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Arquitectura de
Computadores
Modulo II
• http://www.authorstream.co
m/Presentation/ana_bika-
542558-familia-core/
• http://omelhordomundoeint
ernet.blogspot.com/search?
q=processadores
Agenda
• Introdução
• Conceitos básicos Microprocessadores
• Histórico dos processadores X86 (Intel e AMD)
• Linha evolutiva dos processadores
• Mercado de processadores
• Breve Comparativo Intel x AMD
• Resumo Processador Celeron
• Processadores 64 bits
• Conclusões
• Bibliografia e sites relacionados
Arquitetura de Computadores - Prof.
Arley Rodrigues
Resumo Evolução Intel X AMD
Arquitetura de Computadores - Prof.
Arley Rodrigues
8088 / 8086
80286
80386
80486
Pentium
Pentium Pro
Pentium II
Pentium III
AMD 386
AMD 486
AMD K5
AMD K6
AMD K6-II
AMD K6-III
Celeron
(Pentiums limitados) Athlon
Pentium IV Duron
Semprom
Evolução X86
Arquitetura de Computadores - Prof.
Arley Rodrigues
Nome Data Transistores
• 8086 1978 29K
– Processador de 16-bit. Base para o IBM PC & DOS
– Limitado a 1MB de espaço de endereçamento. DOS disponibiliza ao usuário
apenas 640K
• 80286 1982 134K
– Modo de endereçamento mais complexo, mas não muito útil
– Base para IBM PC-AT e Windows
• 386 1985 275K
– Extensão para 32 bits. Adicionado um novo tipo de endereçamento
– Capaz de rodar Unix (modos Real, Protegido)
Evolução X86
Arquitetura de Computadores - Prof.
Arley Rodrigues
• Nome Data Transistores
• 486 1989 1.9M
• Pentium 1993 3.1M
• Pentium II 1997 6.5M
– Adicionada uma coleção especial de instruções para operar em vetores
de 64-bit de dados inteiros de 1, 2, ou 4 bytes
• PentiumPro/MMX 1995 4.5M
– Adionadas as instruções de mov condicional
– Grande mudança na microarquitetura
• Preempção de tarefas (saltos)
Evolução X86
Arquitetura de Computadores - Prof.
Arley Rodrigues
• Nome Data Transistores
• Pentium III 1999 8.2M
– Adicionadas instruções “streaming SIMD” para operar sobre vetores de
128-bits de dados inteiro ou ponto flutuante de 1, 2 ou 4 bytes
• Pentium 4 2001 42M
– Adicionados formatos de 8-bytes e 144 novas instruções para o modo
streaming SIMD
Evolução AMD
Arquitetura de Computadores - Prof.
Arley Rodrigues
1975 1979
8080A 8086
1982
286
1991
Am386
1993
Am486
1995
AMD-K5™
1997
AMD-K6®
1999
AMD Athlon™
2002
Transistores 5k 29k 134k 275k 1.200k 3.500k 9.300k 22.000k 37.000k
AMD Athlon XP™
2003
0.80um 0.35um 0.25um 0.18um 0.13um
0.13um -> 0.09um
10um
100.000k Transistores
2004
+
2005
Evolução AMD
Arquitetura de Computadores - Prof.
Arley Rodrigues
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
am386 am486
+
Arquitectura de
Computadores
Modulo II
CPU
Arquitectura de Computadores
Modulo II - CPU
• Intel 8086 – 1978
– O 8086 é um microprocessador de 16 bits da Intel, o que quer
dizer que a sua unidade lógica e aritmética, os seus
registradores internos, e a maior parte das suas instruções
foram concebidos para trabalhar com palavras de 16 bits;
– O 8086 tem um barramento de dados de 16 bits;
– O barramento de endereços é de 20 bits;
– Permite endereçar um 1 MB de memória.
Arquitectura de Computadores
Modulo II - CPU
• Intel 8088 – 1979
– Barramento de dados interno de 16 bits e um externo de 8 bits,
reduzia a velocidade do barramento externo de 16 para 8 bits;
– Criado para se adaptar aos recursos existentes no contexto da
época para os utilizadores mais básicos, nomeadamente as
placas de expansão com um bus ISA que funcionavam o 8
bits;
– Representava economia e velocidade dos circuitos e
dispositivos existentes;
– Como referência, este processador possuía um milésimo da
potência dos processadores actuais.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel 80286 - 1982
– Utilizado pela IBM (1984) em seu PC AT (Advanced
Technology);
– Inicialmente trabalhava entre 6 e 8 MHz e posteriormente
chegava a 20 MHz;
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel 80286 - 1982
– Avanços sobre o 8088:
• A utilização de palavras binárias de 16 bits tanto interna quanto
externamente (barramento de dados de 16 bits);
• Modos de operação (Modo real e protegido, ausência de instrução
para intercalar);
• Acesso a até 16 MB de memória (através dos 24 bits de
endereçamento);
• Multitarefa;
• Memória virtual em disco;
• Memória protegida;
• O modo protegido multitarefa permite que sistemas operativos
multitarefa, façam a atribuição de bocadinhos de tempo de
processamento a cada programa em execução de modo a que estes
programas possam ser executados quase me simultâneo.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel 80386 – 1985
i386DX
– Possuía buses de dados e de endereços de 32 bits que lhe
permitia endereçar 4 GB de memória física. Trouxe u, modo
protegido melhor que o i286 e também uma melhor gestão
de memória, o que o tornava óptimo para correr o Windows
e outros sistemas operativos multitarefa.
– Primeiro a utilizar multitarefa preemptiva (capacidade de
executar mais de uma aplicação ao mesmo tempo);
– Instruções de 32 bits e memória em modo protegido de
maneira realmente eficiente.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel 80386 – 1985
i386SX
– Versão de baixo custo da linha 386;
– A série de chips SX era internamente de 32 bits, mas tinha
um barramento externo de dados de 16 bits;
– Barramento externo de endereços tinha largura de 24 bits o
que limitava a capacidade do processador de endereçar
directamente até 16 MB de memória física;
– A redução da largura dos barramentos externos ao
processador era um artifício para redução de custos.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel 80386 – 1985
i386SL
– O i386SL foi produzido como um microprocessador
alternativo para laptops;
– A CPU oferecia várias opções de gestão de energia (por
exemplo, SMM), bem como modos de "hibernação" variados
para economizar bateria;
– Continha um suporte para uma cache externo de 16 a 64
KBytes.
– As funções extras fizeram com esta variante contivesse 3
vezes mais transistores do que o i386DX;
– O primeiro i386SL disponível tinha um clock de 20 MHz.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel 80486 – 1989
i486
– Memória cache de dados e instruções de 8 Kbytes incluídos
no núcleo do processador e projectado para armazenar as
instruções mais utilizadas (nível 1);
– Pipelining - Permite o processador fazer os processos de
Localizar-Buscar-Executar em cada ciclo por pulso de clock.
O pipeline executa o passo da informação prévia de dois
ciclos por pulso de clock. O Localizar alimentaria a seguinte
busca, o Buscar alimentaria a seguinte Executa. O núcleo
do processador pode sustentar a taxa de execução de uma
instrução por ciclo de clock;
– Melhorias ao desempenho de MMU(Unidade de
Gerenciamento de Memória );
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel 80486 – 1989
i486
– FPU(Float Point Unit, ou Unidade de ponto flutuante)
integrado (DX somente)- Acelerava os cálculos das funções
matemáticas;
– Os i486 têm um barramento de dados de 32 bit e um
barramento de endereços de 32 bit. Isto requer quatro
módulos SIMM de 30 pinos combinados ou um módulo
SIMM de 72 pinos. O barramento de endereço de 32 bit
possibilita o processador a aceder directamente 4,3
Gigabytes de memória RAM.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel 80486 – 1989
Modelos
– Intel 80486 - O microprocessador original.
