PROCESSADORES INTEL E AMD

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

RESUMO EVOLUÇÃO INTEL X AMD8088 / 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) AthlonPentium IV Duron

Semprom

EVOLUÇÃO X86

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

• Nome Data Transistores

• 486 1989 1.9M

• Pentium 1993 3.1M

• Pentium II/MMX 1997 4.5M– Adicionada uma coleção especial de instruções para operar em vetores

de 64-bit de dados inteiros de 1, 2, ou 4 bytes

• PentiumPro 1995 6.5M– Adionadas as instruções de mov condicional

– Grande mudança na microarquitetura

• Preempção de tarefas (saltos)

EVOLUÇÃO X86

• 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

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

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

am386 am486

+

ARQUITETURA INTERNA DE

MICROPROCESSADOR

ARQUITETURA 8086

– arquitetura de 16 bits

• comunicação com a memória em 16 bits (8086)

• capacidade máxima de memória de 1 MByte

• 14 registradores (4 dados, 4 endereços, 4 segmentos, ponteiro

do programa, flags)

• endereço físico = segmento * 16 + deslocamento

• 85 instruções básicas

• coprocessador: 8087 (67 instruções básicas)

• sem cache, sem memória virtual

– 8088 - mesma arquitetura, barramento externo de 8 bits

8086 - primeiro microprocessador

de 16 bits da Intel

CARACTERÍSTICAS DA ARQUITETURA 8086

CARACTERÍSTICAS DA ARQUITETURA 8088

CARACTERÍSTICAS DA ARQUITETURA 8086

CARACTERÍSTICAS DA ARQUITETURA 8086

15 8 7 0

AX AH AL acumulador

BX BH BL base

CX CH CL contador

DX DH DL dado

SP ponteiro para pilha

BP ponteiro base

SI índice fonte

DI índice destino

IP apontador de instruções

FLAGS flags

CS segmento de código

DS segmento de dados

SS segmento de pilha

ES segmento extra

Dados

Endereços

Segmento

REGISTRADORES DE SEGMENTO 8086

• São registradores de endereços;

• Armazena endereços de programa e dados;

• Organização de memória:

– Cada byte na memória possui um endereços de 20 bits iniciando em 0

até 220-1 ou seja, 1M de memória endereçável;

– Endereços são representados por 5 dígitos hexadecimais; de 00000 -

FFFFF

– Problema: 20 bits de endereços é grande demais para ser colocado em

registradores de 16 bits;

– Solução: Segmentação de memória

• Blocos de memória de 64K consecutivos (65.536);

• Um número de segmento é um número de 16 bits;

• Faixa de um endereços de um segmento vai de 0000 a FFFF

• Em um segmento, uma posição de memória em particular é especificado

como sendo um offset (deslocamento);

• Um offset também tem faixa de 0000 a FFFF

CARACTERÍSTICAS DA ARQUITETURA 8086

SEGMENTAÇÃO DE MEMÓRIA NO 8086

00000

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

A0000

B0000

C0000

D0000

E0000

F0000

8000:0000

8000:FFFF

seg ofs

8000:0250

0250

one segment

GERAÇÃO DE ENDEREÇO FÍSICO

GERAÇÃO DE ENDEREÇO FÍSICO

• Registrador de segmento * 16 + offset

Physical Address (20 Bits)

Adder

Segment Register (16 bits) 0 0 0 0

Offset Value (16 bits)

ORGANIZAÇÃO DE MEMÓRIA

Bloco Dados

01 Área de memória para o usuário (64 Kb)

02 Área de memória para o usuário (128 Kb)

03 Área de memória para o usuário (192 Kb)

04 Área de memória para o usuário (256 Kb)

05 Área de memória para o usuário (320 Kb)

06 Área de memória para o usuário (384 Kb)

07 Área de memória para o usuário (448 Kb)

08 Área de memória para o usuário (512 Kb)

09 Área de memória para o usuário (576 Kb)

10 Área de memória para o usuário (640 Kb)

11 Memória de Vídeo

12 Memória de Vídeo

13 Área de Extensão da ROM

14 Área de Extensão da ROM

15 ROM-BIOS do sistema

16 ROM-BIOS do sistema e ROM-BASIC

MICROPROCESSADOR INTEL 80286– Praticamente a mesma arquitetura do 8086

– Data bus 16 bits (D0 – D15), Address bus 24 bits (16Mb memória)

