organizaÇÃo de computadores simone markenson rio de janeiro, maio de 2011
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
SIMONE MARKENSON
Rio de Janeiro, maio de 2011
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PROCEDIMENTOS DE INICIALIZAÇÃO
CICLO DE INSTRUÇÕES
INTERRUPÇÕES
PIPELINE
EXEMPLOS
CONTEÚDO DA AULA
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Procedimento de bootstrap
1. Energia2. Registradores inicializados3. Executa instrução em CS:IP BIOS
POST4. BIOS SETUP
Carga do S.O.
COMO TUDO COMEÇA?
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Buscar os operandos
Decodificar operação
Buscar uma instrução na memória
1
2
3 Reiniciar o ciclo
Guardar o resultado (se for o caso)
Executar a operação4
5
6
ParadaInícioBusca da próxima instrução
Executainstrução
Ciclo de busca Ciclo de execução
PROCESSADOR E AS INSTRUÇÕES
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CONTROLE
Busca, interpretação e controle de execução das instruções
• Unidade de controle • Registrador de instruções (IR)• Decodificador de instruções • Contador de instruções (PC)• Reg. End. Memória (REM)• Reg. Dados Memória (RDM)
FUNÇÕES DO PROCESSADOR
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CONTROLE
Busca, interpretação e controle de execução das instruções
• Unidade de controle • Registrador de instruções (IR)• Decodificador de instruções • Contador de instruções (PC)• Reg. End. Memória (REM)• Reg. Dados Memória (RDM)
PROCESSAMENTO
Operações aritméticas, operações lógicas, movimento de dados, desvios e operações de entrada ou saída
• UAL (ALU) • Acumulador (ACC)• Registradores de dados• Registrador de estado (PSW)
FUNÇÕES DO PROCESSADOR
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INTERRUPÇÕES
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PIPELINE
Imagine uma linha de montagem de veículos:1. Montar chassis CARRO1 1h2. Colocar motor e pneus CARRO1 1h3. Prender carroceria CARRO1 1h4. Realizar acabamento CARRO1 1h
A cada 4h sai um carro pronto
Mas se...Montar chassis CARRO 4 1hColocar motor e pneus CARRO3 1hPrender carroceria CARRO2 1hRealizar acabamento CARRO1 1h
A cada 1h sai um carro pronto
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PIPELINE
Imagine uma linha de montagem de veículos:1. Montar chassis CARRO1 1h2. Colocar motor e pneus CARRO1 1h3. Prender carroceria CARRO1 1h4. Realizar acabamento CARRO1 1h
A cada 4h sai um carro pronto
Mas...1. Montar chassis CARRO 4 1h2. Colocar motor e pneus CARRO3 1h3. Prender carroceria CARRO2 1h4. Realizar acabamento CARRO1 1h
A cada 1h sai um carro pronto (depois do primeiro)
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PIPELINE
primeira instrução
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EXEMPLO
Considerando um processador com pipeline de 5 níveis calcule quantos ciclos serão necessários para a execução de 9 instruções, considerando que cada estágio do pipe utiliza um ciclo de processamento. Compare com a mesma execução sem pipeline.
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EXEMPLO
Considerando um processador com pipeline de 5 níveis calcule quantos ciclos serão necessários para a execução de 9 instruções, considerando que cada estágio do pipe utiliza um ciclo de processamento. Compare com a mesma execução sem pipeline.
Sem pipeline:Tempo de cada instrução: 5 ciclosTotal = 9 x 5 ciclos = 45 ciclos
Com pipeline: primeira instrução : 5 ciclosdemais: 8 x 1 ciclo = 8 ciclosTotal: 5 + 8 = 13 ciclos
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1) Intel® Core™ i7-990X processor Extreme Edition3.46 GHz core speed Up to 3.73 GHz with Intel® Turbo Boost Technology 12 MB Intel® Smart Cache 32nm manufacturing process technology6 cores and 12 processing threads with Intel® Hyper-Threading Technology3 Channels DDR3 1066 MHz memory (http://ark.intel.com/Product.aspx?id=52585)
NOVIDADES E EXEMPLOS
2) A Apple utiliza o A4, que recentemente foi substituído pelo A5, no iPad 2. Apresenta a integração dos processamentos de instruções e de vídeo em um único processador. Ele é dual-core e promete uma performance até DUAS vezes mais rápida do que o seu antecessor em uso comum e NOVE vezes mais rápido em processamento gráfico(http://www.techzine.com.br/arquivo/ipad-2-anunciado/)
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3) A briga pelos processadores da plataforma dos smartphones será acirrada. A ARM entra com tudo e lança o Cortex de dois núcleos, que irá atender aos aparelhos Optimus 3D, da LG, e o Galaxy S II, da Samsung. (http://www.arm.com/markets/mobile/smartphones.php)
NOVIDADES E EXEMPLOS
4) Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) acreditam que os processadores feitos com grafeno podem atingir a frequência de 1 THz.Para se ter uma ideia, os chips atuais chegam a, no máximo, 5 GHz.(http://info.abril.com.br/noticias/tecnologia-pessoal/chip-de-grafeno-pode-chegar-a-1-thz-diz-mit-29032009-4.shl)
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REGISTRO DE FREQUÊNCIA
1. São funções da unidade de controle e da unidade lógico aritmética, respectivamente:
a) operações lógicas e operações matemáticas b) operações matemáticas e decodificação de instruções c) busca e decodificação de instruções d) busca de instruções e operações matemáticas 2. Interrupções são:a) tratadas em parte pelo processador e em parte pelo sistema operacional b) provocadas pelo sistema operacional c) tratada somente pelo processador d) tratadas pelo sistema operacional