– Intel 80486SX - É um i486DX com processador de
ponto flutuante desactivado ou inexistente. As
primeiras variantes eram DX com a FPU
(defeituosa) desabilitada. As versões posteriores
têm o FPU removido do DIE para reduzir a área e
cortar custos.
– Intel 80486DX - Versões mais avançadas do 80486
original.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel 80486 – 1989
Modelos
– Intel 80486DX2 - O clock do processador é o dobro do clock
do barramento externo. Primeiro processador a usar a
técnica de duplicação interna de frequência do relógio.
– Intel 80486SX2 - É o mesmo i486DX2 com o FPU
desabilitado.
– Intel 80487 - i486DX com a pinagem ligeiramente diferente
para o uso em sistemas i486SX como FPU.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel 80486 – 1989
Modelos
– Intel 80486SL - Um i486DX com circuito
otimizado para baixo consumo. Usado
principalmente em computadores portáteis.
– Intel 80486DX4 - Projectado para funcionar com o
triplo de pulso de clock
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium - 1993
i586
– compatibilidade total com outros processadores anteriores da
Intel
– pipelines gémeos: executam duas instruções simultaneamente:
Arquitectura Superescalar;
– pode executar várias instruções a taxa de duas por ciclo (
semelhante a ter 2 486 internos)
– Pipeline de instruções: dutos u e v.
– Duto u: primário, executa todas instruções com inteiros e
ponto-flutuante (qualquer tipo de instrução);
– Duto v: secundário e só executa instruções simples com inteiro
e ponto-flutuante (mais simples e comuns);
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium - 1993
i586
– Barramento de endereço: 32-bit (4GB, como 386 DX e 486);
– Barramento de dados de 64 bits externo;
– Registradores internos: 32 bits, completamente compatível
como 486;
– Dois caches internos separados de 8 KB;
– Cache e seu Controlador são embutidos junto com a CPU;
– A cache espelha as informações contidas na RAM;
– Retém a informação a ser escrita na memória RAM esperando
o barramento ficar vazio;
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium - 1993
i586
– Cache secundária (L2): 512 KB, 15ns ou menos
– Quando a CPU busca dados que não estão na cache L1, são
inseridos estados de espera. Caso os dados estejam na cachê
L2, isso é evitado
– Processo BiCMOS
– Todos são SL e tem SMM (gerenciamento de potência)
– Pentium de segunda geração (75MHz e mais rápidos): permite
estado de suspensão para economizar energia. Tensão de 3.3V
– Pentium contém coprocessador matemático (FPU), de 2 a 10
vezes mais rápido que o do 486.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
Resumo
Especificações dos Pentium Data
Março, 1993 (1ª geração);
Março, 1994 (2ª geração);
Velocidade Máxima
60, 66 (1ª geração)
75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200MHz (2ª geração);
Multiplicador clock da CPU
1x (1ª geração);
1.5x – 3x (2ª geração);
Registos 32-bit
Barramento de dados externos 64-bit
Barramento de endereços 32-bit (4 GB)
Cache L1 8KB de código, 8KB de dados
Coprocessador Interno
Transferência Burst-Mode Yes
Numero de transístores 3.1 million
Tamanho do Circuito
0.8 micron (60/66MHz), 0.6 micron (75–100MHz),
0.35 micron (120MHz e acima)
Encapsulamento
273-pin PGA ( Pin Grid Array )
296-pin SPGA, tape carrier ( Staggered Pin Grid Array )
Gestão de energia
SMM (system management mode)
Avançado, na Segunda geração
Tensão de Alimentação
5V (1ª geração);
3.465V, 3.3V, 3.1V, 2.9V (2ª geração);
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium - 1993
Processador Pentium de Primeira Geração
– Processadores de 60 e 66MHz, PGA de 273 pinos e
alimentação de 5V, trabalhando a mesma velocidade da placa
mãe.
– Processo BiCMOS de 0.8 mícron, com 3.1 milhões de
transístores. Corrente de 3.2 A e 16 W. Problemas de
refrigeração.
– Regra: Nunca comprar qualquer processador de primeira
geração.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium - 1994
Processador Pentium de Segunda Geração
– 75, 90 e 100MHz e posteriormente, 120, 133, 150, 166, e
200MHz;
– tecnologia 0.6 mícron (75/90/100MHz) BiCMOS com reduzido
consumo de potencia;
– processadores de 120MHz com processo de 0.35 mícron
BiCMOS, 3.3 milhões de transistores
– Tensão de 3.3 V
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium - 1994
Processador Pentium de Segunda Geração
– SPGA de 296 pinos, diferente dos processadores da primeira
geração dos Pentium
– usam circuito multiplicador de clock, sendo mais rápido que a
placa mãe.
– Processador de 150 MHz ( multiplicador de 2,5 e velocidade da
placa é de 60 MHz)
– Processador de 200 MHz e placa do sistema com 66 MHz
Arquitectura de Computadores
Modulo II
Arquitectura de Computadores
Modulo II
Arquitectura de Computadores
Modulo II
Arquitectura de Computadores
Modulo II
Arquitectura de Computadores
Modulo II
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium MMX - 1997
– Incorporou tecnologia MMX nos Pentium de segunda geração
– Relógios de 66/166MHz, 66/200MHz e 66/233MHz
– Sistema móvel em 66/266MHz.
– Arquitectura inclui uma unidade MMX, em 4.5 milhões de
transístores (no total), tecnologia CMOS de 0,35 µ, 2,8 V (233 e
266 MHz com 0,25 µ(micron) e 1,8 V)
– Cache L1 de 32 KB, dividida em dois blocos de 16 KB
– Uma unidade de pipeline específica para instruções MMX
– Single Instruction Multiple Data (SIMD), computação paralela
– 57 novas instruções para manusear vídeo, áudio e gráficos
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium MMX - 1997
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium P6
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium Pro - 1995
– Primeiro Processador P6;
– Tem 387 pinos e usa Soquete 8, em dupla cavidade (Dual
Cavity PGA), com dois núcleos, módulo multichip: um contém o
processador e o outro a cache L2 (256 KB ou 512 KB);
– O processador tem 16 KB de cache integrada (8KB + 8 KB) L1;
– Arquitectura com três pipelines, permite executar múltiplas
instruções por ciclo;
– Núcleo do chip com arquitectura RISC;
– Interface de instruções externas com arquitectura CISC;
– Optimizado para instruções de 32 bits;
– Baixa performance para instruções de 16 bits
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium Pro - 1995
Execução Dinâmica:
– Múltiplos Ramos de Predição: predizer o fluxo de programa para
vários ramos
– Análise de Fluxo de Dados: selecciona as instruções a serem
executadas quando prontas, independente da ordem no
programa
– Execução Especulativa: aumenta a taxa de execução
executando instruções a frente do contador do programa
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium Pro - 1995
– L2 integrada, interior do chip, a cache pode trabalhar à mesma
velocidade do processador. A cache L2 tem Back Side Bus
interno de 64 bits, o qual não partilha tempo de processamento
com o barramento FSB externo de 64 bits do processador;
– Presença de mais unidades de execução - 6: instruções CISC
são quebradas em instruções RISC (mais eficientes para
processamento em paralelo): pode executar até 3 instruções
num ciclo.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
Intel Pentium Pro - 1995
Tabela: Família Pentium Pro Introdução Novembro 1995
Velocidades 150, 166, 180, 200MHz
CPU 2.5x, 3x
Registos 32 bits
Barramento de dados externo 64 bits
Barramento de endereços de memória 36 bits
Barramento de cache integrada L2 64 bits, full-core speed
Máximo de memória endereçável 64GB
Cache L1 8KB de código, 8KB de dados (16KB total)
Número de Transístores 5,5 milhões
Número de transístores na cache L2
15,5 milhões 0,6µ (256KB) 150, 180 e 200 MHz
31 milhões 0,35µ (512 KB) 166 e 200 MHz
Tamanho do circuito 0,35 µ
Socket/Slot Socket 8
Encapsulamento 387 pinos Dual Cavity PGA
Coprocessador matemático Built-in FPU (Incorporado)
Gestão de Energia SMM (system management mode)
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium Pro
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium II - 1997
– Pentium Pro com a tecnologia MMX agregada;
– Não há a dupla cavidade; usa cartão SEC ( Single Edge
Contact)
– A cache L2 não estava integrada no processador, estava na
mesma placa que continha o processador;
– Dual Independent Bus (DIB): há dois barramento de dados
independentes, um para o sistema (placa-mãe) e outro para a
cache L2. Permite remover tráfego do barramento do sistema.