– Modos real (8086) e protegido (memória vitual & 16Mb memória)

– 4 Unidades funcionais• EU – Unidade de execução de Instruções

• BU – Unidade de Acesso e Controle de Barramento

• IU – Unidade de decodificação de instruções

• AU – Unidade de Formação de endereços

– Comunicação com a memória em 16 bits

– 14 registradores (os do 8086)

– Endereço físico ou virtual

– 15 instruções extras (92 + 15 = 107 instr. básicas)

– Co-processador: 80287

– Sem cache

– Memória virtual segmentada (apenas no modo protegido)

– Maior parte dos programas desenvolvidos para modo Real

MICROPROCESSADOR INTEL 80386

– Modos real (8086), protegido e virtual86

– 6 Unidades funcionais• EU – Unidade de execução de Instruções

• BU – Unidade de Acesso e Controle de Barramento

• IU – Unidade de decodificação de instruções

• PU – Unidade de pre-fetch com fila de até 16 bytes

• PgU – Unidade de formação de endereços (paging unit)

• SU – Unidade de formação de endereços (segmentation unit)

– Comunicação com a memória

• 16 (SX) ou 32 bits (DX)

• Capacidade máxima de memória de 4 GByte

– 14 registradores

• do 8086, com 32 bits, e mais 2 regs. de segmento

– 44 instruções extras

• 107 + 44 = 153 instruções básicas

– Endereço físico ou virtual (64 TByte)

• Memória virtual segmentada (sempre) e paginada (opcional), ambas

apenas no modo protegido

MICROPROCESSADOR INTEL 8038615 8 7 0EAX AH ALEBX BH BL

ECX CH CL

EDX DH DL

ESP

EBP

ESI

EDI

EIP

EF

CS

DS

SS

ESFSGS

1631acumulador

base

contador

dado

ponteiro para pilha

ponteiro base

índice fonte

índice destino

apontador de instruções

flags

segmento de código

segmento de dadossegmento de pilhasegmento extra

segmento extrasegmento extra

MICROPROCESSADOR INTEL 80386Conceito do Memória Virtual

grande espaço de endereçamento

pequeno

espaço de

endereçamento

endereço gerado

pelas instruções

sendo executadas

mapeamento

por hardware

MICROPROCESSADOR INTEL 80386Questões da Memória Virtual:

• quando mover um bloco da memória secundária para a memória

primária (real) ?

– por demanda

• quando mover um bloco da memória real para a memória secundária?

– quando faltar espaço na memória real

• qual o tamanho ideal de um bloco?

– constante (paginação) ou variável (segmentação)

• onde colocar um novo bloco transferido para a memória principal?

– onde houver área livre (paginação) ou no “melhor” lugar (segmentação)

MICROPROCESSADOR INTEL 80386Dinâmica da Memória Virtual:

• programa gera endereço virtual

– CPU transforma endereço virtual em endereço físico (hardware)

• bloco está na memória principal?

– Sim: calcular o endereço físico (hardware)

– Não: buscar o bloco da memória secundária (software)

• existe espaço para o bloco na memória principal?

– Sim: carregar o bloco e atualizar descritor (software)

– Não: retirar um outro bloco, carregar o bloco e atualizar descritores (software)

MICROPROCESSADOR INTEL 80386

Memória Virtual Segmentada: (Segmentação => Converte endereços

lógicos em endereços lineares)

0

(

g

l

o

b

al

o

u

l

o

c

al

)s

e

g

m

315 31 04

Seletor de tabela

(Global ou Local)

Registrador de segmento Deslocamento

031Tabela de descritores

Descritor

de segmento

(8 bytes)

Endereço base

(32 bits)

(32 bits)

Endereço linear

+

GDTR ou LDTR

endereço lógico

ou virtual

endereço linear

(ainda não é o físico)

CS

DS

SS

ES

...

(Global ou Local)

(Caso a paginação não esteja sendo utilizada, se converte em endereço físico)

MEMÓRIA VIRTUAL SEGMENTADA

• programa gera endereço virtual

– CPU transforma endereço virtual em endereço físico

• segmento está na memória principal?

– Sim: calcular o endereço físico. Se este endereço estiver fora do segmento,

gerar erro

– Não: buscar o segmento da memória secundária

• existe espaço suficiente para o o segmento na memória principal?

