Informática I. Aula 5. http://www.ic.uff.br/~bianca/informatica1/ Aula 5-13/05/2006 1



Documentos relacionados
Organização e Arquitetura de Computadores I. de Computadores

Informática I. Aula 4. Aula 4-11/09/2006 1

RISC X CISC - Pipeline

Organização e Arquitetura de Computadores. Hugo Barros @hugobarros.com.br

Arquitetura de Computadores RISC x CISC. Gustavo Pinto Vilar

Introdução à Organização de Computadores. Sistemas da Computação Prof. Rossano Pablo Pinto, Msc. rossano at gmail com 2 semestre 2007

O hardware é a parte física do computador, como o processador, memória, placamãe, entre outras. Figura 2.1 Sistema Computacional Hardware

Arquitetura de Computadores Paralelismo, CISC X RISC, Interpretação X Tradução, Caminho de dados

Arquitetura de processadores: RISC e CISC

ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES ARQUITETURAS RISC E CISC. Prof. Dr. Daniel Caetano

3. O NIVEL DA LINGUAGEM DE MONTAGEM

Aula 26: Arquiteturas RISC vs. CISC

Paralelismo. Computadores de alto-desempenho são utilizados em diversas áreas:

ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES MÓDULO 8

Visão Geral da Arquitetura de Computadores. Prof. Elthon Scariel Dias

Arquiteturas RISC. (Reduced Instructions Set Computers)

Arquitetura de Computadores - Arquitetura RISC. por Helcio Wagner da Silva

Arquitetura de Computadores - Processadores Superescalares. por Helcio Wagner da Silva


Tais operações podem utilizar um (operações unárias) ou dois (operações binárias) valores.

ARQUITETURA DE COMPUTADORES

Sistemas Operacionais

Organização e Arquitetura de Computadores I

ARQUITETURA DE COMPUTADORES

Sistemas Computacionais II Professor Frederico Sauer

Componentes do Computador e. aula 3. Profa. Débora Matos

Processador ( CPU ) E/S. Memória. Sistema composto por Processador, Memória e dispositivos de E/S, interligados por um barramento

1.1. Organização de um Sistema Computacional

RISC - Reduced Instruction Set Computer

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA MODELAGEM DE UMA PLATAFORMA VIRTUAL PARA SISTEMAS EMBUTIDOS BASEADA EM POWERPC

FACULDADE PITÁGORAS DISCIPLINA: ARQUITETURA DE COMPUTADORES

Edeyson Andrade Gomes

Organização e Arquitetura de Computadores I

Introdução à Organização de Computadores. Execução de Programas Prof. Rossano Pablo Pinto, Msc. rossano at gmail com 2 semestre 2007

INTRODUÇÃO À PROGRAMAÇÃO BCC 201 TURMAS 31, 32 E AULA TEÓRICA 2 PROF. MARCELO LUIZ SILVA (R E D)

Máquinas Multiníveis

Microarquiteturas Avançadas

GUIA DE FUNCIONAMENTO DA UNIDADE CURRICULAR

Modos de entrada/saída

Unidade 14: Arquiteturas CISC e RISC Prof. Daniel Caetano

Dadas a base e a altura de um triangulo, determinar sua área.

28/9/2010. Paralelismo no nível de instruções Processadores superescalares

ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES INTRODUÇÃO AO PARALELISMO: PROCESSADORES SUPERESCALARES. Prof. Dr. Daniel Caetano

AULA4: PROCESSADORES. Figura 1 Processadores Intel e AMD.

Arquitetura e Organização de Computadores

BARRAMENTO DO SISTEMA

ULA Sinais de Controle enviados pela UC

Organização de Computadores Hardware

Memória Cache. Prof. Leonardo Barreto Campos 1

Algumas características especiais

Universidade Federal do Rio de Janeiro Pós-Graduação em Informática IM-NCE/UFRJ. Pipeline. Gabriel P. Silva. Microarquitetura de Alto Desempenho

Arquitecturas Alternativas. Pipelining Super-escalar VLIW IA-64

Processadores BIP. Conforme Morandi et al (2006), durante o desenvolvimento do BIP, foram definidas três diretrizes de projeto:

Introdução à Engenharia de Computação

PROJETO LÓGICO DE COMPUTADORES Prof. Ricardo Rodrigues Barcelar

Pipeline. Todos os estágios devem estar prontos ao mesmo tempo para prosseguir.

