Organizao e Arquitetura de ComputadoresMaterial de apoio

CPU:Evoluo dos Computadorese dos Processadores

Tpicos 34 e 35Copyright - Portal UNI GTI - 2010

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EsclarecimentosEsse material de apoio para as aulas da disciplina e no substitui a leitura da bibliografia bsica.Os professores da disciplina iro focar alguns dos tpicos da bibliografia assim como podero adicionar alguns detalhes no presentes na bibliografia, com base em suas experincias profissionais.O contedo de slides com o ttulo Comentrio seguido de um texto, se refere a comentrios adicionais ao slide cujo texto indica e tem por objetivo incluir alguma informao adicional aos contedo do slide correspondente.Bibliografia bsica: PATTERSON, A.D.E.; HENNESSY, L.J.. Organizao e projetos de computadores: a interface hardware/software. So Paulo: Campus, 2005.;MONTEIRO, Mrio A.. Introduo organizao de computadores. 5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. STALLINGS, William. Arquitetura e organizao de computadores : projeto para o desempenho. So Paulo: Pearson Education, 2005.

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MicroprocessadoresUm microprocessador um circuito integrado digital que realiza operaes matemticas e lgicas para cumprir determinada tarefa de acordo com uma srie de instrues ordenadas por um programa externo e codificadas por micro circuitos internos.O primeiro desenho de um microprocessador feito pelos engenheiros da Intel ocorreu em 1971, a pedido da empresa japonesa Busicom, fabricantes de calculadoras eletrnicas.Esse processador foi o ncleo de processamento de 12 modelos de diferentes de calculadora, pois os engenheiros perceberam que no teriam tempo suficiente para produzir 12 integrados diferentes.Decidiram ento desenhar um circuito integrado central, no qual se encontravam todas as funes de clculo desejadas e as particularidades de cada modelo foram colocadas em uma memria ROM independente.Assim sem ter idia da potencialidade de sua soluo, os engenheiros desenharam um dispositivo de aplicaes amplas, cujas particularidades operacionais dependiam do programa armazenado na ROM externa.Este componente bsico tornou-se o primeiro microprocessador e foi comercializado como 4004.

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Arquitetura padro de um microprocessadorMicroprocessadores

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8088Evoluo dos ProcessadoresPrimeira Gerao197980286SegundaGerao1982386TerceiraGerao1985486QuartaGerao1991PentiumK5K66x86M-IIQuintaGerao1993Pentium ProPentium IIPentium IIICeleronK6-2K6-3SextaGerao1995AthlonDuronPentium 4CeleronStimaGerao1999ItaniumOpteronAthlon 64Athlon 64FXOitavaGerao2003

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Evoluo dos ProcessadoresPrimeira gerao de processadores8088: variao do 8086 (16 bits)Integrava o PC-XTBarramento externo de 8 bits.Processador muito potente para poca, mas que logo alcanou seu limite.Segunda gerao de processadores80286: Superou o limite de endereamento de 1MB para RAM, alcanando surpreendente 16MBBarramento externo de 16 bitsClock de at 25MHz

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Evoluo dos ProcessadoresTerceira gerao de processadores80386: primeiro microprocessador de 32 bitsEndereamento de 4GB de RAMModo de memria protegida que permite duas ou mais aplicaes serem executadas simultaneamente, sem risco de conflitos entre leitura e escrita de memria de cada uma delas.Possui a Co-processamento matemticoSurgimento de Ambientes grficosAparecimento de dispositivos AMD e Cyrix

Quarta gerao de processadores80486: 32 bits de barramento externoClock de 133MHzIncorporado ao microprocessador um bloco especial de execuo de operaes matemticas com ponto flutuante (FPU)Introduzido ao Microprocessador pequenos blocos de memria RAM (cache) para aumentar o desempenho de processamento

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Evoluo dos ProcessadoresQuinta gerao de processadoresImpulsionada pelos processadores Pentium e seus clones, como os K5 ou os K6 da AMD (Advanced Micro Devices), e o 6x86 (M-II) da Cyrix.Os circuitos do Pentium tinham caractersticas avanadas que permitiam a execuo de mais de uma operao por cada ciclo de clock.Barramento externo de 64 bits possibilitando carregar at dois dados em um s ciclo.Clock atingindo a ordem de 600MHz.Comeou a guerra dos microprocessadores, graas agressiva poltica de inovao tecnolgica da AMD.