– Sim: carregar o segmento na “melhor posição” e atualizar descritor

– Não: retirar um (ou mais) segmentos, carregar novo segmento e atualizar

descritores

MEMÓRIA VIRTUAL PAGINADA

PDE

(32bits)

031

Endereço linear

22 21 12 11

Diretório Página Deslocamento

Diretório de Páginas

(PD)

PTE

(32 bits)

Tabela de Páginas

(PT)

CR3

031

Endereço físico

12 11

DeslocamentoEndereço de page frame

...

(Paginação => Converte endereços lineares em endereços físicos)

Tabelas

(1024 x 32)

(PT)...

MEMÓRIA VIRTUAL PAGINADA

• programa gera endereço virtual

– CPU transforma endereço virtual em endereço físico

• página está na memória principal?

– Sim: calcular o endereço físico. Este endereço sempre está dentro da

página.

– Não: buscar a página da memória secundária

• existe espaço suficiente para a página na memória principal?

– Sim: carregar a página em qualquer lugar e atualizar descritor

– Não: retirar uma página (é suficiente), carregar nova página e atualizar

descritores

MICROPROCESSADOR INTEL 80386

• outras características

– Co-processador: 80387 (67 + 7 -1 = 73 instr. básicas)

– Sem cache

– TLB:

• pequena memória associativa que retém os últimos e mais freqüentes

endereços de página acessado

• uma pequena cache de endereços físicos

• apareceram vários microprocessadores compatíveis no mercado

– AM386

MICROPROCESSADOR INTEL 80486

• Idêntico ao 386

– Modos real (8086), protegido e virtual86

– Comunicação com a memória em 32 bits

– Capacidade máxima de memória de 4 GByte

– 16 registradores (os do 80386, também em 32 bits)

– 6 instruções extras (151 + 6 = 157 instruções básicas)

– Endereço físico ou virtual

• Memória virtual segmentada

• e paginada (opcional)

– Co-processador: 80487 (para 80486SX) integrado no

80486DX

– Com cache de 8 KByte FPU

MICROPROCESSADOR INTEL PENTIUM

• Reestruturação do 486

– Modos real (8086), protegido e virtual86

– 16 registradores (os do 80386, também em 32 bits)

– Memória virtual segmentada e paginada

• Comunicação com a memória em 64 bits

• Capacidade máxima de memória de 4 GByte

• 5 instruções extras (157 + 5 = 162 instr. básicas)

• FPU: coprocessador aritmético integrado

• Cache de 16 KByte (2 x 8 KByte)

MICROPROCESSADOR INTEL PENTIUM

• 2 pipelines para inteiros, operando em paralelo

• cada pipeline inteiro consta de 5 estágios:

– busca de instrução (a partir da cache de instruções),

– decodificação de instrução,

– geração de endereço,

– execução,

– escrita (write back).

• FPU também em pipeline (mas não em paralelo)

• operação super-escalar: mais de uma instrução

pronta em um ciclo de relógio

MICROPROCESSADOR INTEL PENTIUM

BIU

Cache Instr.

ALU

FPU

Registradores

Buffer de

instruções

barramentos de 64 bits

externos e internos

caches separadasdados e instr.

8 KB cada

bus interface

unit

2 pipelines paralelosde 5 estágios

para inteiros

ALU

Cache Dados

BTB

reg.

stack

+

÷U-pipe

V-pipe

FPU-pipe

com circuitosdedicadospara soma,divisão e

multiplicação

MICROPROCESSADOR INTEL PENTIUM PRO

(P6)

• Re-estruturação do Pentium (P5)

– Mesmas características de 80386 (mem. virtual) e do

Pentium (largura de dados de 64 bits)

– FPU

– cache de 16 KByte (2 x 8 KByte)

• 5 instruções extras (162 + 5 = 167 instr. básicas)

• Operação super-escalar

• 14 unidades internas

• Execução fora de sequência

• Execução especulativa

Microprocessador Intel Pentium MMX

• Arquitetura do Pentium (P5)

– Novo tipo de dado: “packed”

– 57 instruções extras (além das 167 instr. básicas)

– Com cache de 32 KByte (2 x 16 KByte)

– Operação super-escalar

– Não possui as características do Pentium Pro (execução

fora de sequência, exec.especulativa)

