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Arquitetura de Computadores - Unidade 2

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by

Ewerton Calvetti

on 11 September 2016

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Transcript of Arquitetura de Computadores - Unidade 2

Tutor
Ewerton Calvetti

.
.
Informação extra
Processadores / CPU:
Função da CPU:
Executar as instruções dos programas.
O que diferencia uma CPU de outra é sua estrutura interna, com um conjunto de instruções próprio. Um programa escrito para uma CPU Intel e AMD pode não rodar em outros processadores, pois suas instruções são diferentes (são incompatíveis)
O funcionamento da CPU é coordenado pelos programas que indicam o que deve ser feito e quando.
IPv4 - IPv6
O endereço IPv6 foi criado para trabalhar em paralelo ao IPv4, mas visa substituí-lo no futuro próximo. Motivo: escassez dos endereços IPv4.
O tamanho do IPv4 é de 32 bits, enquanto o IPv6 é de 128 bits. Portanto:
Work Experience
Arquitetura de Computadores
- Unidade 2 -
Arquitetura de Computadores
O IPv4 suporta 4,3 bilhões de endereços IPs, mais precisamente: 2^32 = 4.294.967.296 endereços.
O IPv6 suporta aproximadamente 340 undecilhões, mais precisamente: 2^128 = 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 endereços.

Informação extra
IPv4 - IPv6
O IPV4 são escritos em 4 grupos, em decimal.

Exemplo:
192.168.10.1.
O IPV6 são escritos em 8 grupos, em hexadecimal.

Exemplo:
2001:0DB8:AD1F:25E2:CADE:CAFE:F0CA:84C1.
Classificação dos processadores em relação à sua integração (circuitos integrados, chips)
A diferença entre os chips dos processadores está na complexidade de seus circuitos, justamente pelo número de transistores em seu interior. Atualmente, há processadores com mais de 1 bilhão de transistores.
As portas lógicas são construídas usando transistores. Um circuito lógico é formado por portas lógicas.
Atualmente medimos a velocidade do processador em GHz.
São algumas das características físicas dos processadores:
Tamanho, pinagem, número de transistores, núcleo, voltagem do processador, voltagem do computador.
Pinagem dos processadores (número de pinos):
Uma das características do processador é o número de pinos externos que ele possui. Simbolizam o número de conexões que o processador possui com a placa-mãe e com os demais periféricos, além do número de canais de dados e endereços.
Conforme a evolução os números de pinos tendem a aumentar. Os processadores mais antigos possuíam os pinos em suas laterais, enquanto que hoje são localizados na parte inferior.
Tamanho dos processadores:
Refere-se às medidas do processador, em cm2.
Um das técnicas para diminuir o tamanho do processador é a inclusão de mais núcleos.
Número de transistores nos processadores:
O número de transistores influencia diretamente a velocidade e o número de operações que um computador poderá efetuar por determinado tempo.
Quanto menores os transistores, menor o caminho que um pulso elétrico precisa percorrer para chegar ao seu destino, portanto, é mais rápido.
Tamanho do núcleo dos processadores:
Refere-se basicamente aos circuitos internos do processador.
Voltagem dos processadores:
A voltagem pode ser configurada por meio de chaves.
Voltagem dos processadores:
As tensões do processador variam em torno de 0,65 volts a 3,5 volts. A tendência é trabalharem cada vez mais com voltagens menores, para evitar o superaquecimento, economizar energia e maior duração da bateria.
(Continuação...)
Voltagem dos computadores:
A voltagem de um computador é controlada pela fonte de alimentação, que é projetada para transformar as tensões comuns da rede elétrica em níveis compatíveis da CPU, além de filtrar ruídos e estabilizar.
Arquiteturas RISC e CISC:
Refere-se ao padrão de construção do processador.
Arquitetura CISC (Complex Instruction Set Computer)
É um processador que contém um grande número de instruções, um grande número de circuitos (microprogramas) que rodam diretamente no núcleo do processador para que as operações sejam executadas. Porém, por rodarem diretamente no núcleo do processador não é possível atualizá-lo.

Exemplo: Pentium, Pentium MMX, Pentium II, Pentium III, Pentium IV, Core II, Core II Duo, Core i3, Core i5, Core i7.
Arquitetura RISC (Reduced Instruction Set Computer)
É um processador que contém um pequeno número de instruções, mais simples. O próprio software em execução é que faz o trabalho pesado.
O desempenho é superior ao processador de arquitetura CISC.
A pioneira dessa arquitetura RISC foi a IBM, na década de 1970.

Exemplo: IBM Power 780, SPARC T5-8 (da Oracle), HP 9000 D370, Intel i860, Intel i960, Sun Sparc PC (Macintosh).
Processadores de mercado:
Intel e AMD: são de tecnologia CISC.