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Evoluo dos ProcessadoresSexta gerao de processadoresNasceu um microprocessador que foi um verdadeiro fracasso financeiro, mas que abriu as portas do mercado a toda uma nova famlia de processadores: PENTIUM PRO.Curiosa construo de 2 chips interconectados que o tornava mais caro.Com ele surgiu a idia de se incluir na mesma pastilha a memria cache externa.Deste microprocessador derivam-se os bem sucedidos PENTIUM II, o PENTIUM III e as primeiras variantes do CELERON.

CELERONAo ser lanado, era um Pentium II sem cache L2, porm bem mais lento que o Pentium II.Um outro fator que prejudicava o seu desempenho era o barramento externo de 66 MHz, usado mesmo na poca em que o Pentium II j operava com 100 MHz externos, e que o Pentium III operava com 100 e 133 MHz externos.Relativo sucesso no mercado de PCs de baixo custo.Este processador pode ser instalado nas mesmas placas de CPU projetadas para o Pentium II e Pentium III.

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Evoluo dos ProcessadoresSexta gerao de processadores

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Evoluo dos ProcessadoresStima gerao de processadoresEm 23 de Junho de 1999 a AMD apresentou o primeiro processador dessa gerao: o ATHLONElevado desempenho em operaes com ponto flutuante;Tecnologia 3DnowSuperou a Intel por um curto perodoAssim como a Intel produziu processadores Celeron como verses de menor custo e menor desempenho do Pentium II e Pentium III, a AMD produziu a partir do ATHLON T-Bird, o AMD DURON.A diferena entre o Athlon e o Duron a cache L2Athlon T-Bird (Athlon com cache integrada ao ncleo)DuronAthlon

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Evoluo dos ProcessadoresStima gerao de processadoresATHLON XPEm outubro de 2001, foram lanadas as verses do Palomino voltadas para desktops, que receberam o nome comercial de:Athlon XP (Extreme Performance).Com esse modelo houve grandes discusses e debates, pois a AMD deixou de referenciar seus processadores pelo clock e passou exclusivamente ao nmero do modelo.Assim foram lanadas as verses 1500+, 1600+,1700+ e 1800+, sendo que todos os modelos trabalham com FSB de 133 ou 266MHz.

SEMPROMNo final de 2004, o Athlon XP verso superior do T-Bird e o Duron pararam de ser fabricadosPreocupada com o mercado de mquinas de pequeno desempenho, a AMD lanou o Sempron que na verdade um athlon XP um pouco mais lento, com exceo dos Sempron para soquete 754, que so uma verso do Athlon 64 soquete 754 com menos memria cache L2.

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Stima gerao de processadoresEvoluo dos Processadores

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Stima gerao de processadoresPENTIUM 4 (Lanado no final de 2000)Inicialmente operava com clocks de 1.5 a 1.6GHz e Atualmente 3.8GHzPrimeiras placas de memrias equipadas com RAMBUS (RDRAM)No seu lanamento o SOCKET utilizado era o 423 e alguns meses aps seu lanamento passou a utilizar o Socket 478Quem comprou as primeiras placas de Pentium 4 ficou sem opo de upgrade, pois os modelos 423 pinos foram fabricados apenas at 2GHz.Foi um dos processadores de maior sucesso fabricados pela IntelEvoluo dos Processadores

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Stima gerao de processadoresPENTIUM HT (Variante do Pentium 4)Embora possa ser considerado uma variante do Pentium 4, h uma grande diferena entre os doisAproveitando as mltiplas linhas de execuo, a Intel desenvolveu um novo circuito com tecnologia de hiper execuo (HT-Hyper Thread)Com o Pentium HT colocado em uma placa me especialmente desenhada para ele, qualquer sistema operacional capaz de trabalhar no modo multiprocessador reconhecer a existncia de dois processadores e repartir entre eles o trabalho que se esteja realizandoAumento de desempenho de 10 a 20%Possui um microprocessador ideal para aplicaes que necessitam de muitos recursos:Animaes em 3D, Edio de vdeo ou execuo de grandes bancos de dados.Fonte de ventilao especialTodos os modelos de Pentium 4 com FSB 800MHz possuem HTEvoluo dos Processadores