– Instruções para processamento de vetores (8 bytes, 4

palavras ou 2 palavras duplas)

– 8 novos registradores lógicos (MMX0 a MMX7)

Intel Pentium II (P6)

• Pentium Pro com MMX

– Mesmas características do Pentium Pro

– Instruções MMX

– Cinco unidades internas

– Execução fora de sequência

– Execução especulativa

Pentium

ProMMX

PentiumII

Intel Pentium III

– Novo tipo de dado: “floating packed” (Ponto flutuante)

– 70 instr. extras (além das 167 básicas e 57 MMX)

– Instruções para processamento de vetores inteiros (MMX)

ou de ponto flutuante (SSE)

– 8 novos registradores físicos (XMM0 a XMM7), de 128 bits,

para as instruções SSE

– No de série do processador (Inst. CPUID)

Intel Pentium 4

• Lançado em novembro de 2000

Pipeline de 20 estágios (“hyper pipeline”)

Até 128 instruções em execução (3 vezes mais que

no Pentium III)

Algoritmo melhorado para previsão de desvios, com

tabela de 4K

Novo sistema de cache de nível 1

Cache de execução de 12 K micro-operações

(Execution Trace Cache)

Cache de dados de 8 KBytes

Intel Pentium 4

• Instruções SSE2 (Streaming SIMD Extensions 2) -

144 novas instruções

– 67 instruções para vetores de pontos flutuante de precisão

dupla (64 bits)

– 69 novas instruções MMX, para vetores inteiros de 128 bits

(utilizando os registradores XMM)

– 8 instruções para controle de cache

Barramento do sistema “Net Burst” de 400 MHz

Intel Pentium 4 - Diagrama Resumido

MERCADO DE PROCESSADORES

Low –End Destinado à construção de máquina de baixo poder computacional

Usuário iniciante (Celeron D (Intel), Semprom (AMD)

Mid-Range Destinado à construção de máquinas de maior poder computacional

Ferramentas CAD, design house Pentium IV (Intel), Athlon (AMD)

High-End Destinado à maquinas de alto poder computacional e compartilhamento

Servidores de Rede

Gerenciamento de Clusters Pentium HT (Intel), Athlon 64 D (AMD)

COMPARATIVO ENTRE PROCESSADORES INTEL E AMD

Intel foi isoladamente a líder em fabricação de CPUs até

início dos anos 90

Até a fabricação do 80286 Não houve concorrência da AMD

Concorrência começou devido a fabricação do AM386 DX

Intel Pentium X AMD AM5x86

Intel Pentium, Pentium PRO X AMD K5

Equivalente mas lançado 3 anos depois do Pentium

Intel Pentium MMX, II X AMD K6

Vantagem AMD: Mais barato

Intel Celeron X AMDK6

Celeron:Versão “light” do Pentium II

Intel Celeron X AMD Sempron

ESTADO DA ARTE EM PROCESSADORES

• AMD

• Desktop: AMD Athlon 64 FX,

AMD Athlon 64

• Server: AMD Opteron

• Intel

• Desktop: Intel Pentium 4 w/

HT, Intel Pentium 4 Extreme

Edition

• Server: Intel Itanium 2, Xeon

RESUMO PROCESSADORES CELERON

Os processadores Celeron diferenciam-se dos processadores

Pentium II, III e IV pela limitação das seguintes características:

Tamanho da Cache L2

Clock interno

Clock do barramento externo

RESUMO PROCESSADORES CELERON

Modelo Nome-código

Baseado no Cache L1

Cache L2

Tecnologia

Barramento Externo

Soquete

Celeron SEPP Convington

Pentium II com

núcleo Deschutes

32KB - 0.25µm 66MHz Slot 1

Celeron A Mendocino Pentium II com

núcleo Deschutes

32KB 128KB 0.25µm 66MHz Slot 1

Celeron PPGA Mendocino Pentium II com

núcleo Deschutes

32KB 128KB 0.25µm 66MHz Soquete 370

Celeron Coppermine

Coppermine

Pentium III com

núcleo Coppermine

32KB 128KB 0.18µm 66MHz / 100MHz

Soquete 370

Celeron Tualatin

Tualatin Pentium III com

núcleo Tualatin

32KB 256KB 0.13µm 100MHz Soquete 370

Celeron Willamette

Willamette Pentium 4 com

núcleo Willamette

8KB 128KB 0.18µm 400MHz Soquete 478

Celeron Northwood

Northwood

Pentium 4 com

núcleo Northwood

8KB 128KB 0.13µm 400MHz Soquete 478

Celeron D Prescott Pentium 4 com

núcleo Prescott

8KB 256KB 0.09µm 533MHz Soquete 478 / Soquete 775

RESUMO PROCESSADORES CELERON D

Processador Clock Interno Clock Externo Cache L2 Soquete Hyper-Threading

350 3,2 GHz 533 MHz 256 KB 478 ou 775 Não

345 3,06 GHz 533 MHz 256 KB 478 ou 775 Não

340 2,93 GHz 533 MHz 256 KB 478 ou 775 Não

335 2,80 GHz 533 MHz 256 KB 478 ou 775 Não

330 2,66 GHz 533 MHz 256 KB 478 ou 775 Não

325 2,53 GHz 533 MHz 256 KB 478 ou 775 Não

RESUMO PROCESSADORES SEMPRON

Processador Clock Interno Clock Externo Cache L1 Cache L2 Soquete

Sempron 2200+ 1,50 GHz 333 MHz 128 KB 256 KB 462

Sempron 2300+ 1,58 GHz 333 MHz 128 KB 256 KB 462

Sempron 2400+ 1,67 GHz 333 MHz 128 KB 256 KB 462

Sempron 2500+ 1,70 GHz 333 MHz 128 KB 256 KB 462

Sempron 2600+ 1,83 GHz 333 MHz 128 KB 256 KB 462

Sempron 2800+ 2 GHz 333 MHz 128 KB 256 KB 462

Sempron 3000+ 2 GHz 333 MHz 128 KB 512 KB 462

RESUMO PROCESSADORES CELERON

Exemplo: Celeron D

16Kb Cache L1

256Kb Cache L2

Clock ext. 533MHz (Burst 133MHz)

Clock int. 2,13 GHz a 3,2 GHz

Suporte Hyper – Threading => não disponível

INTEL EXTREME EDITION

INTEL EXTREME EDITION

Características:

•Primeiro processador desktop da Intel com tecnologia dual-core.

•Basicamente é evolução do Pentium IV

•Hyper-Threading (HT) : 2 processadores (lógico + Físico)

•Processador dual-core : 4 processadores (2 lógicos + 2 Físicos)

•Hyper-Threading + dual-core: execução de 4 threadssimultaneamente

INTEL EXTREME EDITION

•Processador “lógico”

•barramentos, caches e unidades de execução são compartilhados

•cada processador lógico tem estado próprio, bem como registradores de propósitos gerais.

•Processador físico

•tem seus próprios conjuntos de registradores e caches.

INTEL EXTREME EDITION

•Cache

•2 caches de 16KB (L1).

•2 caches de 1 MB (L2), sendo 1 MB para cada core.

•principal vantagem: redução do tráfego do barramento.

•Trace cache

•cada core tem uma trace cache de até 12KB de micro-operações já decodificadas.

•principais vantagens: remoção da etapa de decodificação em loops e em execução de desvios.

INTEL EXTREME EDITION

•Segurança: bit para desabilitar execução:

•recurso aliado ao S.O

•define áreas ativas ou não-ativas de memória.

•Conjunto de instruções

•instruções dedicadas ao processamento de imagens e compressão de dados

•mantém compatibilidade com IA-32.

•Gerenciamento de energia: capacidade de desligamento de pinos e outras partes do chip.

INTEL EXTREME EDITION

Perspectivas:

•Aumento da velocidade do barramento PCI e AGP (média de 3.5 vezes).

•Facilidades para os softwares multi-threads do futuro.

•Dual-core : será base para as pesquisas da Intel nas tecnologias Hyper-Threading e EM64T.