Usados em simultâneo, aumentado os dados de entrada e saída
do processador. Este barramento para cache L2 funcionava a
metade da velocidade do processador.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
Intel Pentium II - 1997
Tabela: Família Pentium II Introdução Maio 1997
Velocidades
233MHz, 266MHz, 300MHz, 333MHz, 350MHz,
400MHz, 450MHz
CPU 3.5x, 4x, 4.5x, 5x
Velocidade de barramento 66 Mhz e 100 Mhz
Registos 32 bits
Barramento de dados externo
64 bits system bus w/ ECC; 64 bits cache bus
w/ optional ECC
Barramento de endereços de memória 32 bits
Máximo de memória endereçável 64 GB
Tamanho de cache 16 KB de código e 16 KB de dados (L1) 512 KB (L2)
Número de Transístores 7,4 milhões
Número de transístores na cache L2 31 milhões
Tamanho do circuito 0,35 µ e 0,25 µ
Socket/Slot Slot 1
Encapsulamento Single Edge Contact Cartridge (S.E), 242 pins
Coprocessador matemático Built-in FPU (Incorporado)
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium II - 1997
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium III - 1999
– Fevereiro de 1999
– O aumento significativo de performance sobre as arquitecturas
anteriores baseia-se numa combinação da microarquitectura P6,
extensões Internet Streaming, aperfeiçoamento da tecnologia
MMX e o número de série do processador.
– Inclusão de extensões Internet Streaming SIMDSIMD (Streaming
SIMD Extensions - SSE), que são 70 novas instruções de código
que permite melhorias significativas em aplicações de imagem,
3D, vídeo(MPEG), áudio e reconhecimento de voz;
– Inicialmente tecnologia de 0.25µ CMOS, com 9.5 milhões de
transístores, mudado depois para 0,18µ e adicionada cache L2 de
256KB, com 28.1 milhões de transístores, o que permite reduzir o
consumo de potência e aumentar as frequências do núcleo;
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium III - 1999
– Aumento pela arquitectura DIB da largura de banda e da
performance em relação aos processadores de barramento
único;
– Inclusão de um número de série de processador, que permite
que o computador, e por inerência o utilizador, seja facilmente
reconhecido numa rede ou por aplicações;
– E Cache LI de 32 KB (16 KB para dados e 16 KB para
instruções) e cache L2 unifica de 512 KB, o que permite um
mais rápido acesso aos dados mais usados;
– Suporte de cache de memória até 4 GB de espaço endereçável.
– Permissão de sistemas escaláveis expandidos até dois
processadores e 64 GB de memória física.
• Intel Pentium III - 1999
Arquitectura de Computadores
Modulo II
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium IV - 2000
– Processador novo, com nome de código "Willamette“;
– Front Side Bus a 400 M Hz a 128 bits;
– Cache Residual de Instruções;
– Cache L1 de 20 KB e Cache L2 de 256 KB;
– ALU (Unidade Aritmética e Lógica) trabalha ao dobro da
velocidade;00
– Tecnologia HyperPipeline;
– SSE2 e MMX a 128 bits;
– 42 milhões de transistores;
– Processo de fabrico a 0.18 micrômetros ou 180 nm.
– Dois tipos de socket 423 (RDRAM) e 478 (SDRAM) pinos;
– Memórias RamBus de duplo canal
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium IV - 2000
• microarquitectura de nome NetBurst:
– Execução dinâmica avançada - O Pentium 4 usa um motor de
execução avançado que mantém as unidades de execução
permanentemente ocupadas, permitindo ao sistema manter 126
instruções activas, contra as 42 do Pentium III;
– Motor de execução rápida - Permite que certas instruções
sejam executadas ao dobro da velocidade normal;
– Tecnologia HyperPipeline - Tem o dobro dos estágios do
pipeline do Pentium III, isto é, o Pentium III tem 10 estágios de
pipeline, enquanto que no Pentium 4 temos 20;
– Barramento de sistema ou Front Side Bus de 400 MHz - Ou
mais exactamente um barramento de 100 MHz, que executa
quatro vezes mais transacções por ciclo de processador.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium IV - 2000
• microarquitectura de nome NetBurst:
– Cache residual de execução - É uma cache L1 especial, que
tem como função armazenar instruções que foram anteriormente
enviadas pelo processador;
– Instruções SSE2 - 144 novas instruções que são
acrescentadas às instruções MMX e SSE, incluindo instruções
de vírgula flutuante de dupla precisão;
– Cache avançada de transferências - A cache L1 do Pentium 4
tem só 20 KB, sendo 12 KB para instruções e 8 KB para dados.
A diferença em relação aos processadores anteriores é que os
dados são reusados.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium IV – HT (HyperThreading) - 2001
– Novo suporte, o socket LGA775;
– Barramento a 800 MHz;
– Cache L2 foi aumentada para 2 MB;
– Tecnologia HyperPipeline - Duplica a circulação dc informação
dentro do processador.
– Endereçamento de 64 GB Permite o endereçamento de 64 GB
de memória física.
