CEFET-RS Curso de Eletrônica Organização de Computadores Profs. Sandro Silva & Ulisses Santos sandro@cefetrs.tche.br e uls_br@yahoo.com.br
Bibliografia: WEBER, Raul Fernando. Arquitetura de Computadores Pessoais. Ed. Sagra Luzzatto, Porto Alegre: Instituto de Informática da UFRGS, 2ª ed, 2003. TORRES, Gabriel. Curso Completo de Hardware. 3ª ed. Rio de Janeiro: Axel Books, 1999. BRITO, Antônio A. S. Manual do Programador PC. São Paulo: Érica, 1990. MORIMOTO, Carlos E. HARDWARE: Manual Completo. Versão E-book. Disponível em http://www.guiadohardware.net. SALVADOR, Raphael M. S. IBM PC-XT. São Paulo: Érica, 1988. TOCCI, Ronald J. Sistemas Digitais. Princípios e Aplicações. 5ª ed. Rio de Janeiro: Prentice-Hall, 1991. WHITE, Ron. Como Funciona o Computador. Quark. Conceitos Básicos Bit - binary digit - (b) Byte - 8 bits - (B) Nibble - 4 bits Word - 16 bits (família PC) 210-1K - 1KiB - 1.024 220-1M - 1MiB - 1.048.576 230-1G - 1GiB - 1.073.741.824 240-1T - 1TiB - 1.099.511.627.776
Unidade I Evolução dos Microprocessadores Primeiro microprocessador Intel Fabricado para a BusicomJaponesa Barramento de Dados de 4 bits 2300 transistores Alimentação: 15V Clock: 108 KHz 4004(1971) Busicom141-PF printing calculator
MCS-4(1971) MicrocomputerSystem4-bit 4001 ROM 4002 RAM 4003 shiftregisterchip 4004 microprocessador Clock: 108 khz 60,000 operações/s 2300 trans. (10µm technology) Preço inicial: US$200 Intel
8008 (1972) Clock: 200 khz 1º microprocessador comercial de 8-bits 16 KB de memória 3500 transistores (10µm technology) 60,000 instruções por segundo Alimentação: +5V e -9V Mark-8 (1974) Microcomputador baseado no 8008 Clock: 2 MHz (0.64 MIPS ) Databus de 8-bits 64 KB de memória 6000 transistores (6µm technology) 8080(1974) National Semiconductor Databus de 16-bit IMP-16(1974) 1802(1974) RCA Clock: 6.4 MHz considerado um dos primeiros processadores RISC da Intel
Motorola Databus de 8-bits Clock: 1MHz 6800 (1974) MC6501 (1975) (clone do 6800) MOS Technology US$20 MOS Technology, Inc. CPU do videogame Atari US$25. MC6502 (1975) ATARI 8085 (1976) Intel Databus de 8-bits Addressbus de 16-bits Clock: 5 MHz (0.37 MIPS) 6500 transistors (3mm technology) Alimentação 5V simples SC/MP (1976) National Semiconductor Databus de 8-bits Multiprocessamento TMS9900 (1976) Texas Instruments O 1º microprocessador de 16-bits usado no minicomputador TI 990 Zilog Clock: 2.5 MHz Z80 (1976) TI 990
Databus de 8-bits Addressbus de 16-bits Set de instruções é um superset do Intel 8080 CP/M (1976) Control Program/Monitor Control Program for Microcomputers usado no 8080, Z80 e 8086 considerado o antecessor do DOS Computadores baseados no Z80 TRS-80 CP - 500 Sinclair Canon-V20 Hot-Bit 8086 (1978)
Intel 1 MB de memória Clock: 4.77 MHz (0.33 MIPS) Databus de 16-bits 29,000 trans. (3µm technology) US$360 8086 8 MHz (0.66 MIPS) 8086 10 MHz (0.75 MIPS) Intel Databus interno de 16-bits Databus externo de 8-bits 8088 (1979) Databus de 16-bits Motorola Processador RISC Databus externo 16-bits Databus interno 32-bits 68,000 transistores Clock: 8MHz Z8000 (1979) 68000 (1979) IBM PC ( 12 de agosto de 1981) 4,77MHz 256KB de memória (64KB na placa) Display (originalmente televisão) Monitor MDA opcional Armazenamento em fita K7 Unidade de disco flexível opcional 5 slots de expansão 8 canais de IRQ 4 canais de DMA
