Arquitetura de microprocessador (parte II). Módulo 4 da disciplina de Arquitetura de computadores.

1. ARQUITETURA DE
MICROPROCESSADORES
MÓDULO 4 – ARQUITETURA DE COMPUTADORES
FORMADORA: SUSANA OLIVEIRA
AGRUPAMENTO DE ESCOLAS DE CARVALHOS
ESCOLA SOLIDÁRIA

2. UNIDADE CENTRAL DE
PROCESSAMENTO
=
CPU (CENTRAL PROCESSING
UNIT)
=
PROCESSADOR
=
MICROPROCESSADOR

3. UNIDADE CENTRAL DE
PROCESSAMENTO
• Noção:
• É central pois é o centro do processamento do
computador
• É processador pois processa( calcula, move,…) os
dados
• É unidade pois é só um circuito integrado
• Conhecido como sendo o cérebro do computador
• Manipula os dados, executa cálculos e controla as
tarefas executadas pelos outros componentes
• São essenciais não só nos computadores como
noutros equipamentos como telemóveis, televisores
e até automóveis

4. ARQUITETURA DE VON
NEUMANN (1940)
• Uma arquitetura corresponde à estrutura e à
organização do hardware que permite o seu
funcionamento.
• A elaboração primeiro modelo de um
computador é da autoria de John Von
Neumann (Universidade de Princetown, New
Jersey) em 1940.
• Contribuíu significativamente na criação do
EDVAC

5. ARQUITETU
RA DE VON
NEUMANN
(1940)
• Pela primeira vez uma
arquitetura de
computador continha um
programa em memória
em detrimento das
ligações físicas.
Memória
primária
Memória
secundária

6. COMPONENTES DO CPU
Unidade Aritmética
e Lógica
(ALU de Arithmetic-
Logic Unit) - executa
os cálculos
matemáticos e realiza
as operações lógicas.
Registos
Áreas de
armazenamento de
alta velocidade que
guardam pequenas
porções de dados e
instruções para a ALU
efetuar operações.
Unidade de Controlo -
acede
sequencialmente às
instruções do
programa,
descodifica-as e
controla:
• o fluxo de dados de e para a
ALU
• os registos;
• a memória cache;
• a memória principal;
• a memória secundária e
• os vários dispositivos de
saída.

7. CARATERÍSTICAS DO CPUVELOCIDADE DO
RELÓGIO INTERNO
•Múltiplos
• Kapa- Hertz (KHz)
1 KHz = 1000 Hz
• Mega-hertz (MHz)
1 MHz = 1 000 000 Hz
(1 milhão Hz)
• Giga-hertz (GHz)
1 GHz = 1 000 000 000 Hz
• O clock interno indica a
frequência na qual o
processador trabalha.
• Medido em Hz (Hertz)
• 1 Hz = 1 ciclo por segundo
• 1 Hz = 1 ciclo/s
• 100 Hz = 100 ciclos / s

8. CARATERÍSTICAS DO CPU
• Para além da velocidade do processador a velocidade do computador
depende também de:
• Registos internos – nº de bits com que o CPU trabalha de cada vez (8, 16, 32 ou 64)
• Velocidade do clock externo que indica a frequência de trabalho do barramento de
dados – Bus Speed
• O barramento de dados é um canal físico (pistas) de comunicação de dados entre o
interior e o exterior da CPU. Também é conhecido como FSB (Front Side Bus).
VELOCIDADE DO
RELÓGIO EXTERNO

9. ATIVIDADE NO MOODLE

10. MEMÓRIA CACHE
• O processador é mais rápido que a memória RAM, instalada na
motherboard. Isto provoca uma subutilização quando é necessário enviar
muitos dados consecutivamente, ou seja, existem períodos em que o
processador fica à espera que a RAM fique disponível para
receber/enviar dados.
• Para que isto não aconteça é utilizada a Memória Cache, uma memória do
tipo SRAM (Static RAM) mais rápida do que a RAM.
• Para otimização do desempenho, os dados, que têm maior probabilidade
de serem usados, são lidos da memória RAM e copiados para a Cache.
Estando esses dados na Cache o processador acede mais rapidamente a
eles quando necessita, reduzindo assim o tempo de espera do processador
para receber/enviar dados.

11. MEMÓRIA CACHE
► Memória Cache L1 (Level 1 – Nível 1)
• Presente dentro do microprocessador ou Cache interna.  Acompanha a velocidade
interna do processador.
• A sua capacidade varia entre 8 KB e 128KB (por core)
►Memória Cache L2 (Level 2 – Nível 2)
• Atualmente também dentro do processador.  Acompanha a velocidade interna.
• Quando é interna, geralmente, a sua capacidade varia de 128KB a 516 KB.
• Quando é externa a sua capacidade depende do Chipset presente na motherboard .
►Memória Cache L3 (Level 3 – Nível 3)
• Nos processadores com vários núcleos está também dentro do processador
• Trabalha em sintonia com L1 e L2 para melhorar o desempenho
• Normalmente esta memoria é partilhada pelos vários cores
• A capacidade varia entre 2 MB e 8 MB

12. MEMÓRIA CACHE

13. EXEMPLO: CORE I7-3970X EXTREME
Exterior Interior

14. EXEMPLO: CORE I7-3970X EXTREME

15. CARATERÍSTICAS DO CPUVELOCIDADE

16. PROCESSADORES DE VÁRIOS NÚCLEOS
• Aumentar a velocidade do
relógio interno para aumentar a
velocidade de processamento
aumenta também a temperatura
do processador.
• Outra solução é o aumento de
núcleos do processador. É ideal
quando se correm diversas
aplicações em simultâneo.

17. PROCESSADORES DE VÁRIOS NÚCLEOS
• A industria dos jogos, aplicações
multimédia e cinematográfica exigem
cada vez mais capacidade de
processamento. Por isso os sistema
operativos e as aplicações
desenvolvidas são, cada vez mais,
direcionadas para o aproveitamento
de vários núcleos do processador.
“A AMD apresentou na edição 2020 da CES, que começou ontem em Las Vegas, novos
processadores Threadripper. Mas a estrela da apresentação foi o modelo 3990X, que tem
64 núcleos…” (publicado em 7 de Janeiro de 2020)
Fonte da imagem e citação: https://www.pcguia.pt/2020/01/amd-anuncia-novo-processador-threadripper-3990x-com-64-nucleos/

18. Fonte: https://www.intel.com.br/content/www/br/pt/products/processors/core/i7-processors.htmFonte: https://www.intel.com.br/content/www/br/pt/products/processors/core/i9-processors.html

19. Fonte: https://www.amd.com/pt/ryzen

20. ARQUITETURA DOS PROCESSADORES
• RISC (Reduced Instruction Set Computer)
• Possui um conjunto limitado de instruções
• Insuficiente para efetuar todas as operações
• Execução mais rápida

21. ARQUITETURA DOS PROCESSADORES
• CISC (Complex Instruction Set Computer)
• Suporta todas as operações
• Execução mais lenta ao executar operações mais simples

22. CISC
VERSUS
RISC

23. ARQUITETURA DOS PROCESSADORES
•Arquitetura híbrida
https://youtu.be/m1uKe6GdjOE

24. VERIFICAR O DESEMPENHO DO PROCESSADOR