– Duas unidades de aritmética e lógica - Funcionam
internamente ao dobro da velocidade do processador
– Memória cache 1,2 com tecnologia Advanced Transfer
Cache - Permite um grande desempenho na transferência de
informação entre o núcleo do processador e a cache L2.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium IV - 2000
Processadores Pentium 4, Designações e Características
Designação
Pública
Núcleo
(Codinome
na Intel)
Frequência da CPU
Frequência do
Barramento Frontal /
Largura Teórica da
Banda
Cache Características Adicionais
(revisão do
lançamento
original)
Willamette 1.3 GHz - 2.0 GHz 400 mhz/ 3.2 GB/s
8 KB L1 data + 12 KB L1
instruction / 256 KB L2
20 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2
P4A Northwood 1.6 GHz - 2.6 GHz 400 MHz / 3.2 GB/s
8 KB L1 data + 12 KB L1
instruction / 512 KB L2
21 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2
P4B Northwood 2.0 GHz - 3.06 GHz 533 MHz / 4.2 GB/s
8 KB L1 data + 12 KB L1
instruction / 512 KB L2
FSB melhorado, Hyperthreading suportado no modelo de 3.06
GHz, 21 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2
P4C Northwood 2.4 GHz - 3.4 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s
8 KB L1 data + 12 KB L1
instruction / 512 KB L2
FSB melhorado, Hyperthreading, 21 stages pipeline, instruções
MMX / SSE / SSE2
P4E/5x0
series
Prescott 2.8 GHz - 3.6 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s
16 KB L1 data + 12 KB L1
instruction / 1 MB L2
Hyperthreading, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2
/ SSE3
P4A*/5x5/5x9
series
Prescott 2.4 GHz - 3.06 GHz 533 MHz / 4.2 GB/s
16 KB L1 data + 12 KB L1
instruction / 1 MB L2
Sem Hyperthreading, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE /
SSE2 / SSE3
P4 Extreme
Edition
Gallatin 3.2 GHz - 3.4 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s
8 KB L1 data + 12 KB L1
instruction / 512 KB L2 / 2
MB L3
Hyperthreading, adição de um on-die L3 cache, 21 stages
pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium IV - 2000
Processadores Pentium 4, Designações e Características
Designação
Pública
Núcleo
(Codinome
na Intel)
Frequência
da CPU
Frequência do Barramento
Frontal / Largura Teórica
da Banda
Cache Características Adicionais
5x0J series Prescott
2.8 GHz -
3.8 GHz
800 MHz / 6.4 GB/s
16 KB L1 data + 12 KB
L1 instruction / 1 MB L2
Hyperthreading, eXecute Disable bit (equivalente ao No eXecute bit da
AMD), 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
5x5J/5x9J
series
Prescott
2.67 GHz -
3.06 GHz
533 MHz / 4.2 GB/s
16 KB L1 data + 12 KB
L1 instruction / 1 MB L2
Sem Hyperthreading, eXecute Disable bit (equivalente ao No eXecute
bit da AMD), 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
P4F/5x1
series
Prescott
2.8 GHz -
3.8 GHz
800 MHz / 6.4 GB/s
16 KB L1 data + 12 KB
L1 instruction / 1 MB L2
Hyperthreading, suporte ao EM64T (incluindo eXecute Disable bit,
(equivalente ao No eXecute bit da AMD), 31 stages pipeline, instruções
MMX / SSE / SSE2 / SSE3
6x0 series
Prescott
2M**
3.0 GHz -
3.8 GHz
800 MHz / 6.4 GB/s
16 KB L1 data + 12 KB
L1 instruction / 2 MB L2
Hyperthreading, 2 MB L2 cache, suporte ao EM64T (incluindo eXecute
Disable bit), Speedstep e Monitoração Térmica 2, 31 stages pipeline,
instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
6x2 series
Prescott
2M**
3.6 GHz -
3.8 GHz
800 MHz / 6.4 GB/s
16 KB L1 data + 12 KB
L1 instruction / 2 MB L2
Hyperthreading, 2 MB L2 cache, suporte ao EM64T (incluindo eXecute
Disable bit), Speedstep and Monitoração Térmica 2, 31 stages pipeline,
instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3, Virtualization Technology
6x1 series Cedar Mill
3.0 GHz -
3.8 GHz
800 MHz / 6.4 GB/s
16 KB L1 data + 12 KB
L1 instruction / 2 MB L2
Hyperthreading, 2 MB L2 cache, suporte ao EM64T (incluindo eXecute
Disable bit), Speedstep and Monitoração Térmica 2, 31 stages pipeline,
instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3, Virtualization Technology
P4 Extreme
Edition
Gallatin 3.46 GHz 1066 MHz / 8.5 GB/s
8 KB L1 data + 12 KB
L1 instruction / 512 KB
L2 / 2 MB L3
Hyperthreading, adição de um on-die L3 cache, 21 stages pipeline,
instruções MMX / SSE / SSE2
P4 Extreme
Edition
Prescott
2M**
3.73 GHz 1066 MHz / 8.5 GB/s
16 KB L1 data + 12 KB
L1 instruction / 2 MB L2
Hyperthreading, bus frontal melhorado, 31 stages pipeline, instruções
MMX / SSE / SSE2 / SSE3
5x6 series Prescott
2.67 GHz -
2.93 GHz
533 MHz / 4.2 GB/s
16 KB L1 data + 12 KB
L1 instruction / 1 MB L2
Sem Hyperthreading, suporte ao EM64T (including eXecute Disable bit,
equivalente ao No eXecute bit da AMD), 31 stages pipeline, instruções
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium IV - 2000
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium D - 2005
– Tecnologia Dual-Core (dois núcleos), uma evolução do Hyper-
threading;
– Tecnologia Enhanced Intel Speedstep, disponível nos
processadores 830 e 840, que permite ao sistema ajustar
automaticamente a voltagem do processador c a frequência do
núcleo, baixando o consumo de energia e a temperatura.
– Memória cache L2 com 2 MB;
– Tecnologia Extended Memory 64, que permite o acesso do
processador a grandes quantidades de memória física, através de
software e hardware a 64 bits;
– Instruções multimédia SSE3 para acelerar o desempenho de
aplicações multimédia;
– Tecnologia de fabrico de 90 nm;
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium D - 2005
• O Smithfield tem como características:
– Lisura de 90 nm;
– 1MB de cache L2 por núcleo;
– Barramento de 533 ou 800 MHz, half-duplex (serial, ou seja,
mesmo caminho para transmissão e recepção)
– Socket LGA775;
– Tecnologia EM64T;
– XD Bit.
• O Pentium D com núcleo Smithfield não suporta:
– Hyper-Threading;
– Tecnologia de Virtualização da Intel, antigamente chamada de
Vanderpool.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium D - 2005
• O Presler é feito usando:
– Processo de 65 nm;
– 2MB de cache de L2 por núcleo;
– Barramento de 800 Mhz;
– Socket LGA775
• O Pentium D (Presler) D não suporta:
– Hyper-Threading;
• O Pentium D (Presler) suporta:
– VT (Virtualization Technology);
– Tecnologia EM64T
– XD Bit
– EIST (Enhanced Intel SpeedStep® Technology).
– As mesmas tecnologias suportadas pelo Pentium 4.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium EE - 2005
– Tecnologia Dual-Core - Com dois núcleos a funcionar à mesma
frequência, o desempenho aumenta consideravelmente;
– Cada núcleo utiliza a tecnologia HyperThreading;
– Cache L1 - Este processador possui 2 caches L1 de 16 KB
cada. Para aumentar o desempenho, cada núcleo tem uma
cache de 12 KB, designada por Execution Trace Cache, que
armazena a informação já descodificada que vai ser executada;
– Cache L2 - 2 MB e 4 MB;
– Intel EM64T - permite aumentar o acesso à memória, com
software e hardware adequados;
– Instruções multimédia SSE3 - Para acelerar o desempenho de
aplicações multimédia;
– Tecnologia de fabrico de 90 ɳm e 65 ɳm;
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium EE - 2005
– Dois núcleos físicos de processamento(Dual-Core) e dois
virtuais(HT), simulando 4 núcleos(Quad-Core), sendo dois
físicos e 2 virtuais, é a melhor série Pentium e a última;
– Pentium XE 840 3.20 GHz (90 ɳm) - 2MB de memória cache L2
(1MB por núcleo) - FSB de 800 MHz. Série 8xx;
– Pentium XE 955 3.46 GHz (65 ɳm) - 4MB de memória cache L2
(2MB por núcleo) - FSB de 1066 MHz. Série 9xx;
– Pentium XE 965 3.73 GHz (65 ɳm) - 4MB de memória cache L2
(2MB por núcleo) - FSB de 1066 MHz. Série 9xx;
– O 965 é considerado o último processador para Desktop da
arquitetura NetBurst.
Arquitectura de Computadores
Modulo II
• Intel Pentium D - EE
Processadores Pentium 4, Designações e Características
Designação
Pública
Núcleo
(Codinome
na Intel)
Frequência
da CPU
Frequência do
Barramento
Frontal / Largura
Teórica da Banda
Cache Características Adicionais
Pentium D#
Smithfield
[*]
2.8 GHz - 3.2
GHz
800 MHz / 6.4
GB/s
16 KB L1 data + 12 KB L1
instruction Por Núcleo / 1
MB L2 Por Núcleo
Sem Hyperthreading, suporte ao EM64T e eXecute Disable bit (equivalent
equivalente ao No eXecute bit da AMD), Processador com Núcleo Duplo,
31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
Pentium
Extreme
Edition#
Smithfield
[*]
3.2 GHz
800 MHz / 6.4
GB/s
16 KB L1 data + 12 KB L1
instruction Por Núcleo / 1
MB L2 Por Núcleo
Hyperthreading, suporte ao EM64T e eXecute Disable bit (equivalente ao
No eXecute bit da AMD), Processador com Núcleo Duplo, 31 stages
pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
Pentium D# Presler [*]
2.8 GHz - 3.4
GHz
800 MHz / 6.4
GB/s
16 KB L1 data + 12 KB L1
instruction Per Core / 2
MB L2 Per Core
Sem Hyperthreading, suporte ao EM64T e eXecute Disable bit (equivalente
ao No eXecute bit da AMD), Processador com Núcleo Duplo, Speedstep e
Monitoração Térmica 2 (exceto a versão com clock de 2.8GHz), 31
estágios pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
Pentium
Extreme
Edition#
Presler [*] 3.46 GHz
1066 MHz / 8.5
GB/s
16 KB L1 data + 12 KB L1
instruction Por Núcleo / 2
MB L2 Por Núcleo
Hyperthreading, suporte ao EM64T e eXecute Disable bit (equivalente ao
No eXecute bit da AMD), Processador com Núcleo Duplo, 31 stages
pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
Anexos:
# - o Smithfield consiste em dois núcleos Prescott em 1(um) encapsulamento, e o Presler consiste de dois Cedar Mill encapsulados em um conjunto
único.