80286 (1982) Databus de 16-bits Address-bus de 24 bits (16M endereços) Memória virtual Modo protegido Pipeline de 4 estágios Clock de 6MHz a 20MHz IBM PC/AT 15 IRQs e 7DMAs 15 MB de memória SETUP (armazenado em CMOS de 50B) Teclado de 84 teclas Unidade de disco flexível de 1.2MB HD de 20MB PC-DOS 3.0 Placa de vídeo EGA Motorola Clock: 10MHz 68010 (1984)
80386 (1985) Barramento de Endereços de 32 bits (4G endereços) Barramento de Dados de 32 bits (real) Modo Real e Modo Protegido MMU Memória Cache (externa) Pipeline de 6 estágios Clock: 16MHz a 33MHz 80386SX Barramento de Dados de 16 bits (32 bit multiplexados) 80486 (1989) Barramento de Endereços de 32 bits (4G endereços) Barramento de Dados de 32 bits (real) FPU interna Cache interna (L1): 8K bytes Clock externo: 20MHz a 50MHz 80486SX (1991) sem FPU interna 80486DX2 (1992) Clock externo: 33MHz Clock interno (2x): 66MHz 80486DX4 (1994) Clock externo: 33MHz Clock interno (3x): 100MHz
PENTIUM (1993) Barramento de Endereços de 32 bits (4G endereços) Barramento de Dados de 64 bits Primeiro processador superescalar ( 2 pipelines ) Registradores e ULA de 32 bits FPU para dados de 64 bits Lógica para previsão de desvios Cache interna de dados 8KB (L1) Cache interna de instruções 8KB (L1) Clock interno até 200MHz AMD 5x86 (1995) clone do PENTIUM Clock:133MHz FSB:33MHz Cache L1: 16KB Cyrix 5x86 (1995) Clock: 100MHz FSB: 33MHz Cache L1: 16KB Cyrix 6x86 (1995) Clock: 80MHz a 133MHz FSB: 40MHz a 66MHz Cache L1: 16KB
PENTIUM PRO (1995) Clock: 133MHz a 200MHz FSB: 66MHz Cache L1: 16KB Cache L2: 256KB a 512KB 3 pipelines AMD K5 (1996) clone do PENTIUM Clock: 75MHz a 133MHz FSB: 50MHz a 66MHz Cache L1: 24KB alimentação: 3,52V PENTIUM MMX (1997) Clock: 133MHz a 233MHz FSB: 66MHz Cache L1: 32KB Instruções para multimídia
PENTIUM II (1997) Cache L1: 16K+16K (dados+instruções) Cache L2: 512KB (até 2MB) Clock interno de 233MHz a 450MHz Barramento de endereços: 36bits (64Gendereços) CELERON A (1997) idêntico ao PENTIUM II sem Cache L2 AMD K6 (1997) Cache L1: 64K Clock interno de 166MHz a 300MHz Instruções MMX
AMD K6-2 (1998) Cache L2: 256K Clock interno de 233MHz a 450MHz Instruções 3Dnow PENTIUM XEON (1998) Cache L1: 64K Clock interno de 166MHz a 300MHz Instruções MMX PENTIUM III (1999) Clock interno de 450MHz a 600MHz Instruções MMX2 slot 1 - SEC PENTIUM III (1999) Clock interno de 600MHz a 1GHz Instruções MMX2 soquete 370 - FCPGA
CELERON (1999) Clock interno de 533MHz a 800GHz Cache L1: 64KB Cache L2: 128KB VIA C3 (1999) Clock interno de 550MHz a 866GHz FSB: 100MHz a 133MHz Cache L1: 128KB AMD ATHLON K7 (1999) Cache L1: 64K+64K (dados+instruções) Cache L2: 512K Clock interno de 550MHz a 650GHz FSB: Soquete A alimentação: 1,5V a 1,75V
AMD Duron (2000) Cache L1: 64K+64K (dados+instruções) Cache L2: 64K Clock interno de 600MHz a 1.8GHz FSB: 200MHz a 266MHz Soquete A alimentação: 1,5V a 1,75V Pentium 4 (2000) ULAs operam no dobro da freqüência Pipeline de 20 estágios Cache L1 de dados de 8KB Cache L1 de instruções de 12KB Instruções SSE2 Clock interno de 1.4GHz a 3.8GHz Execução especulativa e fora de seqüência Soquete: FC PGA2 Clock: 1,1GHz FSB:100MHz Cache L1: 32KB Cache L2: 256KB CELERON (2000) ATHLON 4 (2001) Clock: 1,4GHz a 3,8GHz FSB:133MHz Cache L1: 128KB Cache L2: 256KB