Os processadores com arquitetura CISC, conforme vão evoluindo, são retrocompatíveis, desde o processador 8088, de 1978. Isto é, as versões mais recentes vão acumulando as funções das versões anteriores, gerando atrasos. Nos processadores de arquitetura RISC tais funções são totalmente eliminadas, visto que são os softwares que possuem as instruções pesadas e não os processadores.
Os chips RISC são utilizados em computadores Workstations (uso comercial - são computadores mais caros e com maior desempenho, com sistema operacional UNIX).
Processadores de mercado:
Há ainda os processadores EPIC da linha de servidores Itanium da Intel. Apesar de trabalharem com baixa frequência, excutam muitas instruções num mesmo ciclo de máquina. Esses processadores eliminaram todas as instruções dos processadores anteriores. Para compatibilidade com os processadores CISC e RISC, essa arquitetura EPIC oferece emulação de hardware.
(Continuação...)
Os processadores Intel e AMD são em sua concepção CISC mas, atualmente, são chamados de CRISC, que é um híbrido de CISC e RISC, pois foi implementado rotinas RISC dentro dos processadores CISC, para a execução de instruções.
Arquitetura interna do processador:
A arquitetura de um computador segue um modelo bem antigo, o modelo de Von Neumann. Esse modelo é composto por: Dispositivos de Entrada, CPU, Memória, Barramentos e Dispositivos de Saída.
As 3 principais unidades da estrutura interna dos processadores são:
Unidade de Controle (UC);
Unidade de Execução (UE);
Unidade Lógica e Aritmética (ULA).
Os registradores ficam na Unidade de Execução (UE), por isso qualquer dado para ser executado precisa estar no registrador.
Ciclo de Fetch (Busca e Execução):
1) Buscar a instrução da memória e colocá-la dentro da CPU.
2) Controlar todo o processo de busca e execução.
3) Executar as instruções.
4) Retornar o resultado para a memória principal.
RE (Registrador de Endereço de Memória);
RD (Registrador de Dados).
São dois registradores que interagem com a memória:
O
RE (Registrador de Endereço de Memória)
é responsável por receber da CPU qual o endereço que deve ser lido na memória.
O
RD (Registrador de Dados)
é responsável por armazenar os dados lidos a partir do endereço do
RE (Registrador de Endereço de Memória)
e mandar esses dados para a CPU.
PC (Contador de Programa ou Contador de Instrução)
RI (Registrador de Instruções).
O
PC (Contador de Programa ou Contador de Instrução)
é responsável por armazenar a posição do programa que está sendo executado. Sempre que a CPU executa uma instrução, o
PC (Contador de Programa ou Contador de Instrução)
é incrementado, apontando para a próxima instrução.
Na UC (Unidade de Controle), temos dois registradores:
O
RI (Registrador de Instruções)
grava a instrução que será executada pelo processador.
ULA (Unidade Lógica e Aritmética);
ACC (Acumulador);
Registradores de Dados (A, B, C, D, E, F).
Na UE (Unidade de Execução), temos:
Os
Registradores de Dados (A, B, C, D, E, F)
são as menores unidades de armazenamento da CPU. Sempre que uma instrução que está no
RI (Registrador de Instruções)
utilizar dados, a CPU busca esses dados na memória e grava-os nos
registradores de dados (A, B, C, D, E, F)
.
A
ULA (Unidade Lógica e Aritmética)
é responsável pela execução das tarefas matemáticas. Sempre que uma operação matemática deve ser executada, a
UC (Unidade de Controle)
ativa a
ULA (Unidade Lógica e Aritmética)
. Os resultados ficam armazenados nos registradores e depois passam novamente para a memória RAM.
O
ACC (Acumulador)
é responsável por armazenar os resultados do processamento na memória, por meio dos registradores
RE (Registrador de Endereço de Memória)
e
RD (Registrador de Dados)
.
UC (Unidade de Controle):
É o dispositivo mais completo da CPU.
Possui a lógica necessária para movimentar os dados e instruções da memória para a CPU.
Controla todas as ações da CPU.
A
UC (Unidade de Controle)
recebe instruções da unidade de E/S (entrada e saída). Controla qual etapa do programa está sendo executada.
Gerencia as interrupções.
UE (Unidade de Execução):
Responsável por processar a operação.
Na
UE (Unidade de Execução)
o principal dispositivo é chamado de
ULA (Unidade Lógica e Aritmética)
.
Somente os dados que estão nos registradores podem ser processados.
ULA (Unidade Lógica e Aritmética):
É um aglomerado de circuitos lógicos e componentes eletrônicos integrados que realizam todas as operações matemáticas.
Somar, subtrair, multiplicar e dividir dois números;
Executar as operações lógicas AND, OR e NOT com dois números;
Executar as operações de complemento, incremento, decremento, deslocamento de bits à esquerda e à direita.
