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CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Processadores Intel e AMD Prof. Remy Eskinazi.

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2 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Processadores Intel e AMD Prof. Remy Eskinazi

3 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

4 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Resumo Evolução Intel X AMD 8088 / 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 IVDuron Semprom

5 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Evolução X86 NomeData Transistores K –Processador de 16-bit. Base para o IBM PC & DOS –Limitado a 1MB de espaço de endereçamento. DOS disponibiliza ao usuário apenas 640K K –Modo de endereçamento mais complexo, mas não muito útil –Base para IBM PC-AT e Windows K –Extensão para 32 bits. Adicionado um novo tipo de endereçamento –Capaz de rodar Unix (modos Real, Protegido)

6 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Evolução X86 NomeDataTransistores M Pentium M Pentium II/MMX M –Adicionada uma coleção especial de instruções para operar em vetores de 64-bit de dados inteiros de 1, 2, ou 4 bytes PentiumPro M –Adionadas as instruções de mov condicional –Grande mudança na microarquitetura Preempção de tarefas (saltos)

7 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Evolução X86 NomeDataTransistores Pentium III M –Adicionadas instruções “streaming SIMD” para operar sobre vetores de 128-bits de dados inteiro ou ponto flutuante de 1, 2 ou 4 bytes Pentium M –Adicionados formatos de 8-bytes e 144 novas instruções para o modo streaming SIMD

8 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Evolução AMD A Am Am AMD-K5™ 1997 AMD-K6 ® 1999 AMD Athlon™ 2002 Transistores 5k 29k 134k 275k 1.200k 3.500k 9.300k k k AMD Athlon XP™ um 0.35um 0.25um 0.18um 0.13um 0.13um -> 0.09um 10um k Transistores

9 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Evolução AMD am386am486 +

10 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Arquitetura Interna de Microprocessador

11 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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 – mesma arquitetura, barramento externo de 8 bits primeiro microprocessador de 16 bits da Intel

12 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Características da Arquitetura 8086

13 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Características da Arquitetura 8088

14 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Características da Arquitetura 8086

15 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Características da Arquitetura 8086 Dados Endereços Segmento

16 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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 ou seja, 1M de memória endereçável; –Endereços são representados por 5 dígitos hexadecimais; de 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

17 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Características da Arquitetura 8086

18 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Segmentação de memória no 8086 linear addresses one segment

19 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Geração de endereço físico

20 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Geração de endereço físico Registrador de segmento * 16 + offset Physical Address (20 Bits) Adder Segment Register (16 bits) 0 0 Offset Value (16 bits)

21 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Organização de memória BlocoDados 01Área de memória para o usuário (64 Kb) 02Área de memória para o usuário (128 Kb) 03Área de memória para o usuário (192 Kb) 04Área de memória para o usuário (256 Kb) 05Área de memória para o usuário (320 Kb) 06Área de memória para o usuário (384 Kb) 07Área de memória para o usuário (448 Kb) 08Área de memória para o usuário (512 Kb) 09Área de memória para o usuário (576 Kb) 10Área de memória para o usuário (640 Kb) 11Memória de Vídeo 12Memória de Vídeo 13Área de Extensão da ROM 14Área de Extensão da ROM 15ROM-BIOS do sistema 16ROM-BIOS do sistema e ROM-BASIC

22 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Microprocessador Intel –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 ( = 107 instr. básicas) –Co-processador: –Sem cache –Memória virtual segmentada (apenas no modo protegido) –Maior parte dos programas desenvolvidos para modo Real

23 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Microprocessador Intel –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 = 153 instruções básicas –Endereço físico ou virtual (64 TByte) Memória virtual segmentada (sempre) e paginada (opcional), ambas apenas no modo protegido

24 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Microprocessador Intel EAXAHAL EBX BH BL ECX CHCL EDX DHDL ESP EBP ESI EDI EIP EF CS DS SS ES FS GS 1631 acumulador base contador dado ponteiro para pilha ponteiro base índice fonte índice destino apontador de instruções flags segmento de código segmento de dados segmento de pilha segmento extra

25 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Microprocessador Intel Conceito do Memória Virtual grande espaço de endereçamento pequeno espaço de endereçamento endereço gerado pelas instruções sendo executadas mapeamento por hardware

26 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Microprocessador Intel Questões 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)

27 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Microprocessador Intel Dinâmica 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)

28 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Microprocessador Intel Memória Virtual Segmentada: (Segmentação => Converte endereços lógicos em endereços lineares) 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)

29 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

30 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Memória virtual paginada... (Paginação => Converte endereços lineares em endereços físicos) Tabelas (1024 x 32) (PT)...

