3.4 - A CPU 80486

Microprocessadores II - ELE 1084
CAPÍTULO III
OS PROCESSADORES
3.1 – Gerações de Processadores
3.1 – Gerações de Processadores
Primeira Geração (P1)
• Início da arquitetura de 16 bits – CPU 8086 e 8088;
• Arquiteturas PC e PC-XT – SO DOS ( Microsoft);
• Outros Fabricantes: AMD, Harris, Hitachi, NEC, IBM
• 80186 e 80188 – microcontroladores e sistemas
embarcados;
Segunda Geração (P2)
• Processador 80286;
• Arquitetura PC-AT e Barramento ISA;
• 24 bits de endereçamento;
3.1 – Gerações de Processadores
Segunda Geração (P2) ... Continuação
• 24 bits de endereçamento;
• Modos Real e Protegido;
• Ambiente DOS;
• Primeiros Chipsets.
Terceira Geração (P3)
• CPU 80386 – 32 bits;
• Arquitetura PC AT 386 – Compaq;
• Modos Real, Protegido;
• 386 DX (32 bits) e 386 SX (16 bits);
3.1 – Gerações de Processadores
Terceira Geração (P3) cont..
• CPU 80386 – 32 bits;
• Primeiras Memórias Caches;
• Clones Am386 da AMD, 386SLC da IBM.
Quarta Geração (P4)
• CPU 486 – 32 bits
• Coprocessador Integrado;
• 486 DX, 486 SX (+ 487 SX) e Overdrive;
• 486 DX2 e 486 DX4;
• Clones Am486 da AMD, 5x85 – Cyrix;
3.1 – Gerações de Processadores
Quinta Geração (P5)
• Pentium (586) – 32 bits;
• Instruções MMX;
• Concorrente – K5 (AMD).
Sexta Geração (P6)
• Pentium Pro – Cache na dupla cavidade;
• Projeto Caro e orientado a 32 bits - servidores;
• Pentium II – hibrido 16 e 32 bits;
• Versões Celeron e Xeon;
• Recursos 3D – Pentium III;
3.1 – Gerações de Processadores
Sexta Geração (P6) cont ...
• AMD: K6-2, K6-3
Sétima Geração (P7)
• AMD: Athlon;
• Intel: Pentium 4;
Oitava Geração (P8)
• Tecnologia Hyper-Threading (HT);
• Processamento de Programa em Paralelo;
Nona Geração (P9)
• Processadores Integrados no mesmo núcleo (core);
• EM64T – processamento em 64 bits
3.1 – Gerações de Processadores
Nona Geração (P9)
• Processadores Integrados no mesmo núcleo (core);
• EM64T – processamento em 64 bits;
• Athlon X2;
• Phenom X3, Phenom X4;
• Opteron Quad-Core
3.2 - A CPU 80286
3.2 - A CPU 80286
• 1 de Fevereiro 1982
• 24 linhas de endereço (16 MB de memória) – No 8086 era de
1 MB.
• Relógio mais rápido (6, 8 10, 12, 16, 20 até 25 MHz)
• Tecnologia CMOS, 1,5 μm, 134.00 transístores, 1,2 MIPS,
encapsulamento PGA de 68 pinos
• Novas instruções para ambiente multitarefa;
• Menor número de períodos de relógio por instrução;
• Em 6 anos, foram vendidos mais de 6 milhões de unidades;
3.2 - A CPU 80286
• Foi usado no AT (Advanced Tecnology) (agosto de 1984, com
80286, 256 KB RAM, floppy de 1,2 MB, $5.469,00)
• PC XT (1983, 128 KB RAM e HD de 10 MB, $4.995,00),
• Compatibilidade com o PC-XT, podendo executar todos os
softwares desenvolvidos anteriormente e sendo várias vezes
mais rápido (0,33 MIPS – 4,77 MHz x 1,2 MIPS – 6 MHz)
– Razão dos clocks: 1,26
– Execução de instruções de forma mais eficiente:
• 8086: 12 ciclos;
• 286: 4,5 ciclos;
– 286 manuseia dados de 16 bits com o barramento externo
3.2 - A CPU 80286
• Modo Real: atua como um 8086 e é completamente
compatível ao nível de código objeto com o 8086 e 8088.
• Modo protegido com um gerenciador de memória integrado:
– 1 gigabyte de endereço virtual.
• processador poderia utilizar outras fontes de memória externas
para simular memória interna
– acesso a 16MB de memória de hardware.