3/9/2010. Ligação da UCP com o barramento do. sistema. As funções básicas dos registradores nos permitem classificá-los em duas categorias:

Introdução à Arquitetura de Computadores

Organização e Arquitetura de Computadores. Capítulo 13 Paralelismo no nível de instruções

Introdução às Linguagens de Programação

Organização de Computadores

Unidade Central de Processamento (CPU) Processador. Renan Manola Introdução ao Computador 2010/01

Na medida em que se cria um produto, o sistema de software, que será usado e mantido, nos aproximamos da engenharia.

Introdução ao Processamento de Dados (IPD)

1. NÍVEL CONVENCIONAL DE MÁQUINA (Cont.) 1.3. INSTRUÇÕES Conceitos Básicos

Sistemas Operacionais. Prof. Pedro Luís Antonelli Anhanguera Educacional

Aula 14: Instruções e Seus Tipos

Guilherme Pina Cardim. Relatório de Sistemas Operacionais I

Introdução. Introdução. Introdução. Organização Estruturada de Computadores. Introdução. Máquinas Multiníveis

Introdução à Computação: Arquitetura von Neumann

ARQUITETURA DE COMPUTADORES

Sistemas Operacionais. Revisando alguns Conceitos de Hardware

Computadores de Programação (MAB353)

Sistemas Operacionais

Organização e Arquitetura de Computadores I. de Computadores

Organização de Computadores

Unidade 13: Paralelismo:

Arquitetura e Organização de Computadores 2. Apresentação da Disciplina

Capítulo 1 Introdução

Arquitetura de Computadores I

O processador é composto por: Unidade de controlo - Interpreta as instruções armazenadas; - Dá comandos a todos os elementos do sistema.

FACULDADE PITÁGORAS DISCIPLINA: ARQUITETURA DE COMPUTADORES

Algoritmos e Programação (Prática) Profa. Andreza Leite andreza.leite@univasf.edu.br

ARQUITETURA DE COMPUTADORES

Computador Digital Circuitos de um computador (Hardware)

1. DAS VAGAS: Estão disponíveis 2 (duas) vagas para Arquitetura e Montagem de Computadores e Algoritmos e Programação.

Introdução à Arquitetura de Computadores. Renan Manola Introdução ao Computador 2010/01

Parte 01. Fundamentos de Arquitetura de Computadores. Prof. Pedro Neto

Arquitetura de Computadores. Ivan Saraiva Silva

Introdução a Informática. Prof.: Roberto Franciscatto

SIS17-Arquitetura de Computadores

1. NÍVEL CONVENCIONAL DE MÁQUINA

A Unidade Central de Processamento é a responsável pelo processamento e execução de programas armazenados na MP.

Introdução à Organização e Arquitetura de Computadores. Prof. Leonardo Barreto Campos 1

Introdução à Informática

Unidade 10: A Unidade Lógica Aritmética e as Instruções em Linguagem de Máquina Prof. Daniel Caetano

20/09/2009 TRANSFORMANDO DADOS EM. PROCESSANDO DADOS George Gomes Cabral SISTEMAS NUMÉRICOS INFORMAÇÕES

Transcrição:

Informática I Aula 5 http://www.ic.uff.br/~bianca/informatica1/ Aula 5-13/05/2006 1

Ementa Histórico dos Computadores Noções de Hardware e Software Microprocessadores Sistemas Numéricos e Representação de Dados Estrutura e Organização da Informação Linguagens de Programação Sistemas Operacionais Redes de Computadores e Internet Engenharia de Software Softwares Aplicativos Aspectos Legais do Software Aula 5-13/05/2006 2

Revisão da Aula Passada: Arquitetura Simples Aula 5-13/05/2006 3

Tipos básicos de instrução dessa arquitetura Fluxo de dados LOD X(load) STO X(store) Aritmética e Lógica ADD X SUB X CPZ X Se X=0, então ACC=1, senão ACC=0 Controle JMP a Pulo incondicional JMZ a Pulo condicional (se ACC=0) HLT Para o programa Aula 5-13/05/2006 4

Linha de Montagem ou Pipeline A metodologia de linha de montagem consiste em dividir um processo em estágios independentes, que podem se superpor uns aos outros, no tempo. O funcionamento da CPU composto de estágios permite que se adote essa técnica. O processo de realização de uma instrução é dividido em pelo menos dois estágios: leitura e execução. Para instruções que não acessam a memória, é possível iniciar a leitura da próxima instrução ao mesmo tempo em que a instrução é executada. Quanto maior a quantidade de estágios, mais superposição e aumento de velocidade são possíveis. Busca 1 Execução 1 Busca 2 Execução 2 t 1 t 2 Aula 5-13/05/2006 5