31 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

32 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Microprocessador Intel outras características –Co-processador: ( = 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

33 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Microprocessador Intel 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 ( = 157 instruções básicas) –Endereço físico ou virtual Memória virtual segmentada e paginada (opcional) –Co-processador: (para 80486SX) integrado no 80486DX –Com cache de 8 KByte FPU

34 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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 ( = 162 instr. básicas) FPU: coprocessador aritmético integrado Cache de 16 KByte (2 x 8 KByte)

35 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

36 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Microprocessador Intel Pentium

37 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Microprocessador Intel Pentium Pro (P6) Re-estruturação do Pentium (P5) –Mesmas características de (mem. virtual) e do Pentium (largura de dados de 64 bits) –FPU –cache de 16 KByte (2 x 8 KByte) 5 instruções extras ( = 167 instr. básicas) Operação super-escalar 14 unidades internas Execução fora de sequência Execução especulativa

38 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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)

39 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

40 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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)

41 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

42 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Intel Pentium 4 Instruções SSE2 (Streaming SIMD Extensions 2) 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

43 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Intel Pentium 4 - Diagrama Resumido

44 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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)

45 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Comparativo entre Processadores Intel e AMD Intel foi isoladamente a líder em fabricação de CPUs até início dos anos 90 –Até a fabricação do 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

46 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

47 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

48 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Resumo Processadores Celeron Modelo Nome- código Baseado noCache L1 Cache L2 Tecnolo gia Barramento Externo Soquete Celeron SEPPConvingto n Pentium II com núcleo Deschutes 32KB-0.25µm66MHz Slot 1 Celeron AMendocino Pentium II com núcleo Deschutes 32KB128KB0.25µm66MHzSlot 1 Celeron PPGAMendocino Pentium II com núcleo Deschutes 32KB 128KB 0.25µm66MHz Soquete 370 Celeron Coppermine Coppermi ne Pentium III com núcleo Coppermine 32KB128KB0.18µm66MHz / 100MHz Soquete 370 Celeron Tualatin TualatinPentium III com núcleo Tualatin 32KB256KB0.13µm100MHzSoquete 370 Celeron Willamette Willamette Pentium 4 com núcleo Willamette 8KB 128KB 0.18µm 400MHz Soquete 478 Celeron Northwood Northwoo d Pentium 4 com núcleo Northwood 8KB 128KB 0.13µm 400MHz Soquete 478 Celeron DPrescott Pentium 4 com núcleo Prescott 8KB 256KB 0.09µm 533MHz Soquete 478 / Soquete 775

49 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Resumo Processadores Celeron D ProcessadorClock InternoClock ExternoCache L2SoqueteHyper-Threading 3503,2 GHz533 MHz256 KB478 ou 775Não 3453,06 GHz533 MHz256 KB478 ou 775Não 3402,93 GHz533 MHz256 KB478 ou 775Não 3352,80 GHz533 MHz256 KB478 ou 775Não 3302,66 GHz533 MHz256 KB478 ou 775Não 3252,53 GHz533 MHz256 KB478 ou 775Não

50 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Resumo Processadores Sempron ProcessadorClock InternoClock ExternoCache L1Cache L2Soquete Sempron ,50 GHz333 MHz128 KB256 KB462 Sempron ,58 GHz333 MHz128 KB256 KB462 Sempron ,67 GHz333 MHz128 KB256 KB462 Sempron ,70 GHz333 MHz128 KB256 KB462 Sempron ,83 GHz333 MHz128 KB256 KB462 Sempron GHz333 MHz128 KB256 KB462 Sempron GHz333 MHz128 KB512 KB462

51 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

52 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Intel Extreme Edition

53 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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 threads simultaneamente

54 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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.

55 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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.

56 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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.

57 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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.

58 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores AMD Athlon 64

59 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

60 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores AMD Athlon A Am Am AMD-K5™ 1997 AMD-K6 ® 1999 AMD Athlon™ 2002 Transistores 5k 29k 134k 275k 1.200k 3.500k 9.300k k k AMD Athlon XP™ um 0.35um 0.25um 0.18um 0.13um 0.13um -> 0.09um 10um k Transistores

61 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores AMD Athlon 64 UCP ‘North Bridge’ L1/L2 L3 ‘South Bridge’ USB E/ISA Bus E / ISA Bus PCI REDE LAN Bus SCSI Adaptador SCSI Super I/O Interface Gráfica ROM BIOS RAM PCI I/O PCMCIA Interface Som CD-ROM HD Scaner Floppy Mouse RAM AGP COM LPT

62 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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)

