PROCESSADORES Professor Marlon Marcon Introdução Também conhecido como microprocessador, CPU ou UCP, trabalha como o cérebro do computador Responsável por processar as informações utilizando outros componentes do computador, tais como, disco rígido, memória, placa de vídeo e de rede etc Todos os programas, desde um editor de textos até um jogo, enviam instruções para o processador que as excuta e disponibiliza um resultado. 1
Introdução Existem diversos tipos de microprocessadores no mercado. O fabricante mais antigo é a Intel, que lançou seu primeiro processador em 1979, o 8088. Existem outros fabricantes, tais como a AMD, VIA etc. Conceitos Fundamentais Ao estudar processadores, é necessário conhecimentos de algumas definições para melhor compreender o assunto. Barramento Local Clock Processadores com dois ou mais núcleos 2
Barramento Local Também chamado de barramento principal ou Front Side Bus (FSB). Trata-se do barramento mais importante do computador, pois estabelece a comunicação dele com a memória RAM e a memória cache. Permite a troca dinâmica de informações e está conectado diretamente à ponte norte do chipset. Barramento Local Barramento Local Barramento de memória 3
Barramento Local O barramento local é o mais veloz do computador, pois sua frequencia de trabalho é igual à de operação externa do processador; Este barramento é subdividido em três parte: Barramento de Dados: Faz o envio e o recebimento de dados entre a memória e os periféricos. Normalmente temos atualmente barramento de dados de 32 e 64 bits. Barramento de Endereços: Identifica a origem e o destino dos dados Barramento de Controle: Controla a tranferência de informações no barramento de dados. Barramento Local A taxa de transferência do barramento local depende do clock externo e da quantidade de bits suportada. Para determinar, multiplica-se o valor do clock pela quantidade de bits e divide-se por 8. Exemplo: um processador com clock externo de 133Mhz e com barramento de dados de 64bits: (133 Mhz * 64 bits) / 8 = 1064 MB/s 4
Clock Para que o processador consiga trabalhar de forma organizada com os outros componentes de um PC, existe internamente no computador um sinal de controle que é obedecido por todos os outros elementos da máquina. Assim, estabelece-se um padrão de comunicação entre os componentes. Este clock é medido em ciclos por segundo, ou Hertz(Hz). Múltiplos: KiloHertz (KHz) x 1.000 de ciclos/segundo MEgaHertz (MHz) x 1.000.000 de ciclos/segundo GigaHertz (GHz) x 1.000.000.000 de ciclos/segundo Clock Quando o processador precisa buscar informações na memória RAM, esta atende a solicitação obedecendo o clock do processador, ou seja, em cada ciclo de clock, um dado é enviado ou recebido. As instruções são executadas aqui... 5
Clock Com o avanço da tecnologia o sinal de clock foi ficando cada vez maior, gerando um problema: A placa mãe não conseguia funcionar no mesmo sinal de clock. Esse fato restringia a capacidade de processamento. A solução encontrada para esse problema foi a multiplicação de clock. Sendo assim, os processadores passaram a ter um clock interno e um clock externo Clock Interno Geralmente a velocidade dos processadores é medida com base no seu clock interno, ou seja, com base na velocidade que o processador trabalha internamente. Por exemplo, quando dizemos que temos um Pentium II 400Mhz, estamos dizendo que em um segundo o processador gera 400 mil pulsos, sendo que em cada pulso um determinado número de informação é processada. 6
Clock Externo É a velocidade que o barramento de dados transmite informações do processador para a memória, através da ponte norte do chipset. Clock Interno e Externo Hoje em dia todos os processadores possuem clock interno e externo, o que os difere é a taxa de frequência dos dois tipos de clock. Exemplo: Um processador de 1,8 GHz com um fator de multiplicação de 9x, precisa diminuir sua velocidade em nove vezes para transferir os dados para a memória, ou seja, durante esse processo ele trabalha com uma frequência de 200 MHz Para compensar tal perda os fabricantes utilizam técnicas como uso de memória cache, transferir 2x ou 4x mais dados por ciclo de clock 7
Processadores com dois ou mais núcleos Hoje em dia tornou-se comum encontrar processadores que utilizam as tecnologias: Dual-core: Dois núcleos; Triple-core: Três núcleos; Quad-core: Quatro núcleos; Um processador com dois núcleos opera como se houvesse dois processadores em seu interior; Observação: Possuir um processados com vários núcleos não é garantia de um computador mais rápido. Existem outros fatores que influenciam na velocidade (Capacidade de memória, dispositivos de E/S etc) Microarquiteturas de processadores Existe diferença entre o conceito de Arquitetura e Microarquitetura: Arquitetura: Refere-se ao conjunto de instruções, registros, estruturas de dados na memória, que são públicas para o programador; Microarquitetura: é uma referência da implantação da arquitetura do processador de silício. 8
Microarquitetura Intel Pentium 4 Xeon Pentium D Pentium II Pentuim II Xeon Pentium III Pentium III Xeon Microarquitetura Intel Core2Duo Core2Quad Core2Extreme Core i 1ª geração Core i 2ª Geração 9
Microarquitetura Intel Microarquitetura AMD Microarquitetura K5 K6 K7 K8 (hammer) AMD K5 AMD K6 Athlon Athlon 64 K6-2 Athlon XP Athlon FX Processadores K6-III Duron Athlon X2 Sempron 10
Microarquitetura AMD - Continuação Microarquitetura K10 (Barcelona) Bobcat Bulldozer Phenon x6 C-Series FX-4100 Phenom x4 E-Series FX-4150 Processadores Phenom x3 G-Series FX-6100 Athlon x2 Z-Series FX-6200 Athlon single-core FX-8100 Sempron LE single-core FX-8170 Cuidados com o processador O processador necessita de alguns cuidados básicos em sua manipulação, transporte ou quando são guardados: Antes de mexer com o processados, descarregue a energia estática das mãos Não toque diretamente, em momento algum, nos pinos Para armazenar ou transportar um processador, insira-o em um envelope antiestático e coloque o envelope dentro de uma caixa Compre o cooler indicado ao processador. 11
Exercícios 1. Defina processador? 2. O que é FBS? 3. Diferencie barramento interno de externo; 4. O que é o relógio ou clock? 5. O que você entende por processadores com tecnologia multicore? 6. O que é Unidade Lógica Aritmética 7. Explique qual a utilidade da Memória Cache no processador 8. De um modo geral qual a função dos registradores? 9. Como podem ser classificados os processadores de acordo com o número de instruções suportadas? 10. Se eu dobrar a velocidade de processamento do meu processador, o meu poder de processamento também dobrará. Diga se a afirmação anterior está correta e em caso contrário, aponte quais são os fatores que podem interferir nela. 12