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Arquitetura de Computadores Parte II - Histórico.

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Apresentação em tema: "Arquitetura de Computadores Parte II - Histórico."— Transcrição da apresentação:

1 Arquitetura de Computadores Parte II - Histórico

2 Família Intel P5 e P6

3 Arquitetura de Computadores Arquitetura refere-se aos atributos de um sistema que são visíveis para o programador. Exemplos de atributos: 1.Conjunto de instruções 2.Como é feita a representação de dados (números, caracteres) 3.Mecanismos de entrada e saída 4.Formas de endereçamento da memória 5.Registradores (número e tipos)

4 Organização X Arquitetura Questão para o arquiteto do sistema Vale a pena ter uma instrução que faça multiplicação? Questão p/ o projetista da microarquitetura (o que é visto em organização): Como vou implementar a multiplicação (vários passos, pipeline,..) O conceito de arquitetura foi introduzido pelo IBM/360 (1964). A IBM tinha duas máquinas principais: 7094: mastigador de números voltado para aplicações científicas que usava aritmética binária e trabalhava com dados de 36 bits; 1401: processador de E/S voltado para aplicações comerciais que usava aritmética decimal e trabalhava com dados de tamanho variável.

5 Em 1964 a IBM lançou o 360 ou a família 360. Um conjunto de computadores com preço e características diferentes mas que tem a mesma arquitetura (assembly, representação de dados, etc.). Entre elas variavam: O número de portas de E/S Capacidade de memória Velocidade Custos (certamente) –O sistema operacional era idêntico –As máquinas visavam aplicações científicas e comerciais –Os modelos mais sofisticados tinham um conjunto completo de instruções; as mais sofisticadas, apenas executavam um sub- conjunto (a migração era possível entre as máquinas simples para as sofisticadas) –Estas máquinas não eram compatíveis com os modelos antigos (7094 e 1401). –Modelos 30, 40, 50, 65 e 75. A DEC segue o exemplo e lança sua família (PDP-8).

6 Exemplo conhecido de arquitetura Arquitetura do 86 (início com o 8086 em 1978): segue o 8088, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II, Pentium III e Pentium IV De um processador para outro foram introduzidas novas instruções (Pentium executa todos programas do 8086, mas o inverso não é verdade) Família 86

7 Cálculo de tempo de CPU Tempo de respostaTempo de resposta: o tempo completo para terminar a execução de um programa –Em muitas aplicações, o que determina o tempo de resposta é o tempo gasto com E/S Tempo de CPUTempo de CPU: tempo do programa na CPU (não considerando E/S) –O tempo de CPU inclui o tempo com o usuário e o tempo com o Sistema Operacional (S.O.); Tempo de CPU com usuárioTempo de CPU com usuário: tempo que a CPU gasta no programa propriamente (não considerando S.0.)(consideramos este tempo nos próximos slides).

8 Equações para cálculo de tempo de CPU Tempo de CPU= (número de clocks para executar o programa)*(Período do clock) Ou Tempo de CPU= IC*CPI*(período do clock) onde IC (instruction count) é o número total de instruções do programa e CPI é o número de clocks por instrução. Em muitas máquinas o número de clocks por instrução difere de instrução para instrução!! –Neste caso pode-se utilizar um valor médio determinado na execução de um ou mais programas testes. clocks p/ instrução = CPI = (número de clocks da exec.) T /IC T onde (número de clocks da exec.) T é o numero total de clocks gastos na execução dos programas testes; IC T é o número total de instruções dos programas testes.

9 Algumas vezes conhecemos o CPI para classes de instruções. Assim considere –CPI i = número médio de clocks para a instrução da classe i; –IC i = o número de instruções da classe i presentes no programa. O tempo de execução será: Tempo de CPU = IC i * CPI i ) * (período do clock)

10 Obs.: Período do ClockPeríodo do Clock depende –da tecnologia (se o computador é construído com tecnologia mais moderna (transistores menores), os tempos de atraso dos blocos são menores é pode ser mais rápido); –da microarquitetura e organização do computador (vimos duas possíveis implementações para MIPs, com um clock e com pipeline. Nesse caso, com mesmo valores de atrasos em blocos obtemos um clock de 27,5ns e 10ns); –Da arquitetura pois a microarquitetura depende da arquitetura (conjunto de instruções, número de registradores, etc.).

11 mesma tecnologia pipeline: 10 estágios pipeline: 20 estágios

12 O aumento do desempenho é muito maior do que o aumento do clock. A cada 18 meses dobra a velocidade (lei de Moore)

13 Glossário SPEC Int - medida usada para avaliar o desempenho dos equipamentos em operações com números inteiros, as mais utilizadas pelos aplicativos convencionais. Substitui o antigo IPS ou MIPS. SPEC, SPECint, SPECfp e SPECrate são marcas registradas da Standar Performance Evaluation Corporation. Para mais informações sobre os testes de desempenho da SPEC, visite


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