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Arquitectura de Computadores II
Paulo MarquesDepartamento de Eng. InformáticaUniversidade de [email protected]
2004
/200
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1. Tendências Actuais em no Desenho de Hardware
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Evolução na Performance dos Processadores
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Gordon E. Moore,Co-Fundador da Intel
em 1968
Lei de Moore
Apenas quatro anos após o circuito integrado ter sido inventado, Moore disse que: “O número de transístores que a industria irá
colocar num circuito integrado duplicará todos os anos.”
A lei neste momento diz que são todos os 18 meses!
A performance está directamente relacionada com o número de transístores num integrado (mas não só!)
Infelizmente, as outras partes dos computadores (discos, memória e o BUS), não acompanham esta evolução.
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Tendências – Tipos de Computadores
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Tendências – Tipos de ISA
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Diferentes Mercados = Diferentes Ênfases
Desktop Computing Relação Preço/Performance Baixa latência de resposta + Performance Gráfica Multimédia
Server Market Menor ênfase no custo Ênfase na Disponibilidade (tolerância a falhas) e
Escalabilidade Throughput
Embedded Systems Baixo consumo de energia Custo baixo ( CPUs limitados / Memória limitada) Real-time (...muitas vezes)
[e está-se a assistir à mudança para a computação móvel... !!]
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Existem muitos outros mercados...
ESA's comet chaser Rosetta
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Grandes Problemas...
Não é possível continuar a aumentar o clock-rate à taxa actual Aumento do clock-rate à custa do aumento das fases do
pipeline Problemas de aquecimento/consumo ( Erros mais
frequentes)
ILP (Instruction Level Parallelism) limitado Em geral consegue-se ocupar 3/4 unidades funcionais no
máximo...
Enorme discrepância entre a velocidade do processador e o resto da arquitectura do computador Largura de banda necessária com a memória / placa gráfica Largura de banda necessária com o bus de periféricos
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Uma “perspectiva” humana...
Characteristic Scaled to Human Time
CPU frequency 2GHzProcessor Cycle Time 0.5 ns 1 sL2 cache access 10 ns 20 sMemory access 80 ns 160 s (2.6 mins)Thread context switch 5000 ns (5us) 10000 s (2.7 hours)Disk access 8000000 ns (8ms) 16000000 s (185 days)Process quantum 100000000 ns (100ms) 200000000 s (6.3 years)
In blue ►Things improving very fastIn orange ►Things improving to a degreeIn red ►Things not really improving
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The “Access Time Gap”
1ns 1GHz
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Que novos tipos de processadores (desktop/server)?
Processadores multi-core (e.g. IBM POWER5)
Processadores com Simultaneous Multithreading (e.g. Intel Xeon 3GHz)
Múltiplos processadores(e.g. Dual AMD Opteron)
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Problema dos BUSES
Processador 3 GHz
Memória DDR 400MHz
BUS PCI 133 MB/s @ 33MHz
Disco SATA/ATA150 150 MB/s (interface)
Gigabit Ethernet 120 MB/s
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Quais as tendências actuais?
BUS: HyperTransport: > 6.4GB/sec por canal (HT2: 22.4GB/s) PCI-Express: 250 MB/s por dispositivo (norma série)
Armazenamento de Massa SATA: 150MB/s, serial, point-to-point Serial Attached SCSI (SAS): 300MB/s, serial, point-to-point
Periféricos “lentos” USB 2.0: 480 Mbps [USB1.1:
12Mbps] Firewire IEEE 1394/iLink: 800 Mbps [1394a: 400
Mbps] ... Wireless USB (WUSB)?
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O que determina o custo dos processadores?
Curva de aprendizagem Yield
... R&D
... Processo de Fabrico
... Volume de Mercado
... Competição
Pentium 4 waffer
Die
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Processo de Fabrico
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Curva de Preços de Processadores Intel
17
Curva de preços de DRAM
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Diferença entre “custo” e “preço final”
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Material para ler
Computer Architecture: A Quantitative Approach Capítulo 1
1.1, 1.2, 1.4
