29/3/2011. Primeira unidade de execução (pipe U): unidade de processamento completa, capaz de processar qualquer instrução;

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1 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 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: 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 era capaz de processar em um único ciclo de clock) 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 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

2 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) Memória cache no Pentium 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 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: Pentium Pro 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;

3 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 Pentium II 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 O Pentium II utiliza três unidades de execução (duas de inteiros e uma de ponto flutuante) e pipeline de dez estágios Celeron 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

4 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 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 Pentium III 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 Pentium III 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 FC- PGA Pentium 4 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

5 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 Pentium 4 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 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 Intel Multicore 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

6 Intel Multicore I7 80 6

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