A
ULA (Unidade Lógica e Artimética)
é capaz de executar as seguintes operações:
Registradores:
É uma memória de alta velocidade que permite o armazenamento temporário de valores ou das próprias instruções a serem executadas.
Há um conjunto de registradores, cada um com função própria:
RE (Registrador de Endereço de Memória);
RD (Registrador de Dados);
RI (Registrador de Instruções);
Registradores de Dados (A, B, C, D, E, F);
PC (Contador de Programa ou Contador de Instrução);
ACC (Acumulador).
Conceitualmente, um registrador e a memória RAM são semelhantes. Porém, são diferentes na sua localização, na capacidade de armazenamento e o tempo de acesso às informações.
Os registradores estão localizados no interior da CPU, enquanto a memória é externa a este.
Um registrador memoriza um número limitado de bits, geralmente uma palavra de memória: 64 bits em processador de 64 bits e 32 bits num processador de 32 bits.
Para que um dado seja transferido para a ULA (Unidade Lógica e Aritmética) é necessário que ele permaneça, mesmo que por um breve instante, armazenado num registrador. O resultado também, para que depois seja transferido para a memória.
Outros registradores:
Base da pilha;
Topo da pilha;
Registradores genéricos (acumuladores).
Clock (relógio):
É a quantidade de vezes em que um pulso emitido por um dispositivo gerador de pulsos, localizado na placa-mãe, se repete em um segundo. Isto é, o clock representa a quantidade de ciclos por segundo em que a placa-mãe trabalha.
A unidade de medida do clock é em Hertz (Hz).
1 Hz = 1 ciclo/clock por segundo.
1 KHz = Mil ciclos/clocks por segundo.
1 MHz = 1 milhão de ciclos/clocks por segundo.
1 GHz = 1 bilhão de ciclos/clocks por segundo.
Exemplos:
Um relógio que oscila de 25 milhões de vezes por segundo é de 25 MHz;
Um computador que opera a 2.8 GHz, tem um clock pulsando dois bilhões e oitocentos milhões de vezes por segundo
Clock Speec ou Clock Rate:
O
multiplicador
do clock representa quantas vezes mais veloz o processador trabalha em relação a placa mãe. Exemplo: um computador operando a 66 Mhz com multiplicador 2,0, temos:
Placa-mãe:
66 MHz = 66 milhões de ciclo/clock por segundo.
Processador:
66 x 2,0 = 132 MHz = 132 milhões de ciclo/clock por segundo
É a velocidade na qual um microprocessador executa suas instruções. Quanto mais rápido o clock, mais instruções uma CPU pode executar por segundo.
Overclock:
É o aumento da frequência do processador para que ele trabalhe mais rapidamente.
Para fazer um overclock, deve-se mudar:
A velocidade de operação da placa-mãe, conhecida como velocidade de barramento; e/ou,
O multiplicador de clock.
Mesmo com um overclock, os outros periféricos do computador (memória RAM, placa de vídeo, etc.) continuam trabalhando na velocidade de barramento da placa-mãe.
No mesmo exemplo anterior, um computador operando a 66 Mhz com multiplicador 2,0, significando que o processador trabalha a 132 MHz, a comunicação com os demais componentes do computador se dará sempre a 66 MHz.
Fazendo um overlock, pode-se fazer o processador trabalhar a 165 MHz, simplesmente aumentando o multiplicador de clock de 2,0 para 2,5.
As frequências de barramento e do multiplicador podem ser alteradas através de jumpers de configuração da placa-mãe ou pela configuração da BIOS. No entanto, o aumento da velocidade de barramento da placa-mãe pode criar problemas caso algum periférico não suporte essa velocidade. O processador poderá ter maior aquecimento e sua vida útil é reduzida. Pode causar frequentes travamentos no sistema operacional.
Ao fazer overlock atentar para o sistema de refrigeração. Alguns usam até sistemas de refrigeração com nitrogênio líquido.
RI (Registrador de Instruções):
Fica localizado dentro da UC (Unidade de Controle).
A função do
RI (Registrador de Instruções)
é armazenar a instrução a ser executada pela CPU.
Funcionamento do RI (Registrador de Instruções):
Ao se iniciar um ciclo de instrução, a
UC (Unidade de Controle)
emite o sinal de controle para a realização de um ciclo de leitura para buscar a instrução na memória e, via
RE (Registrador de Endereço de Memória)
e
RD (Registrador de Dados)
será armazenada no
RI (Registrador de Instrução).
PC (Contador do Programa ou Contador de Instrução):
A função do
PC (Contador do Programa ou Contador de Instrução)
é armazenar o endereço da próxima instrução a ser executada.