– multitarefa e verificação dos direitos de acesso em uma
única instrução,
3.2 - A CPU 80286
• Registradores idênticos aos do 8086 (16 bits)
• Outros fabricantes montaram clones compatíveis com o PCAT: Compaq
• Poucos programas usaram os recursos do 286 - (Windows
3.0)
• multitarefa: caso um programa bloqueasse ou falhasse, não
fosse necessário resetar o sistema;
– o que acontece numa área da memória não afeta os demais
programas.
– DOS inibiu o uso dessa característica
• No 286 e chips posteriores foi necessário um sistema
operacional que trabalhava cooperativamente com o chip
para fornecer tal proteção.
3.2 - A CPU 80286
• Coprocessador 80287
• É o mesmo chip matemático que o 8087, com diferente
pinagem;
• 80287 divide internamente a freqüência do clock do sistema
por 3;
• muitos PC-AT rodam com 80287 a um terço da velocidade do
clock do sistema, que é também igual a 2/3 da velocidade de
clock do 80286;
• o 286 e 287 são assíncronos e a interface entre eles não é
tão eficiente como aquela entre o 8088 e 8087;
• em resumo: o 80287 e 8087 tem desempenho semelhante;
• o ganho no desempenho com a inserção do 8087 era muito
superior que aquele obtido com o 80287 no sistema com o
286.
3.2 - A CPU 80286 – Coprocessador 80287
• Coprocessador matemático (Unidade de Ponto Flutuante) ou FPU (Floating
Point Unit) ou NPD.
• Projetados para realizar tarefas específicas: aritmética, ponto flutuante, gráfica
• Processador passa operandos e operação a ser realizada e recebe resultado;
• Na sua ausência, processador realiza as operações por software;
80287: Desenvolvido para trabalhar em conjunto com o 80286.
Encapsulamento DIP (como o 8086)
Freqüência de operação deve ser maior ou igual que o 80286.
3.2 - A CPU 80286
Placas-mãe: componentes discretos como controlador de interrupções, controlador
de DMA, temporizador, memória CMOS, etc.
Atualmente todos integrados ficam num único circuito (chipset).
3.3 - A CPU 80386 – Geração P3
3.3 - A CPU 80386
• Representa a mudança mais significativa desde o primeiro PC;
• Migração para sistemas de 32 bits: cerca de 10 anos antes de serem
efetivamente utilizados;
• Velocidades 16, 20, 25, 33 MHz. clones da AMD e da Cyrix atingiram um
máximo de 40 MHZ;
• CMOS, 1,5 e 1,0 microns, 275.000 transistores em VLSI, 132 pinos, 400
mA;
• Processador 386DX – primeiro a ser introduzido pela Intel;
• endereçamento de 4 GB e memória virtual de 64 TB.
• Introduzido em 1985 e usado efetivamente entre 1986 e 1987 - Compaq
Deskpro 386 e linha PS/2 Model 80 da IBM
• Pode executar as instruções do 8086/8088 no modo real em menos ciclos
de clock
3.3 - A CPU 80386
• memory management unit (MMU).
– Pode chavear entre os modos protegido e real por software
– Apresentava o modo virtual que possibilitava que diversas
sessões do modo real fossem executadas simultaneamente no
modo protegido
– No modo protegido é totalmente compatível com o 286.
– Modo protegido: modo nativo: projetado para sistemas
operacionais como o OS/2 e Windows NT, que só rodam nesse
modo
• Modo Virtual: o 386 podia executar proteção de memória com
hardware enquanto simulava operações no modo real;
• Programas DOS podiam ser executados simultaneamente, em
áreas de memória protegida.
3.3 - A CPU 80386
Foram fabricados outros tipos de 386:
– Processador 386SX: projetado para atender sistemas baseados
no 286 – sistemas de 16 bits externos e 32 bits internos; usa 24
bits de endereços (16 MB);
– Esta CPU sinalizou o fim do 286 devido a MMU superior e
existência do Modo Virtual;
– O 386SX não era compatível pino a pino com o 286 e não podia
ser substituído diretamente no mesmo soquete;
– Processador 386SL: variação do 386 para sistemas em laptop –
gerenciamento de potência e modos de espera para conservar
energia;
• Cache de 16 a 64 KB, 855.000 transístores.
