Hardware Avançado. Laércio Vasconcelos Rio Branco, mar/2007

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Vitorino Casqueira Palma
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1 Hardware Avançado Laércio Vasconcelos Rio Branco, mar/2007

2 Avanços recentes em Processadores Chipsets Memórias Discos rígidos

3 Microeletrônica Um processador moderno é formado por mais de 100 milhões de microscópicos transistores. Exemplo: Pentium 4 de 3.0 GHz 125 milhões de transistores com 0,09 micron 1 micron = 0,001 mm

4 O trabalho dos transistores Os transistores formam os circuitos eletrônicos que realizam as operações lógicas e aritméticas, armazenamento e transporte de dados (ELETRÔNICA DIGITAL)

5 Corte transversal de um transistor Atualmente (2006) a Intel usa tecnologia de fabricação com 0,065 micron, a AMD faz seus processadores com transistores de 0,09 micron.

6 Interior de um processador O Pentium 4 (Prescott): 125 milhões de transistores.

7 Waffer

8 Waffer maior = custo menor Diâmetro do Waffer 3,75 cm (1968) 5 cm 7,5 cm 10 cm 12,5 cm 15 cm 20 cm 30 cm (2003)

9 Uma fábrica de chips 4 andares: filtros de ar 1 andar = SALA LIMPA 2 andares = tubulações e fiação

10 Evolução dos processadores ( )

11 Pentium 4 Pentium 4 Willamette: 0,18 micron, transistores 1.4 GHz a 2.0 GHz, cache L2 = 256 kb Pentium 4 Northwood 0,13 micron, transistores 1.6 GHz a 2.8 GHz, cache L2 = 512 kb Pentium 4 HT (Hyper-Threading) Northwood: 0,13 micron, transistores 2.4 GHz a 3.2 GHz, cache L2 = 512 kb Pentium 4 HT Prescott: 0,09 micron, transistores 2.4 GHz a 3.8 GHz, cache L2 = 1 MB ou 2 MB

8 GHz, cache L2 = 512 kb Pentium 4 HT (Hyper-Threading) Northwood: 0,13 micron, 80.000.

12 Processador Pentium 4 Socket 478

13 Processador Pentium 4 Socket 775

14 Processador Pentium 4 Socket 775

15 Socket 775

16 Inédito: Novo processador, velho soquete Soquete do 386 diferente do soquete do 286 Soquete do 486 diferente do soquete do 386 Soquete do Pentium diferente do soquete do 486 Soquete do Pentium II diferente do soquete do Pentium Soquete do Pentium III = Soquete do Pentium II Soquete do Pentium 4 diferente do soquete do Pentium III Mas o soquete do sucessor do Pentium 4 (Intel Core 2 Duo) é o mesmo do Pentium 4 (Soquete 775)!!!

do soquete do Pentium Soquete do Pentium III = Soquete do Pentium II Soquete do Pentium 4 diferente do

17 Primeiro Pentium 4 (2000): Socket 423

18 Pentium 4 definitivo : Socket 478 ( )

19 Final da era do Pentium 4: Socket 775 Interior Igual ao do Pentium 4 Exterior diferente, igual ao do sucessor do Pentium 4. Conseqüência importante: Placas de Pentium 4 com o novo soquete poderiam suportar o novo processador (Core 2 Duo)

20 Processador Athlon XP Athlon Duron Athlon XP Sempron Socket A ou Socket 462 ( )

21 Athlon 64 = Athlon XP + instruções de 64 bits 100 milhões de transistores Tecnologia: 0,13 micron 64 bits Executa programas de 32 bits normalmente. É um Athlon XP com 32 bits adicionais.

22 Athlon 64

23 Caches L1 e L2 Cache L2: Cache L1: Pentium 4 = 512 kb, 1 MB, 2 MB Athlon XP = 256 kb, 512 kb Pentium 4: 8 kb + 12k micro-ops Athlon XP: 128 kb Athlon 64: 512 kb, 1M, 2M

24 Exemplo: Core 2 Duo Cache L2: 2 MB ou 4 MB

25 Exemplo: Athlon 64 X2 Cache L2: 2 x 512 kb ou 2 x 1 MB

26 Duron, Sempron e Celeron Versões simplificadas do Athlon e do Pentium 4 Diferença principal: Cache L2 Menor: Duron: 64 kb (Athlon XP = 256 kb) Sempron: 256 kb e clock menor Celeron: 128 kb (Pentium 4 = 512 kb)

27 Próximas gerações 2003: 90 nm 2005: 65 nm 2007: 45 nm 2009: 30 nm 15 a 20 GHz 2011: 22 nm 2013: 16 nm

28 Já existem transistores de 15 nm Intel Developer Forum, fev/2003

29 Hyper-Threading Technology O Pentium 4 HT opera como se fossem dois processadores Pentium 4 dentro de um só chip. 2.40C; 2.60C; 2.80C 3.0; 3.06; 3.2 GHz Pentium Extreme Edition (DUAL + HT)

30 Como funciona o HT Recebe dois fluxos de instruções (Threads) e os identifica. As instruções dos dois fluxos são sempre independentes e podem ser executadas em paralelo. Aumenta o grau de paralelismo sem adicionar complexidade ao processador.