A função do
Decodificador de Instrução
é identificar as
operações
a serem realizadas que estão correlacionadas à
instrução
em execução.
Uma instrução é uma ordem para que a CPU realize uma determinada operação.
Os
RE (Registrador de Endereço de Memória)
e
RD (Registrador de Dados)
servem para ler e gravar os dados na memória. O
RE (Registrador de Endereço de Memória)
recebe em qual endereço deve ler ou gravar os dados. O
RD (Registrador de Dados)
contém os dados a serem gravados na memória.
RE (Registrador de Endereço de Memória) e RD (Registrador de Dados):
Simbolizam os caminhos, os sinais, pelos quais os periféricos (teclado, mouse, placa de vídeo, etc.) se comunicam com a CPU.
Decodificador de Instrução:
Interrupções:
A CPU ao detectar uma interrupção atende ao periférico e depois volta a executar o programa que estava sob seu controle.
Exemplo: ao pressionar uma tecla no teclado (uma letra), ela aparece na tela. Nesse momento, duas interrupções ocorrem: uma para a CPU receber a letra do teclado e outra para a resposta da placa de vídeo
Todas as interrupções são transferidas através do barramento de controle.
1) Um programa / instrução está executando;
2) Uma interrupção ocorre;
3) O registro do programa, da instrução, é salvo;
4) Identifica-se a interrupção;
5) Obtém-se o endereço de memória;
6) Trata-se a rotina que gerou a interrupção;
7) O registro do programa, da instrução, é restaurado.
Sequência de uma interrupção:
É quando se tem várias execuções em paralelo. É dito como a base para o processamento paralelo de alto desempenho.
Pipelines:
Ao mesmo tempo em que a CPU pode buscar uma instrução para ser executada, uma instrução pode estar sendo decodificada, ou ainda, uma instrução pode estar em execução e outra já executada pode estar sendo encaminhada para a memória.
Desempenho = Velocidade do processador (em Hertz) * Barramento (em bits)
Medidas de desempenho do processador:
Por exemplo, para um processador de 3 GHz de 64 bits, temos:
Desempenho = 3.000.000.000 Hz/s * 64 bits
Desempenho = 192.000.000.000 bits/s
Dividindo o resultado por 8 bits (1 byte), temos o resultado em Bytes:
Desempenho = 24.000.000.000 B/s
Dividindo o resultado por 1024 sucessivas vezes, podemos ter o valor do desempenho em Gigabytes.
Desempenho = 22,35 GB/s
O próprio Windows oferece um sistema que avalia o desempenho da máquina, o “
Índice de Experiência com o Windows
”.
Os fabricantes de processadores mais conhecidos são Intel e AMD, mas há outras empresas como IBM, Cyrix, Motorola. Muitos deles não entram no mercado de desktops, focam em outros mercados, como dispositivos móveis, máquinas hospitalares, robôs, etc.
Evolução dos processadores:
É uma empresa multinacional americana, fabricante de circuitos integrados, como microprocessadores. Também fabricam chipsets (chips para a placa-mãe), memórias flash.
Intel:
No Brasil atua há 28 anos, com sede em São Paulo, detentora da marca de processadores Pentium e processadores da família ix (i3, i5, i7).
É uma empresa americana. Concorrem diretamente com a Intel. Alguns de seus processadores são:
AMD:
Desktop:
K6, Atlhon, Duron, Sempron.
Servidores:
Opteron.
Notebooks:
Turion.
A AMD também fabrica circuitos encontrados em calculadoras e dispositivos eletrônicos.
Os processadores Intel Pentium foram a grande revolução da Intel.
Velocidade máxima de 200 Mhz.
Barramento de dados de 64 bits, endereçando até 4 GB de memória RAM.
Processadores Intel – Pentium:
Composto por duas memórias cache: L1 (instruções) e L2 (dados), de 16 KB cada.
Executava duas instruções por clock através de uma tecnologia chamada superescalar.
Barramento operando a 66 MHz.
Processadores Intel – Pentium MMX:
Era o processador Intel Pentium com instruções adicionais para multimídia.
Barramento de dados de 64 bits implementado sobre uma nova conexão com a placa-mãe, chamada Socket7.
Velocidade de 233 Mhz, superior ao Pentium.
Composto por duas memórias cache: L1 (instruções) e L2 (dados), porém de 32 KB cada.
Barramento operando a 66 MHz.
Lançado em 1997, operava a uma velocidade de 300 Mhz.
Composto por duas memórias cache: L1 (instruções) de 32 KB e L2 (dados) de 512 KB cada.
Barramento podendo operar com clocks de 50, 60 ou 66 MHz.
O processador ficava dentro de um cartucho, o chamado encapsulamento SEC.
Processadores Intel – Pentium II:
Velocidade máxima de 933 Mhz e barramento de 133 MHz.