AMD ATHLON 64

AMD ATHLON 64

Resumo Processadores AMD Atuais Desktop

Semprom (Low End)

Athlon 64 (Mid Range)

Athlon 64 FX

Athlon 64 X2

Notebooks Athlon 64 Mobile

Turion 64

Servidores Opteron

AMD ATHLON 641975 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

AMD ATHLON 64

UCP‘North

Bridge’

L1/L2 L3

‘South

Bridge’

USB

E/ISA

Bus E / ISA

Bus PCI

REDE

LAN

Bu

s S

CS

I

Adaptador

SCSI

Super

I/O

Interface

Gráfica

ROM

BIOS

RA

M

PCI

I/O

PCMCIAInterface

Som

CD-ROM

CD-ROM

HD

HD

Scaner

Floppy

Mouse

RA

M

AG

P

COM

LPT

AMD ATHLON 64

Novas características incorporadas

1MB L2 Cache

Controlador de Memória DDR incorporado

HyperTransport Channel

Menor consumo de potencia

Novo Core Processador

Registradores em dobro

Pipeline maior (10 12 estágios)

Maior “Look Aside Buffer” (TLB)

AMD64 ArchitectureRegister Differences: AMD64 vs x86

• AMD64

– 64-bit integer registers

– 48-bit Virtual Address

– 40-bit Physical Address

• REX - Register Extensions

– Sixteen 64-bit integer registers

– Sixteen 128-bit SSE registers

• SSE2 Instruction Set

– Double precision scalar

and vector operations

– 16x8, 8x16 way vector

MMX operations

– SSE1 already added with

AMD Athlon MP

RAX

63

G

P

R

x

8

7

079

31

AHEAX AL

0715In x86

MMX0S

S

E

127 0

MMX7

EAX

EIP

Added by AMD64

EDI

XMM8

MMX8

MMX15

R8

R15

32-bit

Um Processador AMD64 pode rodar sistemas operacionais de 32 ou 64 bits

START

BOOT UPUsing 32 bit BIOS

Lookat OS

Load 32 bit OS

Run 32 bitApplications

Load 64 bit OS64-bit

Run 32 & 64bit apps

OS for x64-based Systems32-bit and 64-bit on a single platform

Características da arquitetura AMD64

• Processamento nativo em 32 e 64 bits

• Controlador de memória DDR integrado ao processador

• Tecnologia Hyper Transport

• Cool’n’quiet (PowerNow! para servers e mobile)

• Proteção anti-vírus por hardware

• Benefícios

• Excelente desempenho

• Melhor custo/benefício

• Sistemas mais confiávies

• Preparado para software de 64 bits

Arquitetura do sistema com AMD64

Sistema típico

CPU

North

Bridge

South

Bridge

PCIIDE, FDC,USB, Etc.

DDR

Sistema AMD64

CPU

AMD64

PCI Bridge -

Túnel HT

I/O

Hub

IDE, FDC,USB, Etc.

DDR

PCI-X

PCI Express

PCI

PCI

Bridge

PCI-X

PCI Express

Processadores AMD64 de dois núcleos

Diferenças na fabricação e compatibilidade de socket e placa

Núcleo • Athlon 64

• Athlon 64 FX

• Sempron

• Opteron

• Turion

Processador “single-core”

Processador “dual-core”

Núcleos

• Athlon 64 X2

• Opteron

Placa mãe

Processadores AMD64 de dois núcleos

Diferenças na fabricação e compatibilidade de socket e placa

Fluxo de Dados em um AMD64 CPU

1MB

L2 Cache

AMD64CPU

L1

Data

Cach

eL1

In

st.

Cach

e

MemoryController

DRAMController

CrossbarSwitch

64

-bit

s w

ide

Bussing Unit

Processor CoreCache, Load/Store &

Bussing UnitIntegrated North Bridge

Load/StoreUnit

Syste

m R

eq

uest

Qu

eu

e (

SR

Q)

HyperTransport Technology BUS

14

4-b

it w

ide

DR

AM

in

terfa

ce

FP UnitExecution UnitFetch Scan Align

12

8-b

its w

ide

Arquitetura Interna

MemoryController

DRAMController

CrossbarSwitch

Syste

m R

eq

uest

Qu

eu

e (

SR

Q)

HyperTransport Technology BUS

14

4-b

it w

ide

DR

AM

in

terfa

ce

1MB

L2 Cache

AMD64CPU

L1

Data

Cach

eL1

In

st.

Cach

e

64

-bit

s w

ide

Bussing Unit Load/StoreUnit

FP UnitExecution UnitFetch Scan Align

12

8-b

its w

ide

1MB

L2 Cache

AMD64CPU

L1

Data

Cach

eL1

In

st.