XEON (2001) AMD ATHLON XP (2001) Clock: 1533MHz a 2133MHz FSB: 133MHz Cache L1: 128KB Cache L2: 256KB Itanium (2001) Itanium 2 (2002)
Opteron (2003) Pentium M (2003) Pentium Dual-Core (2003) Semprom (2004) Athlon 64 (2004)
Turion 64 (2004) Pentium D (2005) Databus de 64-bits Alimentação: 1,2V ~ 1,4V Primeiro processador multicore (junto com o Pentium Extreme Edition) Os dois núcleos se comunicam usando o FSB Suporta as mesmas tecnologias suportadas pelo Pentium 4. primeira geração: Smithfield. (2005): dois Pentium 4 Prescott CLK: 2,8GHz a 3,2 GHz Tecnologia: 90nm; L2: 1MB de cache por núcleo; FSB: 533 ou 800 MHz, half-duplex Soquete LGA775; não suporta: Hyper-Threading; e Tecnologia de Virtualização da Intel, (antigamente chamada de Vanderpool.) segunda geração: Presler. (2006): dois Pentium 4 Cedar Mill CLK: 2.8, 3.0, 3.2 e 3.4 GHz Tecnologia: 65nm L2: 2MB de cache de por núcleo FSB: 800 Mhz Soquete LGA775 não suporta: Hyper-Threading, pelo menos inicialmente. suporta: VT (Virtualization Technology), Tecnologia de Virtualização da Intel (Vanderpool) Tecnologia EM64T XD Bit EIST (Enhanced Intel SpeedStep Technology), disponível a partir do 2º trimestre de 2006 através de um update da bios da placa base. Pentium Core (2006) CLK 1066MHz a 2333MHz FSB: 533MHz a 667MHz Tecnologia: 65nm Microarquitetura: P6 (variante do Pentium M) Soquete M Núcleo Yonah
Pentium Core 2 (2006)
Core 2 (2006) Sucessor do Pentium 4 Arquitetura baseada: no Pentium III com melhorias presentes no Pentium M Core 2 Duo (com núcleo duplo) Core 2 Quad (com núcleo quádruplo) Core 2 Extreme (para entusiastas) Core 2 Solo (com núcleo simples, para portáteis). Tecnologia: 45 nm a 65 nm Microarquitetura: Intel Core Conjunto de instruções: x86-64, MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3. Cache L1: 64KB (32 KB de dados + 32 KB de instruções) por núcleo Soquetes: Soquete T: LGA775 ou Soquete 775 Soquete M: FCPGA6 Soquete P Núcleos L2 FSB CLK Allendale: Core 2 Duo 2MB 800MHz 1800 MHz a 2400MHz Conroe: Core 2 Duo e Core 2 Extreme 2MB ou 4MB 1066MHz a 1333MHz 1866 MHz a 3000MHz Merom: Core 2 Duo (tensão padrão, baixa e ultra-baixa) 2MB e 4MB 533MHz a 800MHz 1066 MHz a 2600MHz Merom-L: Core 2 Solo 1MB 533MHz 1066 MHz a 1200MHz Penryn: Core 2 Duo (tensão padrão) 3MB e 6MB 800MHz 2100 MHz a 2500MHz Kentsfield: Core 2 Quad e Core 2 Quad Extreme 8MB 1066MHz 2400 MHz a 2660MHz Yorkfield: Core 2 Extreme 12MB 1333MHz 3000MHz Wolfdale: Core 2 Duo 6MB 1333MHz 2667 MHz a 3167MHz Execução dinâmica ampla: permite a execução de mais instruções por ciclo do clock, reduzindo o tempo de execução e o consumo de energia. Uso inteligente de energia: maior desempenho com redução no consumo de energia e desempenho mais inteligente da bateria para notebooks. Acesso de memória inteligente: aumenta o desempenho do sistema pela otimização do uso da banda de dados disponível. Cache inteligente avançado: subsistema de cache mais eficiente e com mais desempenho. Boost de mídia digital: agiliza aplicativos multimidia, como aplicativos de vídeo, voz e imagem, processamento de fotos, criptografia, financeiros, de engenharia e científicos.