Barramento de dados de 64 bits, endereçando até 4 GB de memória RAM.
Foi a junção do Pentium II com o Pentium MMX.
O processador ficava dentro de um cartucho (encapsulamento SEC-2) ou num chip normal.
Processavam arquivos nos formato MPEG e Imagens 3D.
Processadores Intel – Pentium III:
Fabricados paralelamente aos processadores Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV e demais modelos da Intel, com menos memória cache e algumas limitações de processamento.
Possuía um valor menor que os demais modelos.
Caíram em desuso.

Processadores Intel – Celeron:
Processadores Intel – Pentium IV:
É um Pentium III com algumas modificações.
A ULA (Unidade Lógica e Aritmética) trabalha com o dobro do clock do processador, aumentando o desempenho para realização dos cálculos.
Dotado da tecnologia SSE-2, com 144 novas instruções para agilizar as execuções.

Processadores Intel – Pentium IV:
Registradores de 128 bits.
Velocidade entre 2,4 e 3,4 GHz.
Incorporou a microarquitetura NetBurst, ou seja, além da memória cache L1 e L2, foi incorporada a L3, de capacidade até 2 MB.
Barramento de 200 MHz, mas com a tecnologia Quadpump, podia chegar até 800 MHz.
Possuía a tecnologia HT (Hyper-Threading) permitindo executar dois processos ao mesmo tempo com um processador.
(continuação...)
É um Pentium IV com tecnologia RISC e não CRISC.
Tinha a tecnologia denominada EPIC que possibilita o processador trabalhar com 20 operações simultaneamente, resultando em melhor performance para utilizar dados criptografados, incluindo SSL e IPSec.
Possuía um sistema de detecção e correção de erros.
Memória cache L1 e L2 dentro do processador e a possibilidade de uma L3 de 2 MB até 4 MB.
Barramento de 800 MHz.
Processadores Intel – Itanium:
Processadores Intel – Família Core i:
São os novos processadores da Intel, já na sua 5ª geração: Core i3, Core i5, Core i7, Core i7 Extreme.
É a linha básica, com dois núcleos e dois emuladores de núcleos denominados HT (Hyper-Threading), totalizando 4 núcleos.
Placa de vídeo integrada ao processador (APU), com 4 MB de cache.
Processador Intel Core i3:
É um processador intermediário. Possui 02 ou 04 núcleos. Os modelos de 02 núcleos possuem HT (Hyper-Threading) para simular outros dois núcleos e totalizar em 04 núcleos. Já os modelos de 04 núcleos possuem somente núcleos verdadeiros.
Podem ter até 8 MB de memória cache.
O diferencial é a tecnologia Turbo Boost que permite fazer uma overlock automaticamente, conforme o processamento exigido.
Processador Intel Core i5:
É a linha top de processadores atualmente. Possui 04 núcleos, com mais 04 núcleos emulados por HT (Hyper-Threading). Alguns modelos da série Core i7 Extreme podem chegar até 12 núcleos (06 núcleos verdadeiros + 06 núcleos emulados por HT).
Possui a tecnologia Intel HD Boost que permite rodar programas de alto desempenho que usam o conjunto de instruções SSE-4, mantendo as funções do Core i3 e Core i5.
Processador Intel Core i7:
Velocidade máxima de 3,9 GHz quando operando em modo Turbo Boost, que acelera o processador conforme a demanda.
Alguns modelos da série Core i7 Extreme possuem também o QuickPath que aumenta a largura de banda para que o processador trabalhe mais rápido.
Barramento de dados de 64 bits.
A memória cache L3 é de 8 MB, podendo chegar até 15 MB na versão Core i7 Extreme.
Suporta memória DDR3 de até 1.600 MHz, com quatro canais, ou seja, pode transmitir dados para a memória quatro vezes mais rápido.
Placa de vídeo situada dentro do processador (APU), aumentando o processamento de vídeo (potente para jogos mais pesados).
Processador Intel Core i7:
São exemplos de outros processadores Intel: Pentium IV D (02 núcleos), Core Duo (02 núcleos), Pentium IV Extreme, Pentium IV M, Core 2 Duo (02 núcleos), Xeon, Core 2 Extreme (02 núcleos), Core 2 Extreme Quad-Core (04 núcleos).
Demais Processadores Intel:
É também conhecido como K7.
Arquitetura completamente diferente do K6.
A memória cache L1 (instruções) é de 128 KB e a L2 (dados) pode ir de 512 KB até 8 MB.
A velocidade máxima é de 1,4 GHz.
Barramento de 200 MHz (escalável até 400 MHz).
Processadores AMD – Athlon:
É uma evolução do Athlon.
Barramento de 400 MHz.
Velocidade máxima de 2,2 GHz.
Possui otimização de acesso às memórias caches L1 e L2.
