Hardware. Objetivos da aula. Fornecer exemplos de processadores Intel. Esclarecer as diferenças e as tecnologias embutidas nos processadores Intel.

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1 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. 1

2 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. 2

3 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 3

4 Organização Funcional de um Computador Unidade que realiza as operações lógicas e aritméticas Comanda as outras operações Sistema Central CPU ULA Central Processing Unit Cérebro do Computador Unidade de Entrada (Input) UC Microprocessador CLOCK Memória Principal Memória Auxiliar Unidade de Saída (Output) Velocidade de transferência de dados Armazena dados e programas necessários para a realização de um trabalho 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 Evolução dos Processadores Estratégia de 2 núcleos 4

5 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. 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. Arquitetura de Multiprocessadores 5

6 Processadores com um núcleo 6

7 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 7

8 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. 8

9 Processadores Intel Processadores Intel Processadores Intel 9

10 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 Hyper- Threading, 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. 10

11 Tecnologias de processadores 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. 11

12 INTEL CORE I3 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 12

13 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 i ,2GHz Core i ,3GHz Core i ,3GHz Core i ,4GHz Core i ,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 13

14 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 Controladores de vídeo presentes no próprio processador 14

15 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 15

16 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 Hyper- Threading (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. 16

17 CONCEITOS GERAIS: Microarquiteturas 17