Bn odulo II
• Definição de CPU
• Como Identificar a CPU
• Tipos de Encaixe (Sockets) associado a cada
CPU
• FSB
Arquitectura de
Computadores
Modulo II
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  • 1. Arquitectura de Computadores Modulo II • http://www.authorstream.co m/Presentation/ana_bika- 542558-familia-core/ • http://omelhordomundoeint ernet.blogspot.com/search? q=processadores
  • 2. Agenda • Introdução • Conceitos básicos Microprocessadores • Histórico dos processadores X86 (Intel e AMD) • Linha evolutiva dos processadores • Mercado de processadores • Breve Comparativo Intel x AMD • Resumo Processador Celeron • Processadores 64 bits • Conclusões • Bibliografia e sites relacionados Arquitetura de Computadores - Prof. Arley Rodrigues
  • 3. Resumo Evolução Intel X AMD Arquitetura de Computadores - Prof. Arley Rodrigues 8088 / 8086 80286 80386 80486 Pentium Pentium Pro Pentium II Pentium III AMD 386 AMD 486 AMD K5 AMD K6 AMD K6-II AMD K6-III Celeron (Pentiums limitados) Athlon Pentium IV Duron Semprom
  • 4. Evolução X86 Arquitetura de Computadores - Prof. Arley Rodrigues Nome Data Transistores • 8086 1978 29K – Processador de 16-bit. Base para o IBM PC & DOS – Limitado a 1MB de espaço de endereçamento. DOS disponibiliza ao usuário apenas 640K • 80286 1982 134K – Modo de endereçamento mais complexo, mas não muito útil – Base para IBM PC-AT e Windows • 386 1985 275K – Extensão para 32 bits. Adicionado um novo tipo de endereçamento – Capaz de rodar Unix (modos Real, Protegido)
  • 5. Evolução X86 Arquitetura de Computadores - Prof. Arley Rodrigues • Nome Data Transistores • 486 1989 1.9M • Pentium 1993 3.1M • Pentium II 1997 6.5M – Adicionada uma coleção especial de instruções para operar em vetores de 64-bit de dados inteiros de 1, 2, ou 4 bytes • PentiumPro/MMX 1995 4.5M – Adionadas as instruções de mov condicional – Grande mudança na microarquitetura • Preempção de tarefas (saltos)
  • 6. Evolução X86 Arquitetura de Computadores - Prof. Arley Rodrigues • Nome Data Transistores • Pentium III 1999 8.2M – Adicionadas instruções “streaming SIMD” para operar sobre vetores de 128-bits de dados inteiro ou ponto flutuante de 1, 2 ou 4 bytes • Pentium 4 2001 42M – Adicionados formatos de 8-bytes e 144 novas instruções para o modo streaming SIMD
  • 7. Evolução AMD Arquitetura de Computadores - Prof. Arley Rodrigues 1975 1979 8080A 8086 1982 286 1991 Am386 1993 Am486 1995 AMD-K5™ 1997 AMD-K6® 1999 AMD Athlon™ 2002 Transistores 5k 29k 134k 275k 1.200k 3.500k 9.300k 22.000k 37.000k AMD Athlon XP™ 2003 0.80um 0.35um 0.25um 0.18um 0.13um 0.13um -> 0.09um 10um 100.000k Transistores 2004 + 2005
  • 8. Evolução AMD Arquitetura de Computadores - Prof. Arley Rodrigues 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 am386 am486 +
  • 10. Arquitectura de Computadores Modulo II - CPU • Intel 8086 – 1978 – O 8086 é um microprocessador de 16 bits da Intel, o que quer dizer que a sua unidade lógica e aritmética, os seus registradores internos, e a maior parte das suas instruções foram concebidos para trabalhar com palavras de 16 bits; – O 8086 tem um barramento de dados de 16 bits; – O barramento de endereços é de 20 bits; – Permite endereçar um 1 MB de memória.
  • 11. Arquitectura de Computadores Modulo II - CPU • Intel 8088 – 1979 – Barramento de dados interno de 16 bits e um externo de 8 bits, reduzia a velocidade do barramento externo de 16 para 8 bits; – Criado para se adaptar aos recursos existentes no contexto da época para os utilizadores mais básicos, nomeadamente as placas de expansão com um bus ISA que funcionavam o 8 bits; – Representava economia e velocidade dos circuitos e dispositivos existentes; – Como referência, este processador possuía um milésimo da potência dos processadores actuais.
  • 12. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel 80286 - 1982 – Utilizado pela IBM (1984) em seu PC AT (Advanced Technology); – Inicialmente trabalhava entre 6 e 8 MHz e posteriormente chegava a 20 MHz;
  • 13. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel 80286 - 1982 – Avanços sobre o 8088: • A utilização de palavras binárias de 16 bits tanto interna quanto externamente (barramento de dados de 16 bits); • Modos de operação (Modo real e protegido, ausência de instrução para intercalar); • Acesso a até 16 MB de memória (através dos 24 bits de endereçamento); • Multitarefa; • Memória virtual em disco; • Memória protegida; • O modo protegido multitarefa permite que sistemas operativos multitarefa, façam a atribuição de bocadinhos de tempo de processamento a cada programa em execução de modo a que estes programas possam ser executados quase me simultâneo.
  • 14. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel 80386 – 1985 i386DX – Possuía buses de dados e de endereços de 32 bits que lhe permitia endereçar 4 GB de memória física. Trouxe u, modo protegido melhor que o i286 e também uma melhor gestão de memória, o que o tornava óptimo para correr o Windows e outros sistemas operativos multitarefa. – Primeiro a utilizar multitarefa preemptiva (capacidade de executar mais de uma aplicação ao mesmo tempo); – Instruções de 32 bits e memória em modo protegido de maneira realmente eficiente.
  • 15. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel 80386 – 1985 i386SX – Versão de baixo custo da linha 386; – A série de chips SX era internamente de 32 bits, mas tinha um barramento externo de dados de 16 bits; – Barramento externo de endereços tinha largura de 24 bits o que limitava a capacidade do processador de endereçar directamente até 16 MB de memória física; – A redução da largura dos barramentos externos ao processador era um artifício para redução de custos.
  • 16. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel 80386 – 1985 i386SL – O i386SL foi produzido como um microprocessador alternativo para laptops; – A CPU oferecia várias opções de gestão de energia (por exemplo, SMM), bem como modos de "hibernação" variados para economizar bateria; – Continha um suporte para uma cache externo de 16 a 64 KBytes. – As funções extras fizeram com esta variante contivesse 3 vezes mais transistores do que o i386DX; – O primeiro i386SL disponível tinha um clock de 20 MHz.