Processadores AMD – Athlon XP:
Antecede ao processador Opteron para servidores.
Processadores AMD – Athlon 64 FX:
É um processador concorrente ao Celeron da Intel, mais barato e com menos memória cache.
Processadores AMD – Sempron:
É o processador de 64 bits da AMD, compatível com instruções x86 (32 bits), permitindo executar ambas as instruções (64 e 32 bits) sem perda de desempenho.
Possui novos registradores e instruções.
Acessa até 256 TB de memória RAM e pode ser utilizado numa placa-mãe com até 08 processadores.
Processadores AMD – Opteron:
É um processador de 64 bits, com 04 núcleos e tecnologia Hyper-Transport que permite a comunicação entre os circuitos internos do computador, em alta velocidade.
Processadores AMD – Phenom II X4:
É um processador de alto desempenho, concorrente direto do Core i7 da Intel.
Possui 06 núcleos com tecnologia AMD Turbo Core que se adaptam dinamicamente às necessidades do usuário. Isto é, quando precisam de alto desempenho 03 núcleos fazem overlock.
Processadores AMD – Phenom II X6:
Velocidade de até 3,7 GHz.
Barramento de dados de 64 bits, operando também em 32 bits.
Memória cache L2 (dados) de 3 MB e L3 de 6 MB, sendo a cache L3 compartilhada por meio da tecnologia AMD Balanced Smart Cache.
Possui a tecnologia Hyper-Transport que permite a comunicação entre os circuitos internos do computador, em alta velocidade.
Suportam memórias DDR2 e DDR3.
Suporte a virtualização por meio da tecnologia AMD Virtualization.
Gerenciamento avançado de energia por meio da tecnologia AMD PowerNow e da AMD Cool Core que reduz o consumo de energia do processador. Tem planos de gerenciamento de energia separados por núcleo.
Mais barato que o processador da Intel.
Processadores AMD – Phenom II X6:
(continuação...)
(continuação...)
São exemplos de outros processadores AMD: Athlon 64 XP, Athlon 64 Mobile, Turion 64, Turion 64 X2 (02 núcleos), Phenom II X3.
Demais Processadores AMD:
É um grande diferencial da tecnologia AMD, um circuito interno chamado controlador de memória.
Tecnologia AMD – Hyper Transport:
(continuação...)
Nos outros processadores é o chipset da placa-mãe que efetua a tarefa de escrita e leitura com a memória RAM. Desde o Athlon até o atual Phenom II X6 da AMD, há dois barramentos, sendo um para o acesso à memória RAM e outro para acesso ao chipset. Os demais processadores possuem um único barramento.
Tecnologia AMD – Hyper Transport:
Outro benefício do Hyper Transport é que ele tem um caminho separado para a transmissão e outro para a recepção de dados. Nos demais processadores, um único caminho é usado para transmitir e receber dados ao mesmo tempo.
A tecnologia HT (Hyper-Threading) foi desenvolvida pela Intel, oferece um aumento de desempenho de até 30%. Simula num único processador físico dois processadores lógicos.
Tecnologia Intel – HT (Hyper-Threading):
(continuação...)
Cada processador lógico recebe seu próprio controlador de interrupção e conjunto de registradores. Os demais recursos (memória cache, Unidade de Execução, Unida Lógica e Aritmética, barramentos) são compartilhados entre os processadores lógicos.
Tecnologia Intel – HT (Hyper-Threading):
O Sistema Operacional pode enviar tarefas para os processadores lógicos como se estivesse enviando para processadores físicos.
O primeiro processador da Intel a implementar a tecnologia HT (Hyper-Threading) foi o Intel Xeon que usava a arquitetura NetBurst (cache L3), voltado para o mercado de servidores.
Atualmente, quase todos os processadores da Intel possuem a tecnologia HT (Hyper-Threading).
Com o HT (Hyper-Threading), dentro do processador, dois programas podem estar simultaneamente em execução, mas fora do processador vão compartilhar o mesmo barramento de dados.
Essa tecnologia é encontrada em alguns processadores Intel e AMD. É a implementação de dois processadores numa única placa de silício.
Os dois processadores internos e o barramento para esses dois processadores são completamente independentes.
É tarefa do Sistema Operacional decidir qual programa vai utilizar qual processador.
Tecnologia Dual Core:
São processadores com vários núcleos (dois ou mais).
Tecnologia Multicore:
Funcionamento idêntico aos processadores Dual Corel, porém com quantidade maior de núcleos.
Nos servidores Intel, geralmente, também contam com a tecnologia HT (Hyper-Threading), um para cada núcleo.
É encontrada nos módulos com formato DIMM.
Possuem 184 vias.