Cach

e

64

-bit

s w

ide

Bussing Unit Load/StoreUnit

FP UnitExecution UnitFetch Scan Align

12

8-b

its w

ide

• Processamento nativo em 32 e 64 bits

• Controlador de memória DDR integrado ao processador

• Barramento de sistema Hyper Transport

• Cool’n’quiet para modelos acima do Sempron 2800+

• Proteção anti-vírus por hardware

• Acesso à memória em 64 bits

• Computação do dia-a-dia

Processadores AMD Sempron

• Processamento nativo em 32 e 64 bits

• Controlador de memória DDR integrado ao processador

• Barramento de sistema Hyper Transport

• Cool’n’quiet - Gerenciamento avançado de energia

• Proteção anti-vírus por hardware

• Excelente custo/benefício

• AMD Athlon 64 FX:

• Campeão em aplicações single thread

• Jogos

Processadores AMD Athlon 64

• Dois núcleos AMD64 (Dual Core)

• Processamento nativo em 32 e 64 bits

• Controlador de memória DDR integrado ao processador

• Barramento de sistema Hyper Transport de 2.0GHz

• Cool’n’quiet - Gerenciamento avançado de energia

• Proteção anti-vírus por hardware

• Acesso à memória em 128 bits

• Alto desempenho multi-tarefa

Processadores AMD Athlon 64 X2

• Para servidores com 1, 2, 4 ou 8 processadores

• Processamento nativo em 32 e 64 bits

• Controlador de memória DDR integrado ao processador

• Barramento de sistema Hyper Transport – Sem gargalos de FSB

• Power Now! - Gerenciamento avançado de energia

• Acesso à paralelo à memória, em 128 bits

• Inclui modelos Dual Core

• Excelente consumo de energia

Processadores AMD Opteron

Funcionamento de servidor DualAlta demanda - controlador de memória no chipset

Funcionamento de servidor DualAlta demanda – arquitetura AMD64

Típico sistema multiprocessado

South

BridgePCI

IDE, FDC,USB, Etc.

PCI-XPCI-X

Bridge

North

Bridge

Processor Processor ProcessorProcessor

PCI-XPCI-X

Bridge

PCI-XPCI-X

Bridge

DDR

DDR

Memory

Expander

Memory

Expander

PCI-X

BridgePCI-X

I/O

HubPCI

IDE, FDC,USB, Etc.

AMD

Opteron

AMD

Opteron

AMD

Opteron™

AMD

Opteron

PCI-X

BridgePCI-X

Other

Bridge

OtherI/O

DDR

DDR

DDR

DDR

Sistema AMD Opteron™

Sistema Quad-processadoSolução do problema de gargalo no chipset/FSB

I/O Hub

USB

PCI

PCI-E Bridge

PCI-E Bridge

PCI-E BridgeI/O HubI/O Hub

PCI-E BridgePCI-E BridgePCI-E Bridge

Memory Controller

Hub

CPU CPU

Multiprocessamento com CPUs de núcleo duplo

Necessidade da evolução da arquitetura de interconexão

Arquitetura x86 tradicional

• FSB compartilhado por CPUs, Memória e I/O

• Mais CPUs ≠ Maior performance

AMD64 com DirectConnect

• Arquitetura x86 padrão de mercado

• Sem gargalo de FSB

• Menor latência no acesso à memória

SRQ

Crossbar

HTMem.Ctrlr

SRQ

Crossbar

HTMem.Ctrlr

CPU CPU CPU CPU8 GB/S

8 GB/S 8 GB/S

8 GB/S

CPU de 16 núcleos

O futuro do MicroprocessadorMais transistores, mais núcleos, mais threads

• Mais núcleos

• Núcleos especializados

• Mais controladores integrados

• ...

BENCHMARK AMD X INTEL

BENCHMARK AMD X INTEL

CONCLUSÕES

Processadores AMD atuais são mais indicados

para aplicativos (Business), Jogos, Aplicativos

2D com melhor taxa de preço

Processadores Intel estão mais indicados para

aplicativos 3D e Multitasking

BIBLIOGRAFIA E SITES RECOMENDADOS

Patterson, D. - Organizacao e projeto de computadores - a interface hard/software

Torres, G. – Hardware – Curso completo

Weber, R. – Arquitetura de computadores pessoais

Intel Home page: http://www.Intel.com

AMD Home Page: http://www.amd.com