentium 4
Pentium 4
Outro marco promovido pela Intel com os
processadores P4 foi o surgimento da tecnologia
Hyper-Threading (HT) em 2002
A tecnologia HT permitia que o sistema
operacional enxergasse o processador como se
existisse o dobro de núcleos de processamento
que existiam fisicamente
Dentro do processador, as instruções são
reorganizadas para que os ciclos ociosos do
processador possam ser aproveitados na
execução de instruções de uma segunda thread
O benefício alcançado não se compara ao obtido
por um processador com dois núcleos reais,
porém, o custo de implementação da tecnologia
HT é baixo, os circuitos adicionais representam
menos de 5% do total de transistores do
componente
Os ganhos de desempenho dependiam de
aspectos da aplicação, podendo atingir até 20%,
geralmente em aplicações multimídia e
multitarefa, enquanto em aplicações mais
cotidianas, como editores de texto e navegadores
web, o ganho era praticamente nulo
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Intel Multicore
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Intel Multicore
Com as dificuldades oriundas do aquecimento
excessivo e consumo exagerado de energia dos
processadores
Pentium
4,
aliado
a
impossibilidade de trabalhar com clocks mais
elevados, a Intel se viu obrigada a empregar
uma nova abordagem para seus processadores
Toda a pesquisa e desenvolvimento foi voltada
para o processamento paralelo, a partir do qual
surgiu
a
arquitetura
Core,
que
são
processadores compostos por vários núcleos de
processamento, trabalhando em paralelo
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Processadores multicore trocam informações
entre si através de um nível de memória cache
compartilhada (L2 ou L3, dependendo do
modelo)
As caches de nível superior à compartilhada são
exclusivas de cada núcleo de processamento
Os processadores, quando ociosos, podem
entrar em um estado de latência, e quando
“acordam” buscam dados do nível L3,
consumindo menos energia e realizando a
tarefa mais rapidamente
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Intel Multicore – I7
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