Transmitem dados duas vezes por ciclo (uma no início do ciclo de clock e uma segunda transferência no final do pulso). Um módulo DDR de 266 MHz, por exemplo, não trabalha a 266 MHz, mas apenas a 133 MHz. Como são feitas duas transferências por ciclo, o desempenho é equivalente a um módulo de 266 MHz.
Memórias RAM com tecnologia DDR:
Permite leitura e escrita.
Tem capacidade de acesso a qualquer posição de memória, em qualquer momento. Não faz acesso sequencial, não é preciso percorrer todos os dados anteriores ao desejado, é randômico.
Memória RAM:
É volátil, todo o seu conteúdo é perdido quando a alimentação da memória é desligada (quando fica sem energia).
Algumas memórias RAM precisam que seus dados sejam frequentemente reenergizados, são as DRAM (RAM Dinâmica). Essas memórias não conseguem armazenar o sinal elétrico por muito tempo. Esse processo de reenergizar a memória para manter os dados em memória é chamado de
refresh
.
Memórias RAM com tecnologia DDR2:
É encontrada nos módulos com formato DIMM.
Possuem 240 vias.
Suportam quatro acessos por ciclo, dobrando a velocidade de transmissão de dados em relação às memórias DDR. Um módulo DDR2 de 800 MHz, por exemplo, não trabalha a 800 MHz, mas apenas a 200 MHz. Como são feitas quatro transferências por ciclo, o desempenho é equivalente a um módulo de 800 MHz.
É a capacidade que as memórias tem de trafegar mais de uma transferência de dados num único ciclo de clock. Existem memórias RAM que podem efetuar duas transferências de dados no mesmo ciclo de relógio, duplicando a taxa de transferência de informação.
Multi Channel:
A instalação de memórias em pares (Dual Channel), permite multiplicar a taxa de transferência da memória. Lembrando que essas transferência ocorre nas direções Memória para CPU ou CPU para memória.
O processador não encaminha e nem recebe dados de nenhum periférico sem passar pela memória.
São algumas das características das memórias:
Arquitetura das memórias:
Frequência de operação, medida em MHz;
Tamanho do barramento, em bits;
Taxa de transferência (capacidade que a memória possui de transferir dados para o processador ou de receber dados deste), medida em MB/s.
Memórias dentro do processador:
memórias caches e registradores;
Memórias fora do processador:
memórias RAM (memórias de acesso randômico, aleatório), ROM (memórias somente leitura), HD, CD, DVD, BluRay, fitas magnéticas, pendrive.
O computador possui diversos tipos de memórias, dentro e fora do processador:
Somente computadores com 64 bits podem gerenciar memórias com mais de 4 GB.
As memórias são divididas em dois grupos:
Há memórias RAM que não precisam ser realimentadas, são as SRAM (RAM Estática).
A velocidade da memória é medida em Hz ou Mhz, que serve para medir a quantidade de blocos de dados que podem ser transferidos durante um segundo.
Velocidade da memória e taxa de transferência:
Existe também o Triple Channel, triplicando a banda de memória disponível e o Quadruple Channel que aumenta em quatro vezes a velocidade da memória.
Todos os pentes de memória devem ser iguais.
Tipos de memórias RAM – quanto ao formato:
Os pentes de memória SIMM possuíam contatos num único lado do módulo.
As memórias SIMM possuíam 30 e 72 vias. Eram utilizadas em micros 386, 486 e Pentium.
Memórias RAM com formato SIMM:
São assíncronas. Trabalham em seu próprio ritmo, independentemente dos ciclos da placa-mãe.
A velocidade padrão é de 66 MHz, transferindo palavras de 32 bits.
Memórias RAM com tecnologia EDO:
É encontrada nos módulos com formato DIMM.
Memórias RAM com tecnologia SDRAM:
Memória principal (primária = memória RAM)
Memórias secundárias (todos os demais dispositivos de armazenamento que não sejam a memória RAM).
Há memórias RAM que não precisam ser realimentadas, são as SRAM (RAM Estática).
Por exemplo, se a memória opera numa velocidade (clock) de 133 MHz e barramento de 32 bits, então:
Taxa de transferência da memória = 133.000.000 Hz/s * 32 bits
Taxa de transferência da memória = 4.256.000.000 bits/s
Dividindo o resultado por 8 bits (1 byte), temos o resultado em Bytes:
Dividindo o resultado por 1024 sucessivas vezes, podemos ter o valor do desempenho em Gigabytes.
Taxa de transferência da memória = 0,49 GB/s
Taxa de transferência da memória = velocidade em Hz * tamanho do barramento
Taxa de transferência da memória = 532.000.000 B/s
A opção Dual Channel tem que existir a partir da placa-mãe e os pentes de memória que formarem os pares deverão ser de mesma velocidade.
Quanto ao formato as memórias podem ser
DIMM
ou
SIMM
.
Memórias RAM com formato DIMM:
Os pentes de memória DIMM possuem contatos em ambos os lados do módulo.