Arquiteturas CISC e RISC CISC e RISC são dois paradigmas de arquitetura de computadores. CISC = Complex Instruction Set Computer = Computador com um conjunto complexo de instruções RISC = Reduced Instruction Set Computer = Computador com um conjunto reduzido de instruções Aula 5-13/05/2006 6

Arquitetura CISC Inicialmente os programas em linguagem de máquina eram escritos diretamente pelos programadores. Era importante que os computadores executassem instruções complexas em hardware, para facilitar o trabalho dos programadores. Conforme novas necessidades apareciam novas instruções eram criadas (como multiplicação e case). Isso tornou os computadores complexos, levando ao nome CISC. A complexidade acaba tornando os computadores mais lentos, porque as novas operações são relativamente pouco usadas. Aula 5-13/05/2006 7

Arquitetura RISC Nos anos 80, o aprimoramento da tecnologia de compilação tornou possível gerar automaticamente o código de instruções complexas utilizando instruções simples. Com isso, foi possível projetar arquiteturas que só implementam as instruções mais simples em hardware, e com isso são mais eficientes. Desvantagens: algumas operações complexas (como ponto flutuante) seriam muito ineficientes numa arquitetura RISC e necessitam hardware especial. Aula 5-13/05/2006 8

Princípios Técnicos de Máquinas RISC Projetar uma máquina RISC segue cinco passos básicos: 1. Analisar as aplicações para encontrar as operações-chave. 2. Projetar uma via de dados (registradores, ALU e barramentos) que seja ótima para essas operações. 3. Projetar instruções que executem as operaçõeschave utilizando a via de dados. 4. Adicionar novas instruções somente se elas não diminuírem a velocidade da máquina. 5. Repetir esse processo para outros recursos como memória, memória cache e co-processadores. Aula 5-13/05/2006 9

Princípios Técnicos de Máquinas RISC Tempo de ciclo da via de dados = tempo requerido para buscar os operandos a partir de seus registradores, executá-los por meio da ALU e armazenar o resultado de volta. Esse tempo deve ser o mais curto possível. Sempre que se considere uma nova instrução, deve-se levar em conta se ela aumenta o ciclo da via de dados. Aula 5-13/05/2006 10

Comparação RISC vs. CISC RISC Instruções simples levando 1 ciclo. Apenas LOADs e STOREs refereciam a memória. Altamente pipelined. Instruções executadas pelo hardware. Instruções com formato fixo. Poucas instruções e modos. A complexidade está no compilador. Múltiplos conjuntos de registradores. CISC Instruções complexas, levando múltiplos ciclos. Qualquer instrução pode referenciar a memória. Não tem pipeline, ou tem pouco. Instruções executadas pelo microprograma. Instruções de vários formatos. Muitas instruções e modos. A complexidade está no microprograma. Conjunto único de registradores. Aula 5-13/05/2006 11

Pipelining na arquitetura RISC Como fazer com que LOADs e STOREs operem em um ciclo? É complicado porque o acesso à memória é mais demorado que o tempo de operação da ALU. Em vez de requerer que toda instrução seja executada em um ciclo, vamos requerer apenas que uma instrução seja iniciada em cada ciclo. Para atingir esse objetivo modificado, todas as máquinas RISC têm pipeline. Uma instrução comum utiliza duas unidades pipeline (busca e execução) enquanto as instruções LOAD e STORE utilizam três unidades. Aula 5-13/05/2006 12

Pipelining na arquitetura RISC Ciclo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Busca 1 2 L 4 5 6 S 8 9 10 Execução 1 2 L 4 5 6 S 8 9 Memória L S Aula 5-13/05/2006 13

Uso de registradores na arquitetura RISC Se a instrução seguinte a uma instrução LOAD ou STORE usa um dado modificado por elas, a máquina introduz um buraco de atraso no pipeline para esperar que a instrução termine. A arquitetura RISC usa um grande número de registradores, a fim de reduzir o tráfego de memória e com isso reduzir o número de buracos de atraso. Aula 5-13/05/2006 14

Execução Paralela de Instruções Até certo ponto, os computadores podem ser aceleradas simplesmente aumentando a velocidade do hardware. Entretanto, produzir computadores mais rápidos está se tornando cada vez mais difícil, por causa de limitações físicas intrínsecas. Uma outra abordagem é construir uma máquina com muitas ALUs ou mesmo CPUs completas. Os computadores podem ser divididos em três categorias quanto ao paralelismo: SISD = Fluxo único de instruções e dados SIMD = Fluxo único de instruções e múltiplo de dados MIMD = Fluxo múltiplo de instruções e múltiplo de dados Aula 5-13/05/2006 15