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3.3 - A CPU 80386
• Coprocessador 80387:
• processador matemático de alto desempenho,
desenvolvido para trabalhar com o 80386
• Projetado para trabalhar a mesma velocidade da CPU
• 387DX: projetado para o 386DX
• 387SX: projetado para o 386SX, SL ou SLC
3.3 - A CPU 80386
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3.3 - A CPU 80386
3.3 - A CPU 80386
3.4 - 80486
Família P4
3.4 - A CPU 80486
486DX:
• Abril de 1989, com 1,2 milhões de transístores;
• Velocidades de 25, 33, 50 MHz, PGA de alimentação de 5 V
(posteriormente, com 3,3 V e 208 pinos Família SL)
• CMOS, 32 bits registradores, dados e de endereços
• Endereçamento de 4GB de memória física e 64 TB de
memória virtual (como o 386DX)
• Representou grande avanço em relação ao 386 e promoveu
grande crescimento na industria de software (Windows e
OS/2)
3.4 - A CPU 80486
4 principais características deram ao 486 o dobro de velocidade de um
386 de mesma velocidade:
1. Reduzido tempo de execução de instrução: instrução
executada em dois ciclos (mais que 4 no 386);
2. Memória Cachê Interna (Level – L1) de 8 KB. Construída no
núcleo do processador, com taxa de acerto de mais de 90 %.
3. Ciclos de memória no modo estendido (burst-mode):
• transferência de 4 bytes tomam dois ciclos de clock
• os próximos 12 bytes podem ser transferidos em um ciclo de
clock para cada 4 bytes;
• 16 bytes são transferidos usando-se 5 ciclos (ao invés de 8)
4. Coprocessador matemático avançado embutido: execução
síncrona: desempenho de 3 a 4 vezes mais rápido que um 387
externo
3.4 - A CPU 80486
• Acentuou o uso das Interfaces Gráficas
• Integra coprocessador matemático, controlador de
cache e cache num único chip.
• Projetado para ser atualizado: DX2, DX4 e Overdrive.
• Contém a CPU, unidade de ponto flutuante, unidade de
gerenciamento da memória,e controlador de cachê de 8
KB (RAM).
• Compatível com todos os processadores da Intel e tem
diversas instruções adicionais (controle da cachê)
3.4 - A CPU 80486
• Suporta os modos Real, Protegido e Virtual.
• Modo Real: executa programas desenvolvidos para o 8086;
• Modo Protegido: oferece paginação de memória e
chaveamento de programas;
• Modo Virtual: executa programas DOS e simula o 8086 no
mode real.
• Sob Windows ou OS/2 pode rodar programas de 16 ou 32
bits simultaneamente com proteção de memória
3.4 - A CPU 80486 – Pipeline
3.4 - A CPU 80486 – Pipeline
3.4 - A CPU 80486 DX – Pipeline
3.4 - A CPU 80486 SX – Pipeline
3.4 - A CPU 80486
3.4 - A CPU 80486 – Outras CPUs
• 486SL: processador que incorporava uma arquitetura
para gerenciamento de potencia, permitia baixa consumo
de potência (laptops ou notebook)
• 486SX – Abril de 1991, versão de baixo custo, sem o
coprocessador (alguns eram 486 DX com o coprocessador
desabilitado)
• 487SX – Processador 486DX, pois desabilita o 486SX,
servindo de degrau para o DX2 e Overdrive.
3.4 - A CPU 80486 – Outras CPUs
• 486DX – 50 MHZ: Problemas em Chipsets e placamãe – interferência eletromagnética – pouco utilizado;
3.4 - A CPU 80486 – Outras CPUS
• DX2/OverDrive
• Março de 1992 foi introduzido o DX2: processadores com velocidade
dobrada
• Maio de 1992: Overdrive ( para 486SX)
• DX2/OverDrive roda no dobro da velocidade apenas internamente ao
processador na mesma placa-mãe.
• 40MHz DX2 / OverDrive para sistemas de 16 e 20MHz
• 50MHz DX2 / OverDrive para sistemas de 25MHz - 80% do
desempenho do 486-DX 50 MHz
• 66MHz DX2 / OverDrive para sistemas de 33MHz
• DX4: 3.3V, com multiplicador de clock 2x, 2.5x, ou 3x
• Pentium OverDrive para 486SX2 e DX2 – 1995
3.4 - A CPU 80486 - Flags
3.4 - A CPU 80486 – Flags
Revista Byte 1992 -a
3.4 - A CPU 80486 – Flags
Revista Byte 1993 – Julho - a
3.4 - A CPU 80486 – Flags
Revista Byte 1993 – Julho - b
3.4 - A CPU 80486 – Flags
Revista Byte 1994 – Agosto - a
3.5 – Resumo Geral
3.5 – Resumo Geral
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