  • 17. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel 80486 – 1989 i486 – Memória cache de dados e instruções de 8 Kbytes incluídos no núcleo do processador e projectado para armazenar as instruções mais utilizadas (nível 1); – Pipelining - Permite o processador fazer os processos de Localizar-Buscar-Executar em cada ciclo por pulso de clock. O pipeline executa o passo da informação prévia de dois ciclos por pulso de clock. O Localizar alimentaria a seguinte busca, o Buscar alimentaria a seguinte Executa. O núcleo do processador pode sustentar a taxa de execução de uma instrução por ciclo de clock; – Melhorias ao desempenho de MMU(Unidade de Gerenciamento de Memória );
  • 18. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel 80486 – 1989 i486 – FPU(Float Point Unit, ou Unidade de ponto flutuante) integrado (DX somente)- Acelerava os cálculos das funções matemáticas; – Os i486 têm um barramento de dados de 32 bit e um barramento de endereços de 32 bit. Isto requer quatro módulos SIMM de 30 pinos combinados ou um módulo SIMM de 72 pinos. O barramento de endereço de 32 bit possibilita o processador a aceder directamente 4,3 Gigabytes de memória RAM.
  • 19. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel 80486 – 1989 Modelos – Intel 80486 - O microprocessador original. – Intel 80486SX - É um i486DX com processador de ponto flutuante desactivado ou inexistente. As primeiras variantes eram DX com a FPU (defeituosa) desabilitada. As versões posteriores têm o FPU removido do DIE para reduzir a área e cortar custos. – Intel 80486DX - Versões mais avançadas do 80486 original.
  • 20. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel 80486 – 1989 Modelos – Intel 80486DX2 - O clock do processador é o dobro do clock do barramento externo. Primeiro processador a usar a técnica de duplicação interna de frequência do relógio. – Intel 80486SX2 - É o mesmo i486DX2 com o FPU desabilitado. – Intel 80487 - i486DX com a pinagem ligeiramente diferente para o uso em sistemas i486SX como FPU.
  • 21. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel 80486 – 1989 Modelos – Intel 80486SL - Um i486DX com circuito otimizado para baixo consumo. Usado principalmente em computadores portáteis. – Intel 80486DX4 - Projectado para funcionar com o triplo de pulso de clock
  • 22. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium - 1993 i586 – compatibilidade total com outros processadores anteriores da Intel – pipelines gémeos: executam duas instruções simultaneamente: Arquitectura Superescalar; – pode executar várias instruções a taxa de duas por ciclo ( semelhante a ter 2 486 internos) – Pipeline de instruções: dutos u e v. – Duto u: primário, executa todas instruções com inteiros e ponto-flutuante (qualquer tipo de instrução); – Duto v: secundário e só executa instruções simples com inteiro e ponto-flutuante (mais simples e comuns);
  • 23. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium - 1993 i586 – Barramento de endereço: 32-bit (4GB, como 386 DX e 486); – Barramento de dados de 64 bits externo; – Registradores internos: 32 bits, completamente compatível como 486; – Dois caches internos separados de 8 KB; – Cache e seu Controlador são embutidos junto com a CPU; – A cache espelha as informações contidas na RAM; – Retém a informação a ser escrita na memória RAM esperando o barramento ficar vazio;
  • 24. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium - 1993 i586 – Cache secundária (L2): 512 KB, 15ns ou menos – Quando a CPU busca dados que não estão na cache L1, são inseridos estados de espera. Caso os dados estejam na cachê L2, isso é evitado – Processo BiCMOS – Todos são SL e tem SMM (gerenciamento de potência) – Pentium de segunda geração (75MHz e mais rápidos): permite estado de suspensão para economizar energia. Tensão de 3.3V – Pentium contém coprocessador matemático (FPU), de 2 a 10 vezes mais rápido que o do 486.
  • 25. Arquitectura de Computadores Modulo II Resumo Especificações dos Pentium Data Março, 1993 (1ª geração); Março, 1994 (2ª geração); Velocidade Máxima 60, 66 (1ª geração) 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200MHz (2ª geração); Multiplicador clock da CPU 1x (1ª geração); 1.5x – 3x (2ª geração); Registos 32-bit Barramento de dados externos 64-bit Barramento de endereços 32-bit (4 GB) Cache L1 8KB de código, 8KB de dados Coprocessador Interno Transferência Burst-Mode Yes Numero de transístores 3.1 million Tamanho do Circuito 0.8 micron (60/66MHz), 0.6 micron (75–100MHz), 0.35 micron (120MHz e acima) Encapsulamento 273-pin PGA ( Pin Grid Array ) 296-pin SPGA, tape carrier ( Staggered Pin Grid Array ) Gestão de energia SMM (system management mode) Avançado, na Segunda geração Tensão de Alimentação 5V (1ª geração); 3.465V, 3.3V, 3.1V, 2.9V (2ª geração);
  • 26. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium - 1993 Processador Pentium de Primeira Geração – Processadores de 60 e 66MHz, PGA de 273 pinos e alimentação de 5V, trabalhando a mesma velocidade da placa mãe. – Processo BiCMOS de 0.8 mícron, com 3.1 milhões de transístores. Corrente de 3.2 A e 16 W. Problemas de refrigeração. – Regra: Nunca comprar qualquer processador de primeira geração.
  • 27. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium - 1994 Processador Pentium de Segunda Geração – 75, 90 e 100MHz e posteriormente, 120, 133, 150, 166, e 200MHz; – tecnologia 0.6 mícron (75/90/100MHz) BiCMOS com reduzido consumo de potencia; – processadores de 120MHz com processo de 0.35 mícron BiCMOS, 3.3 milhões de transistores – Tensão de 3.3 V
  • 28. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium - 1994 Processador Pentium de Segunda Geração – SPGA de 296 pinos, diferente dos processadores da primeira geração dos Pentium – usam circuito multiplicador de clock, sendo mais rápido que a placa mãe. – Processador de 150 MHz ( multiplicador de 2,5 e velocidade da placa é de 60 MHz) – Processador de 200 MHz e placa do sistema com 66 MHz
  • 34. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium MMX - 1997 – Incorporou tecnologia MMX nos Pentium de segunda geração – Relógios de 66/166MHz, 66/200MHz e 66/233MHz – Sistema móvel em 66/266MHz. – Arquitectura inclui uma unidade MMX, em 4.5 milhões de transístores (no total), tecnologia CMOS de 0,35 µ, 2,8 V (233 e 266 MHz com 0,25 µ(micron) e 1,8 V) – Cache L1 de 32 KB, dividida em dois blocos de 16 KB – Uma unidade de pipeline específica para instruções MMX – Single Instruction Multiple Data (SIMD), computação paralela – 57 novas instruções para manusear vídeo, áudio e gráficos
  • 35. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium MMX - 1997
  • 36. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium P6
  • 37. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium Pro - 1995 – Primeiro Processador P6; – Tem 387 pinos e usa Soquete 8, em dupla cavidade (Dual Cavity PGA), com dois núcleos, módulo multichip: um contém o processador e o outro a cache L2 (256 KB ou 512 KB); – O processador tem 16 KB de cache integrada (8KB + 8 KB) L1; – Arquitectura com três pipelines, permite executar múltiplas instruções por ciclo; – Núcleo do chip com arquitectura RISC; – Interface de instruções externas com arquitectura CISC; – Optimizado para instruções de 32 bits; – Baixa performance para instruções de 16 bits
  • 38. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium Pro - 1995 Execução Dinâmica: – Múltiplos Ramos de Predição: predizer o fluxo de programa para vários ramos – Análise de Fluxo de Dados: selecciona as instruções a serem executadas quando prontas, independente da ordem no programa – Execução Especulativa: aumenta a taxa de execução executando instruções a frente do contador do programa
  • 39. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium Pro - 1995 – L2 integrada, interior do chip, a cache pode trabalhar à mesma velocidade do processador. A cache L2 tem Back Side Bus interno de 64 bits, o qual não partilha tempo de processamento com o barramento FSB externo de 64 bits do processador; – Presença de mais unidades de execução - 6: instruções CISC são quebradas em instruções RISC (mais eficientes para processamento em paralelo): pode executar até 3 instruções num ciclo.
