25/04/2012

1

PROCESSADORES Professor Marlon Marcon

Introdução • Também conhecido como microprocessador, CPU ou

UCP, trabalha como o cérebro do computador • Responsável por processar as informações utilizando

outros componentes do computador, tais como, disco rígido, memória, placa de vídeo e de rede etc

• Todos os programas, desde um editor de textos até um jogo, enviam instruções para o processador que as excuta e disponibiliza um resultado.

25/04/2012

2

Introdução • Existem diversos tipos de microprocessadores no

mercado.

• O fabricante mais antigo é a Intel, que lançou seu primeiro processador em 1979, o 8088.

• Existem outros fabricantes, tais como a AMD, VIA etc.

Conceitos Fundamentais • Ao estudar processadores, é necessário conhecimentos

de algumas definições para melhor compreender o assunto. • Barramento Local • Clock • Processadores com dois ou mais núcleos

25/04/2012

3

Barramento Local • Também chamado de barramento principal ou Front Side

Bus (FSB).

• Trata-se do barramento mais importante do computador, pois estabelece a comunicação dele com a memória RAM e a memória cache.

• Permite a troca dinâmica de informações e está conectado diretamente à ponte norte do chipset.

Barramento Local

Barramento Local

Barramento de memória

25/04/2012

4

Barramento Local • O barramento local é o mais veloz do computador, pois

sua frequencia de trabalho é igual à de operação externa do processador;

• Este barramento é subdividido em três parte: • Barramento de Dados:

• Faz o envio e o recebimento de dados entre a memória e os periféricos. Normalmente temos atualmente barramento de dados de 32 e 64 bits.

• Barramento de Endereços:

• Identifica a origem e o destino dos dados

• Barramento de Controle:

• Controla a tranferência de informações no barramento de dados.

Barramento Local • A taxa de transferência do barramento local depende do

clock externo e da quantidade de bits suportada.

• Para determinar, multiplica-se o valor do clock pela quantidade de bits e divide-se por 8.

• Exemplo: um processador com clock externo de 133Mhz e com barramento de dados de 64bits:

(133 Mhz * 64 bits) / 8 = 1064 MB/s

25/04/2012

5

Clock • Para que o processador consiga trabalhar de forma

organizada com os outros componentes de um PC, existe internamente no computador um sinal de controle que é obedecido por todos os outros elementos da máquina.

• Assim, estabelece-se um padrão de comunicação entre os componentes. Este clock é medido em ciclos por segundo, ou Hertz(Hz).

• Múltiplos: • KiloHertz (KHz) – x 1.000 de ciclos/segundo • MEgaHertz (MHz) – x 1.000.000 de ciclos/segundo • GigaHertz (GHz) – x 1.000.000.000 de ciclos/segundo

Clock • Quando o processador precisa buscar informações na

memória RAM, esta atende a solicitação obedecendo o clock do processador, ou seja, em cada ciclo de clock, um dado é enviado ou recebido.

As instruções são executadas aqui...

25/04/2012

6

Clock • Com o avanço da tecnologia o sinal de clock foi ficando

cada vez maior, gerando um problema: • A placa mãe não conseguia funcionar no mesmo sinal de clock.

• Esse fato restringia a capacidade de processamento. A solução encontrada para esse problema foi a multiplicação de clock.

• Sendo assim, os processadores passaram a ter um clock interno e um clock externo

Clock Interno • Geralmente a velocidade dos processadores é medida

com base no seu clock interno, ou seja, com base na velocidade que o processador trabalha internamente.

• Por exemplo, quando dizemos que temos um Pentium II 400Mhz, estamos dizendo que em um segundo o processador gera 400 mil pulsos, sendo que em cada pulso um determinado número de informação é processada.

25/04/2012

7

Clock Externo • É a velocidade que o barramento de dados transmite

informações do processador para a memória, através da ponte norte do chipset.

Clock Interno e Externo • Hoje em dia todos os processadores possuem clock

interno e externo, o que os difere é a taxa de frequência dos dois tipos de clock.

• Exemplo: Um processador de 1,8 GHz com um fator de multiplicação de 9x, precisa diminuir sua velocidade em nove vezes para transferir os dados para a memória, ou seja, durante esse processo ele trabalha com uma frequência de 200 MHz

• Para compensar tal perda os fabricantes utilizam técnicas como uso de memória cache, transferir 2x ou 4x mais dados por ciclo de clock

25/04/2012

8

Processadores com dois ou mais núcleos

• Hoje em dia tornou-se comum encontrar processadores que utilizam as tecnologias: • Dual-core: Dois núcleos; • Triple-core: Três núcleos; • Quad-core: Quatro núcleos;

• Um processador com dois núcleos opera como se houvesse dois processadores em seu interior;

• Observação: Possuir um processados com vários núcleos não é garantia de um computador mais rápido. Existem outros fatores que influenciam na velocidade (Capacidade de memória, dispositivos de E/S etc)

Microarquiteturas de processadores • Existe diferença entre o conceito de Arquitetura e

Microarquitetura:

• Arquitetura: Refere-se ao conjunto de instruções, registros, estruturas de dados na memória, que são públicas para o programador;

• Microarquitetura: é uma referência da implantação da arquitetura do processador de silício.

25/04/2012

9

Microarquitetura Intel

Pentium II Pentuim II Xeon Pentium III Pentium III Xeon

Pentium 4 Xeon Pentium D

Microarquitetura Intel

Core2Duo Core2Quad Core2Extreme Core i 1ª geração

Core i 2ª Geração

25/04/2012

10

Microarquitetura Intel

Microarquitetura AMD

Microarquitetura K5 K6 K7 K8 (hammer)

Processadores

AMD K5 AMD K6 Athlon Athlon 64

K6-2 Athlon XP Athlon FX

K6-III Duron Athlon X2

Sempron

25/04/2012

11

Microarquitetura AMD - Continuação

Microarquitetura K10 (Barcelona) Bobcat Bulldozer

Processadores

Phenon x6 C-Series FX-4100

Phenom x4 E-Series FX-4150

Phenom x3 G-Series FX-6100

Athlon x2 Z-Series FX-6200

Athlon single-core FX-8100

Sempron LE single-core FX-8170

Cuidados com o processador • O processador necessita de alguns cuidados básicos em

sua manipulação, transporte ou quando são guardados:

• Antes de mexer com o processados, descarregue a energia estática das mãos

• Não toque diretamente, em momento algum, nos pinos • Para armazenar ou transportar um processador, insira-o

em um envelope antiestático e coloque o envelope dentro de uma caixa

• Compre o cooler indicado ao processador.

25/04/2012

12

Exercícios

1. Defina processador? 2. O que é FBS? 3. Diferencie barramento interno de externo; 4. O que é o relógio ou clock? 5. O que você entende por processadores com tecnologia multicore? 6. O que é Unidade Lógica Aritmética 7. Explique qual a utilidade da Memória Cache no processador 8. De um modo geral qual a função dos registradores? 9. Como podem ser classificados os processadores de acordo com o

número de instruções suportadas? 10. “Se eu dobrar a velocidade de processamento do meu

processador, o meu poder de processamento também dobrará”. Diga se a afirmação anterior está correta e em caso contrário, aponte quais são os fatores que podem interferir nela.