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Oitava gerao de processadoresNos ltimos anos o mercado de mquinas de alto desempenho consolidou os primeiros microprocessadores de oitava gerao:ITANIUM 2 (Intel) e OPTERON (AMD)Desenhados para trabalhar com palavras de 64 bitsAtualmente, suas aplicaes so limitadas a grandes servidores empresariaisAMD saiu na frente e apresentou simultaneamente, seus processadores de 64 bits para o mercado comum: ATHLON 64 e ATHLON 64FXAmbos os processadores tiveram uma boa aceitao pelo mercado devido a seu desempenho x custo.Evoluo dos Processadores

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Oitava gerao de processadoresPENTIUM 4 EXTREME EDITIONAplicaes profissionais de alto desempenhoVoltado para o mercado de jogadores extremosElevadssimo desempenho sem preocupao com custosGrande capacidade de memria CacheL2= 512kBL3=2MBElevadssimo custoTecnologia HT (Hyper-Threading)Clock 3.2 GHz a 3.46GHzEvoluo dos Processadores

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Oitava gerao de processadoresPentium D e Pentium EXTREME Edition (DUAL CORE e QUAD CORE)Em meados de 2005 foram lanados os primeiros processadores com dois ncleos, o Pentium D e o Pentium Extreme Edition.O Pentium D a verso de dois ncleos do Pentium 4 dentro do mesmo encapsulamento, porm sem a tecnologia HT (Hyper-Threading).O Pentium Extreme Edition a verso do Pentium D com tecnologia HT (Hyper-Threading) habilitadaSo baseados na microarquitetura x86 da stima gerao da IntelDepois vieram outros modelos, tanto da AMD quanto da Intel.No incio de 2007, os processadores com mais de um ncleo j formavam uma grande lista:Pentium DPentium Extreme EditionAthlon 64 X2Athlon 64 FX (FX60 e superiores)Core 2 DuoCore 2 QuadCore 2 ExtremeEvoluo dos Processadores

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Oitava gerao de processadoresCore 2 DUO - Core 2 QUAD - CORE 2 ExtremeA famlia dos processadores Core 2 formada por trs membros:Core 2 Duo: que substitui o Pentium 4 e o Pentium D;O Core 2 Quad: que um Core 2 Duo com quatro ncleos;Core 2 Extreme: que substitui o Pentium Extreme Edition.

A diferena entre o Core 2 Duo e o Core 2 Extreme que este ltimo trabalha com clocks mais elevados e tem o multiplicador de clock destravado, o que permite fazer overclock alterando o multiplicador de clock do processador.

O processador Core 2 Duo diferente do Core Duo.O Core Duo (conhecido anteriormente pelo nome-cdigo Yonah) o nome comercial para um Pentium M com dois ncleos de processamento construdo com tecnologia de 65 nm.O Core 2 Duo o nome comercial para o processador de nome-cdigo Merom (para notebooks) ou Conroe (para desktops), que utiliza a nova micro arquitetura Core da Intel.Evoluo dos Processadores

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Oitava gerao de processadoresCore 2 DUO - Core 2 QUAD - CORE 2 ExtremeEvoluo dos Processadores

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Evoluo dos Processadores

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INTEL XEON uma srie de processadores especificamente projetados para aplicaes profissionais diferenciando do mercado comum por seu alto preoFacilidade de ser integrados em sistemas de multiprocessadores;A Intel fabrica placa-me com capacidade de integrar at 4 processadores XEON.Necessita de placas me e gabinetes especiais e possui trs nveis de memria cacheL1: relativamente pequenaL2: 256kB a 1MbL3: 1MB a 8MBEvoluo dos ProcessadoresProcessadores para ambientes empresariais

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ITANIUMTrata-se de um circuito de 64 bits, dedicado plataforma PC.Extraordinria potncia de clculo e operao com dadosIdeal para grandes servidores empresariaisAlto custoDual Core e Multi CoreClock: 1.6 GHz e Cache L3: 24 MB

Evoluo dos ProcessadoresProcessadores para ambientes empresariaisOPTERONArquitetura superescalar com nove canalizaes, sendo trs para inteiros, trs para ponto flutuante e trs para endereamento, ou seja, este processador pode executar at nove micro-instrues simultaneamente.Barramento externo: HyperTransport, Utilizando trs vias, o que lhe permite uma taxa de transferncia de 19,2 GB por segundo realmente extraordinriaAt 8 processadores em uma nica placa meControladora da memria RAM integrada dentro do prprio processador

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Resumo da Evoluo dos Processadores

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Resumo da Evoluo dos Processadores

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