  • 40. Arquitectura de Computadores Modulo II Intel Pentium Pro - 1995 Tabela: Família Pentium Pro Introdução Novembro 1995 Velocidades 150, 166, 180, 200MHz CPU 2.5x, 3x Registos 32 bits Barramento de dados externo 64 bits Barramento de endereços de memória 36 bits Barramento de cache integrada L2 64 bits, full-core speed Máximo de memória endereçável 64GB Cache L1 8KB de código, 8KB de dados (16KB total) Número de Transístores 5,5 milhões Número de transístores na cache L2 15,5 milhões 0,6µ (256KB) 150, 180 e 200 MHz 31 milhões 0,35µ (512 KB) 166 e 200 MHz Tamanho do circuito 0,35 µ Socket/Slot Socket 8 Encapsulamento 387 pinos Dual Cavity PGA Coprocessador matemático Built-in FPU (Incorporado) Gestão de Energia SMM (system management mode)
  • 41. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium Pro
  • 42. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium II - 1997 – Pentium Pro com a tecnologia MMX agregada; – Não há a dupla cavidade; usa cartão SEC ( Single Edge Contact) – A cache L2 não estava integrada no processador, estava na mesma placa que continha o processador; – Dual Independent Bus (DIB): há dois barramento de dados independentes, um para o sistema (placa-mãe) e outro para a cache L2. Permite remover tráfego do barramento do sistema. Usados em simultâneo, aumentado os dados de entrada e saída do processador. Este barramento para cache L2 funcionava a metade da velocidade do processador.
  • 43. Arquitectura de Computadores Modulo II Intel Pentium II - 1997 Tabela: Família Pentium II Introdução Maio 1997 Velocidades 233MHz, 266MHz, 300MHz, 333MHz, 350MHz, 400MHz, 450MHz CPU 3.5x, 4x, 4.5x, 5x Velocidade de barramento 66 Mhz e 100 Mhz Registos 32 bits Barramento de dados externo 64 bits system bus w/ ECC; 64 bits cache bus w/ optional ECC Barramento de endereços de memória 32 bits Máximo de memória endereçável 64 GB Tamanho de cache 16 KB de código e 16 KB de dados (L1) 512 KB (L2) Número de Transístores 7,4 milhões Número de transístores na cache L2 31 milhões Tamanho do circuito 0,35 µ e 0,25 µ Socket/Slot Slot 1 Encapsulamento Single Edge Contact Cartridge (S.E), 242 pins Coprocessador matemático Built-in FPU (Incorporado)
  • 44. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium II - 1997
  • 45. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium III - 1999 – Fevereiro de 1999 – O aumento significativo de performance sobre as arquitecturas anteriores baseia-se numa combinação da microarquitectura P6, extensões Internet Streaming, aperfeiçoamento da tecnologia MMX e o número de série do processador. – Inclusão de extensões Internet Streaming SIMDSIMD (Streaming SIMD Extensions - SSE), que são 70 novas instruções de código que permite melhorias significativas em aplicações de imagem, 3D, vídeo(MPEG), áudio e reconhecimento de voz; – Inicialmente tecnologia de 0.25µ CMOS, com 9.5 milhões de transístores, mudado depois para 0,18µ e adicionada cache L2 de 256KB, com 28.1 milhões de transístores, o que permite reduzir o consumo de potência e aumentar as frequências do núcleo;
  • 46. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium III - 1999 – Aumento pela arquitectura DIB da largura de banda e da performance em relação aos processadores de barramento único; – Inclusão de um número de série de processador, que permite que o computador, e por inerência o utilizador, seja facilmente reconhecido numa rede ou por aplicações; – E Cache LI de 32 KB (16 KB para dados e 16 KB para instruções) e cache L2 unifica de 512 KB, o que permite um mais rápido acesso aos dados mais usados; – Suporte de cache de memória até 4 GB de espaço endereçável. – Permissão de sistemas escaláveis expandidos até dois processadores e 64 GB de memória física.
  • 47. • Intel Pentium III - 1999 Arquitectura de Computadores Modulo II
  • 48. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium IV - 2000 – Processador novo, com nome de código "Willamette“; – Front Side Bus a 400 M Hz a 128 bits; – Cache Residual de Instruções; – Cache L1 de 20 KB e Cache L2 de 256 KB; – ALU (Unidade Aritmética e Lógica) trabalha ao dobro da velocidade;00 – Tecnologia HyperPipeline; – SSE2 e MMX a 128 bits; – 42 milhões de transistores; – Processo de fabrico a 0.18 micrômetros ou 180 nm. – Dois tipos de socket 423 (RDRAM) e 478 (SDRAM) pinos; – Memórias RamBus de duplo canal
  • 49. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium IV - 2000 • microarquitectura de nome NetBurst: – Execução dinâmica avançada - O Pentium 4 usa um motor de execução avançado que mantém as unidades de execução permanentemente ocupadas, permitindo ao sistema manter 126 instruções activas, contra as 42 do Pentium III; – Motor de execução rápida - Permite que certas instruções sejam executadas ao dobro da velocidade normal; – Tecnologia HyperPipeline - Tem o dobro dos estágios do pipeline do Pentium III, isto é, o Pentium III tem 10 estágios de pipeline, enquanto que no Pentium 4 temos 20; – Barramento de sistema ou Front Side Bus de 400 MHz - Ou mais exactamente um barramento de 100 MHz, que executa quatro vezes mais transacções por ciclo de processador.
  • 50. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium IV - 2000 • microarquitectura de nome NetBurst: – Cache residual de execução - É uma cache L1 especial, que tem como função armazenar instruções que foram anteriormente enviadas pelo processador; – Instruções SSE2 - 144 novas instruções que são acrescentadas às instruções MMX e SSE, incluindo instruções de vírgula flutuante de dupla precisão; – Cache avançada de transferências - A cache L1 do Pentium 4 tem só 20 KB, sendo 12 KB para instruções e 8 KB para dados. A diferença em relação aos processadores anteriores é que os dados são reusados.
  • 51. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium IV – HT (HyperThreading) - 2001 – Novo suporte, o socket LGA775; – Barramento a 800 MHz; – Cache L2 foi aumentada para 2 MB; – Tecnologia HyperPipeline - Duplica a circulação dc informação dentro do processador. – Endereçamento de 64 GB Permite o endereçamento de 64 GB de memória física. – Duas unidades de aritmética e lógica - Funcionam internamente ao dobro da velocidade do processador – Memória cache 1,2 com tecnologia Advanced Transfer Cache - Permite um grande desempenho na transferência de informação entre o núcleo do processador e a cache L2.