No formato DIMM SDR (mais antigo) tinham 168 vias. No formato DIMM DDR são 184 vias, no formato DIMM DDR2 são 240 vias e no DIMM DDR3 são 204 vias.
Trabalham com palavras binárias de 64 bits.
Memórias RAM com formato DIMM:
Anteriormente, as memórias eram identificadas da seguinte forma: PC-100, PC-133, PC-166. O número indicava a frequência máxima de operação suportada pelo módulo, sua velocidade.
Quanto à tecnologia as memórias podem ser:

EDO, SDRAM, DDR, DDR2, DDR3 e RAMBUS.
Tipos de memórias RAM – quanto à tecnologia:
(continuação...)
Essas memórias eram identificadas da seguinte forma: PC-100, PC-133, PC-166. O número indicava a frequência máxima de operação suportada pelo módulo, sua velocidade.
Trabalham sempre sincronizadas com a frequência da placa-mãe, por isso leem uma palavra binária por ciclo.
AS memórias DDR são especificadas não pela velocidade que operam, mas sim pela taxa de transferência. Exemplo: PC-1600 (transmitem 1.600 MB/s), PC-2100 (transmitem 2.100 MB/s).
Enquanto as memórias SDRAM usavam voltagem de 3,3 V, as DDR em 2,5 V, as DDR2 usam apenas 1,8 V.
Por exemplo, se a memória DDR2 opera numa velocidade (clock) de 200 MHz e barramento (palavra) de 64 bits, então:
Taxa de transferência da memória = 200.000.000 Hz/s * 64 bits * 4
Taxa de transferência da memória = 51.200.000.000 bits/s
Dividindo o resultado por 8 bits (1 byte), temos o resultado em Bytes:
Dividindo o resultado por 1024 sucessivas vezes, podemos ter o valor do desempenho em Gigabytes.
Taxa de transferência da memória = 5,96 GB/s
Taxa de transferência da memória = 6.400.000.000 B/s
Taxa de transferência da memória = velocidade em Hz * tamanho do barramento
Memórias RAM com tecnologia RAMBUS:
São um modelo de memória com alta velocidade, mesmos trabalhando num barramento de apenas 16 bits de largura, conseguem atingir velocidades de barramento de até 400 MHz com duas transferências por ciclo, o que na prática equivale a uma frequência de 800 MHz.
Usando a memória RAMBUS o processador pode ler menos dados de cada vez, mas em compensação tem que esperar menos tempo entre cada leitura.
Memórias RAM com tecnologia DDR3:
É encontrada nos módulos com formato DIMM.
Possuem 204 vias.
Tem voltagem de 1,5 V, menor que as DDR2, resultando em menor aquecimento da memória e maiores clocks, permitindo que as memórias DDR3 trabalhem a frequências de 800 MHz e 1067 MHz, subindo para 1033 MHz e até 1667 MHz.
Registradores:
É a menor unidade de memória encontrada num computador.
A CPU utiliza os registradores para armazenamento temporário dos dados durante um processamento. O acesso entre a CPU e o registrador é mais rápido que o acesso à memória cache.
O armazenamento é muito pequeno e muito veloz, localizada dentro do núcleo da CPU.
Memória Cache:
Para acelerar o desempenho das memórias externas, pois o processador passou a esperar muito tempo para que a memória pudesse abastecê-lo com dados, a memória cache foi criada.
Funcionamento das memórias caches:
A memória externa (RAM) abastece as memórias caches internas do processador e o processador busca os dados e instruções para execução na memória cache. Se a memória cache não tiver a informação que o processador precisa, então ele busca na memória RAM. A memória cache carrega as próximas instruções para que já fiquem dentro do processador, pois ela entende que as instruções estão armazenadas de forma sequencial na memória.
A memória cache fica dentro do processador. No passado, ficava na placa-mãe.
Memória Cache L1:
Em alguns tipos de processador, como Pentium II, o L1 era dividido em dois níveis: dados e instruções. É a cache mais próxima do núcleo do processador.
Memória Cache L2:
É mais um caminho para que a informação requisitada não tenha que ser procurada na lenta memória RAM. Em relação a memória cache L1, encontra-se mais afastada do núcleo do processador. Geralmente, é maior que a L1, mas pode ser igual.
Inicialmente, foi utilizado pelo processador AMD K6-III e encontrava-se presente na placa-mãe. Atualmente, está acoplada no processador e mais longe do núcleo do processador do que a L2.
As configurações de tamanho e velocidade das memórias cache L1, L2 e L3 variam de processador para processador. Atualmente, a L1 é usadas para instruções e a L2 para dados.
Memória Cache L3:
FONTE: UNIASSELVI, Arquitetura de Computadores, 2012, p. 77-156.
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