63 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores AMD64 Architecture Register 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 GPRGPRGPRGPR x87x87x87x AH EAX AL 0715 In x86 MMX0 SSESSESSESSE 1270 MMX7 EAX EIP Added by AMD64 EDI XMM8 MMX8 MMX15 R8 R15

64 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 32-bit Um Processador AMD64 pode rodar sistemas operacionais de 32 ou 64 bits STARTSTART BOOT UP Using 32 bit BIOS BOOT UP Using 32 bit BIOS Look at OS Look Load 32 bit OS Run 32 bit Applications Applications Load 64 bit OS 64-bit Run 32 & 64 bit apps Run 32 & 64 bit apps OS for x64-based Systems 32-bit and 64-bit on a single platform

65 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

66 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Arquitetura do sistema com AMD64 Sistema típico CPUCPU North Bridge North Bridge South Bridge South Bridge PCI IDE, FDC, USB, Etc. DDR Sistema AMD64 CPUAMD64CPUAMD64 PCI Bridge - Túnel HT PCI Bridge - Túnel HT I/O Hub I/O Hub IDE, FDC, USB, Etc. DDR PCI-X PCI Express PCI Bridge PCI Bridge PCI-X PCI Express

67 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

68 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Processadores AMD64 de dois núcleos Diferenças na fabricação e compatibilidade de socket e placa

69 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Fluxo de Dados em um AMD64 CPU 1MB L2 Cache 1MB L2 Cache AMD64 CPU L1 Data Cache L1 Inst. Cache Memory Controller DRAM Controller Crossbar Switch 64-bits wide Bussing Unit Processor Core Cache, Load/Store & Bussing Unit Integrated North Bridge Load/Store Unit System Request Queue (SRQ) HyperTransport Technology BUS 144-bit wide DRAM interface FP Unit Execution Unit Fetch Scan Align 128-bits wide

70 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Arquitetura Interna Memory Controller DRAM Controller Crossbar Switch System Request Queue (SRQ) HyperTransport Technology BUS 144-bit wide DRAM interface 1MB L2 Cache 1MB L2 Cache AMD64 CPU L1 Data Cache L1 Inst. Cache 64-bits wide Bussing Unit Load/Store Unit FP Unit Execution Unit Fetch Scan Align 128-bits wide 1MB L2 Cache 1MB L2 Cache AMD64 CPU L1 Data Cache L1 Inst. Cache 64-bits wide Bussing Unit Load/Store Unit FP Unit Execution Unit Fetch Scan Align 128-bits wide

71 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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 Proteção anti-vírus por hardware Acesso à memória em 64 bits Computação do dia-a-dia Processadores AMD Sempron

72 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

73 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

74 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

75 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Funcionamento de servidor Dual Alta demanda - controlador de mem ó ria no chipset

76 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Funcionamento de servidor Dual Alta demanda – arquitetura AMD64

77 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Típico sistema multiprocessado South Bridge South Bridge PCI IDE, FDC, USB, Etc. PCI-X Bridge PCI-X Bridge North Bridge North Bridge ProcessorProcessorProcessorProcessorProcessorProcessorProcessorProcessor PCI-X Bridge PCI-X Bridge PCI-X Bridge PCI-X Bridge DDR Memory Expander Memory Expander Memory Expander Memory Expander PCI-X Bridge PCI-X Bridge PCI-X I/O Hub I/O Hub PCI IDE, FDC, USB, Etc. AMDOpteronAMDOpteron AMDOpteronAMDOpteron AMDOpteron™AMDOpteron™ AMDOpteronAMDOpteron PCI-X Bridge PCI-X Bridge PCI-X Other Bridge Other Bridge Other I/O DDR Sistema AMD Opteron™ Sistema Quad-processado Solu ç ão do problema de gargalo no chipset/FSB

78 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores I/O Hub USB PCI PCI-E Bridge I/O Hub PCI-E Bridge Memory Controller Hub 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 HT Mem.Ctrlr SRQ Crossbar HT Mem.Ctrlr CPU 8 GB/S

79 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores CPU de 16 núcleos O futuro do Microprocessador Mais transistores, mais núcleos, mais threads Mais núcleos Núcleos especializados Mais controladores integrados...

80 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores BenchMark AMD X Intel

81 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores BenchMark AMD X Intel

82 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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

83 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores 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: AMD Home Page:

84 CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores Pesquisa: Explicar em linhas gerais, as principais diferenças entre os seguintes processadores: –Intel Pentium HT (HyperThreading ) –Intel Pentium D (Dual Core) –Intel Pentium EE (Extreme Edition) Enviar resposta para lista de discussão com subject: Nome do aluno


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