  • 52. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium IV - 2000 Processadores Pentium 4, Designações e Características Designação Pública Núcleo (Codinome na Intel) Frequência da CPU Frequência do Barramento Frontal / Largura Teórica da Banda Cache Características Adicionais (revisão do lançamento original) Willamette 1.3 GHz - 2.0 GHz 400 mhz/ 3.2 GB/s 8 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 256 KB L2 20 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 P4A Northwood 1.6 GHz - 2.6 GHz 400 MHz / 3.2 GB/s 8 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 512 KB L2 21 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 P4B Northwood 2.0 GHz - 3.06 GHz 533 MHz / 4.2 GB/s 8 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 512 KB L2 FSB melhorado, Hyperthreading suportado no modelo de 3.06 GHz, 21 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 P4C Northwood 2.4 GHz - 3.4 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 8 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 512 KB L2 FSB melhorado, Hyperthreading, 21 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 P4E/5x0 series Prescott 2.8 GHz - 3.6 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 1 MB L2 Hyperthreading, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3 P4A*/5x5/5x9 series Prescott 2.4 GHz - 3.06 GHz 533 MHz / 4.2 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 1 MB L2 Sem Hyperthreading, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3 P4 Extreme Edition Gallatin 3.2 GHz - 3.4 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 8 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 512 KB L2 / 2 MB L3 Hyperthreading, adição de um on-die L3 cache, 21 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2
  • 53. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium IV - 2000 Processadores Pentium 4, Designações e Características Designação Pública Núcleo (Codinome na Intel) Frequência da CPU Frequência do Barramento Frontal / Largura Teórica da Banda Cache Características Adicionais 5x0J series Prescott 2.8 GHz - 3.8 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 1 MB L2 Hyperthreading, eXecute Disable bit (equivalente ao No eXecute bit da AMD), 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3 5x5J/5x9J series Prescott 2.67 GHz - 3.06 GHz 533 MHz / 4.2 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 1 MB L2 Sem Hyperthreading, eXecute Disable bit (equivalente ao No eXecute bit da AMD), 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3 P4F/5x1 series Prescott 2.8 GHz - 3.8 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 1 MB L2 Hyperthreading, suporte ao EM64T (incluindo eXecute Disable bit, (equivalente ao No eXecute bit da AMD), 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3 6x0 series Prescott 2M** 3.0 GHz - 3.8 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 2 MB L2 Hyperthreading, 2 MB L2 cache, suporte ao EM64T (incluindo eXecute Disable bit), Speedstep e Monitoração Térmica 2, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3 6x2 series Prescott 2M** 3.6 GHz - 3.8 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 2 MB L2 Hyperthreading, 2 MB L2 cache, suporte ao EM64T (incluindo eXecute Disable bit), Speedstep and Monitoração Térmica 2, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3, Virtualization Technology 6x1 series Cedar Mill 3.0 GHz - 3.8 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 2 MB L2 Hyperthreading, 2 MB L2 cache, suporte ao EM64T (incluindo eXecute Disable bit), Speedstep and Monitoração Térmica 2, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3, Virtualization Technology P4 Extreme Edition Gallatin 3.46 GHz 1066 MHz / 8.5 GB/s 8 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 512 KB L2 / 2 MB L3 Hyperthreading, adição de um on-die L3 cache, 21 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 P4 Extreme Edition Prescott 2M** 3.73 GHz 1066 MHz / 8.5 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 2 MB L2 Hyperthreading, bus frontal melhorado, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3 5x6 series Prescott 2.67 GHz - 2.93 GHz 533 MHz / 4.2 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 1 MB L2 Sem Hyperthreading, suporte ao EM64T (including eXecute Disable bit, equivalente ao No eXecute bit da AMD), 31 stages pipeline, instruções
  • 54. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium IV - 2000
  • 55. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium D - 2005 – Tecnologia Dual-Core (dois núcleos), uma evolução do Hyper- threading; – Tecnologia Enhanced Intel Speedstep, disponível nos processadores 830 e 840, que permite ao sistema ajustar automaticamente a voltagem do processador c a frequência do núcleo, baixando o consumo de energia e a temperatura. – Memória cache L2 com 2 MB; – Tecnologia Extended Memory 64, que permite o acesso do processador a grandes quantidades de memória física, através de software e hardware a 64 bits; – Instruções multimédia SSE3 para acelerar o desempenho de aplicações multimédia; – Tecnologia de fabrico de 90 nm;
  • 56. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium D - 2005 • O Smithfield tem como características: – Lisura de 90 nm; – 1MB de cache L2 por núcleo; – Barramento de 533 ou 800 MHz, half-duplex (serial, ou seja, mesmo caminho para transmissão e recepção) – Socket LGA775; – Tecnologia EM64T; – XD Bit. • O Pentium D com núcleo Smithfield não suporta: – Hyper-Threading; – Tecnologia de Virtualização da Intel, antigamente chamada de Vanderpool.
  • 57. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium D - 2005 • O Presler é feito usando: – Processo de 65 nm; – 2MB de cache de L2 por núcleo; – Barramento de 800 Mhz; – Socket LGA775 • O Pentium D (Presler) D não suporta: – Hyper-Threading; • O Pentium D (Presler) suporta: – VT (Virtualization Technology); – Tecnologia EM64T – XD Bit – EIST (Enhanced Intel SpeedStep® Technology). – As mesmas tecnologias suportadas pelo Pentium 4.
  • 58. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium EE - 2005 – Tecnologia Dual-Core - Com dois núcleos a funcionar à mesma frequência, o desempenho aumenta consideravelmente; – Cada núcleo utiliza a tecnologia HyperThreading; – Cache L1 - Este processador possui 2 caches L1 de 16 KB cada. Para aumentar o desempenho, cada núcleo tem uma cache de 12 KB, designada por Execution Trace Cache, que armazena a informação já descodificada que vai ser executada; – Cache L2 - 2 MB e 4 MB; – Intel EM64T - permite aumentar o acesso à memória, com software e hardware adequados; – Instruções multimédia SSE3 - Para acelerar o desempenho de aplicações multimédia; – Tecnologia de fabrico de 90 ɳm e 65 ɳm;
  • 59. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium EE - 2005 – Dois núcleos físicos de processamento(Dual-Core) e dois virtuais(HT), simulando 4 núcleos(Quad-Core), sendo dois físicos e 2 virtuais, é a melhor série Pentium e a última; – Pentium XE 840 3.20 GHz (90 ɳm) - 2MB de memória cache L2 (1MB por núcleo) - FSB de 800 MHz. Série 8xx; – Pentium XE 955 3.46 GHz (65 ɳm) - 4MB de memória cache L2 (2MB por núcleo) - FSB de 1066 MHz. Série 9xx; – Pentium XE 965 3.73 GHz (65 ɳm) - 4MB de memória cache L2 (2MB por núcleo) - FSB de 1066 MHz. Série 9xx; – O 965 é considerado o último processador para Desktop da arquitetura NetBurst.
  • 60. Arquitectura de Computadores Modulo II • Intel Pentium D - EE Processadores Pentium 4, Designações e Características Designação Pública Núcleo (Codinome na Intel) Frequência da CPU Frequência do Barramento Frontal / Largura Teórica da Banda Cache Características Adicionais Pentium D# Smithfield [*] 2.8 GHz - 3.2 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction Por Núcleo / 1 MB L2 Por Núcleo Sem Hyperthreading, suporte ao EM64T e eXecute Disable bit (equivalent equivalente ao No eXecute bit da AMD), Processador com Núcleo Duplo, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3 Pentium Extreme Edition# Smithfield [*] 3.2 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction Por Núcleo / 1 MB L2 Por Núcleo Hyperthreading, suporte ao EM64T e eXecute Disable bit (equivalente ao No eXecute bit da AMD), Processador com Núcleo Duplo, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3 Pentium D# Presler [*] 2.8 GHz - 3.4 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction Per Core / 2 MB L2 Per Core Sem Hyperthreading, suporte ao EM64T e eXecute Disable bit (equivalente ao No eXecute bit da AMD), Processador com Núcleo Duplo, Speedstep e Monitoração Térmica 2 (exceto a versão com clock de 2.8GHz), 31 estágios pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3 Pentium Extreme Edition# Presler [*] 3.46 GHz 1066 MHz / 8.5 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction Por Núcleo / 2 MB L2 Por Núcleo Hyperthreading, suporte ao EM64T e eXecute Disable bit (equivalente ao No eXecute bit da AMD), Processador com Núcleo Duplo, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3 Anexos: # - o Smithfield consiste em dois núcleos Prescott em 1(um) encapsulamento, e o Presler consiste de dois Cedar Mill encapsulados em um conjunto único.
  • 61. Bn odulo II • Definição de CPU • Como Identificar a CPU • Tipos de Encaixe (Sockets) associado a cada CPU • FSB
  • 63.
  • 64.
  • 65. m

Notas do Editor

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