Principal função é executar programas armazenados na ...mikosz/capitulo2.pdf · Principal função é executar programas armazenados na memória principal. Registradores São memórias

Processadores

Principal função é executar programas armazenados na memória principal.

Registradores

São memórias pequenas de alta velocidade, usada para armazenar resultados temporários e certas informações de controle.Registradores importantes:

PC (Program Counter) aponta para a próxima instrução a ser buscada na memória para ser executada pelo processador

IR (Instruction Register) registrador que armazena a instrução que esta sendo executada.

Caminho de Dados

É parte do processador composta por um conjunto de registradores, pela ULA, e de um conjunto de barramentos que interligam seus diversos componentes.

Ciclo de busca-decodificação execução

1. Busca da próxima instrução na memória e armazenamento da instrução no registrador de instruções (IR).

2. Atualização do valor do program counter (PC), fazendo-o apontar para a instrução seguinte.

3. Determinação do tipo da instrução que está armazenada no registrador de instruções (IR).

4. Se a instrução precisar de uma palavra armazenada na memória, nesse passo deve ser determinado onde essa palavra está armazenada.

5. Busca da palavra, se necessário, e armazenamento em um dos registradores do processador.

Execução da InstruçãoRetorno ao passo 1 para iniciar a execução da instrução seguinte

Microprogramação

Wilkes 1951, introduziu a interpretação por meio de microprogramação.Computadores simples, de baixo custo, que poderiam apesar disso, executar um grande número de instruções das mais simples às mais complexas. Ex: IBM System/360.Principais vantagens:

A capacidade de corrigir no campo eventuais erros da implementação de instruções.

A oportunidade de incorporar novas instruções às máquinas existentes, a um custo muito baixo, mesmo depois de as mesmas terem sido despachadas para o cliente.Projeto estruturado que permitia o desenvolvimento, o teste e a documentação de instruções complexas de maneira muito eficiente.

RISC x CISC

RISC (Reduced Instruction Set Computer)1981, David Patterson, VLSI que não usava interpretação, RISC, RISC I e RISC II. 1984, Henessy, MIPS que gerou SPARC.Número pequeno de instruções, em torno de 50.CISC (Complex Instruction Set Computer). 200 a 300 instruções.

Princípios de Projetos RISC

Todas as instruções são diretamente Executadas pelo HWMaximizar a Taxa à qual as Instruções são executadas. MIPS (Milhões de Instruções por segundo)As Instruções precisam ser facilemente decodificadasSomente as Instruções de Load e Store devem referenciar a memóriaProjetar uma máquina com muitos registradores.

Paralelismo no Nível das Instruções

Execução em Pipeline

Desde 1959 com o IBM Stretch, Buffer de pré-buscaPipeline é dividido em estágiosEx: uma instrução 10 ns (100MIPS) 500(MIPS)

Arquiteturas Superescalares

Para que seja possível a execução em paralelo dessas instruções, não pode haver conflito pela utlização de recursos durante a execução.486 tinha um pipelinePentium 2 pipelines de 5 estágios.Pipeline u todas as instruçõesPipeline v somente instruções inteiras + uma ponto-flutuanteProcessador superescalar com 5 unidades funcionais.

Paralelismo no Nível do Processador

Computadores MatriciaisProcessadores MatriciaisProcessadores VetoriaisRegistradores vetorias

MultiprocessadoresMulticomputadores

Execução Paralelas de Instruções

SISD (Single Instruction Single Data)SIMD (Single Instruction, Multiple Data)MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data)

Memória Principal

BitsBCD (Binary Coded Decimal)Decimal 0001 1001 0100 0100Binário 000001111001100016 bits em bcd 0 a 9999Em binário 0 a 65535

Endereçode Memória

Ordenção de Bytes

Códigos Verificadores e Corretores de Erros

Bit de ParidadeDistancia de Hamming0000000000, 0000011111, 1111100000 e 1111111111

Memória Cache

Tipo de Memória e Encapsulamento

SIMM (Single Inline Memory Module)DIMM (Dual Inline Memory Module)SO-DIMM (Small Outline DIMM)

Hierarquia de Memórias

Disquetes

SCSI

RAID

RAID

Barramentos