31 HT no Gerenciador de tarefas No Windows 2000, 2003 e XP, ao pressionarmos Control-AltDel é apresentado o Gerenciador de Tarefas. Clicando em Desempenho vemos um gráfico de utilização do processador ao longo do tempo. Quando o processador está muito ocupado, executando muitos programas ao mesmo tempo, o gráfico se aproxima de 100%. Em períodos de ociosidade, o gráfico fica abaixo de 10%.

32 HT no Gerenciador de tarefas Quando usamos o Gerenciador de tarefas em um computador com um processador Pentium 4 HT, são mostrados dois gráficos de desempenho. Isto mostra que o sistema enxerga este processador como sendo dois processadores independentes.

33 FSB: Front Side Bus Clock interno: velocidade de execução de instruções Clock externo: velocidade de acesso ao exterior do processador (ex: memória) - também chamado de FSB ou System Bus

34 FSB: Front Side Bus

35 FSB na verdade liga processador chipset - memória

36 Ex: Pentium C

37 FSB do Pentium 4 e Athlon XP Athlon XP: 266 MHz Athlon XP: 333 MHz Athlon XP: 400 MHz Athlon 64: 400 MHz Pentium 4: 400 MHz Pentium 4: 533 MHz Pentium 4: 800 MHz Pentium Extreme Edition: 1066 MHz

38 Aquecimento Em 1995 os processadores dissipavam entre 10 e 20 watts Em 1999, cerca de 30 watts Em 2003, de 50 a 70 watts!!! Atualmente: 60 a 130 watts!!!!!!!!!!!!!!!!

39 É preciso usar coolers maiores!

40 Consumo de energia em um PC moderno Processador: watts Chipset: watts Gravador de CDs: watts Placa 3D: watts Disco rígido: watts Mais consumo = mais aquecimento

41 Para evitar o aquecimento Usar gabinete maior (midi torre) Gabinete com duto lateral Usar ventilador adicional no gabinete Organizar cabos flat Espaçar os componentes quentes

42 Duto lateral

43 Chipset

44 Chipset Ponte Norte: Controla o tráfego de dados entre o processador, a memória e o slot da placa de vídeo (AGP ou PCI Express x16). O vídeo onboard, quando presente, está na porte norte Ponte Sul: Controla o barramento PCI. Nele ficam também as interfaces USB e IDE. Também inclui som onboard, modem onboard e rede onboard.

45 Diagrama de uma placa de CPU

46 Principais fabricantes de chipsets Intel VIA Nvidia ATI SiS

47 SDRAM e DDR

48 SDRAM e DDR SDRAM usa DIMM/168 DDR usa DIMM/184 SDRAM opera com 66, 100 e 133 MHz DDR opera com 200, 266, 333 e 400 MHz

49 Tipos de DDR DDR200 ou PC1600 DDR266 ou PC2100 DDR333 ou PC2700 DDR400 ou PC3200 Cada módulo tem uma etiqueta que indica a capacidade e a velocidade

50 Confusão no clock da DDR DDR = Double Data Rate, ou Taxa de dados dupla. Em cada ciclo, a DDR acessa dois dados, ao invés de um. DDR200 opera com 100 MHz x2 DDR266 opera com 133 MHz x2 DDR333 opera com 166 MHz x2 DDR400 opera com 200 MHz x2

51 Memória single channel

52 Memória dual channel

53 Placa com duplo canal

54 Memória dual channel

55 Memória dual channel

56 Duplo canal Encontrado nas modernas placas para processadores Pentium 4 / Athlon 64 (Soq 939/AM2) Chipsets Intel 865, 875 e superiores Novos chipsets para Pentium 4 também ofereceu duplo canal. Recomendável para quem precisa de velocidades elevadas (acima de 2 GHz).

57 Idéia básica do duplo canal Pentium 4 com FSB de 800 MHz precisa de memória com 64 bits e 800 MHz Memória mais veloz: DDR400 = 64 bits, 400 MHz Duas DDR400 juntas formam 128 bits a 400 MHz = 64 bits a 800 MHz

58 Athlon 64: Socket 754 x Socket 939 Você encontrará processadores Athlon 64 com dois tipos de soquetes: Socket 754 e Socket 939. Uma das principais diferenças é que os modelos de 754 pinos operam com memórias de 64 bits, enquanto os de 939 pinos operam com memórias de 128 bits. Socket 754 Socket 939

59 Athlon 64 com Socket 754

60 Athlon 64 com Socket 939

61 Athlon 64 com Socket 754

62 Athlon 64 com Socket 939

63 Memórias nos próximos anos Utilizarão Duplo canal. Placas de baixo custo poderão continuar com canal simples, mas existem modelos baratos com dual channel também. Utilizarão memórias DDR2 e DDR3.

64 Memórias DDR (Double Data Rate) DDR vai até 400 (200 MHz x 2) DDR2: DDR2/400 DDR2/533 DDR2/667 DDR2/800

65 Discos rígidos Serial ATA

66 Cabos SATA

67 Conectores e cabos SATA

68 Velocidades do SATA Geração I: 150 MB/s Geração II: 300 MB/s (2004) Geração III: 600 MB/s (2007) Substituirá aos poucos o Parallel ATA

69 Vantagens do SATA Taxa de transferência maior (150 MB/s, contra 133 MB/s do IDE comum (PATA)) Native Command Queuing (NCQ), um recurso antes disponível somente nos discos SCSI

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