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

CEFET-PE Arquitetura e redes de Computadores

Processadores Intel e AMD

Prof. Remy Eskinazi


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


Resumo Evolução Intel X AMD8088 / 8086

80286

80386

80486

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 IV Duron

Semprom


Evolução X86

Nome Data Transistores

• 8086 1978 29K– Processador de 16-bit. Base para o IBM PC & DOS– Limitado a 1MB de espaço de endereçamento. DOS disponibiliza ao usuário

apenas 640K

• 80286 1982 134K– Modo de endereçamento mais complexo, mas não muito útil– Base para IBM PC-AT e Windows

• 386 1985 275K– Extensão para 32 bits. Adicionado um novo tipo de endereçamento – Capaz de rodar Unix (modos Real, Protegido)


Evolução X86

• Nome Data Transistores

• 486 1989 1.9M• Pentium 1993 3.1M• Pentium II/MMX 1997 4.5M

– Adicionada uma coleção especial de instruções para operar em vetores de 64-bit de dados inteiros de 1, 2, ou 4 bytes

• PentiumPro 1995 6.5M– Adionadas as instruções de mov condicional

– Grande mudança na microarquitetura

• Preempção de tarefas (saltos)


Evolução X86

• Nome Data Transistores

• Pentium III 1999 8.2M– Adicionadas instruções “streaming SIMD” para operar sobre vetores de

128-bits de dados inteiro ou ponto flutuante de 1, 2 ou 4 bytes

• Pentium 4 2001 42M– Adicionados formatos de 8-bytes e 144 novas instruções para o modo

streaming SIMD


Evolução AMD

1975

1979

8080A 8086

1982

286

1991

Am386

1993

Am486

1995

AMD-K5™

1997

AMD-K6®

1999

AMD Athlon™

2002

Transistores 5k 29k 134k 275k 1.200k 3.500k 9.300k 22.000k 37.000k

AMD Athlon XP™

2003

0.80um 0.35um 0.25um 0.18um 0.13um

0.13um -> 0.09um

10um

100.000k Transistores

2004

+

2005


Evolução AMD

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

am386 am486

+

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Arquitetura Interna de Microprocessador


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

– 8088 - mesma arquitetura, barramento externo de 8 bits

8086 - primeiro microprocessador de 16 bits da Intel


Características da Arquitetura 8086







15 8 7 0AX AH AL acumuladorBX BH BL baseCX CH CL contadorDX DH DL dado

SP ponteiro para pilhaBP ponteiro baseSI índice fonteDI índice destino

IP apontador de instruçõesFLAGS flags

CS segmento de códigoDS segmento de dadosSS segmento de pilhaES segmento extra

Dados

Endereços

Segmento


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 220-1 ou seja, 1M de memória endereçável;

– Endereços são representados por 5 dígitos hexadecimais; de 00000 - 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




Segmentação de memória no 8086

li ne

ar a

ddre

sse

s

one segment


Geração de endereço físico


Geração de endereço físico

• Registrador de segmento * 16 + offset

Physical Address (20 Bits)

Adder

Segment Register (16 bits) 0 0 0 0

Offset Value (16 bits)


Organização de memória

Bloco Dados

01 Área de memória para o usuário (64 Kb)










11 Memória de Vídeo

12 Memória de Vídeo

13 Área de Extensão da ROM

14 Área de Extensão da ROM

15 ROM-BIOS do sistema

16 ROM-BIOS do sistema e ROM-BASIC


Microprocessador Intel 80286– 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 (92 + 15 = 107 instr. básicas)– Co-processador: 80287– Sem cache– Memória virtual segmentada (apenas no modo protegido)– Maior parte dos programas desenvolvidos para modo Real


Microprocessador Intel 80386– 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• 107 + 44 = 153 instruções básicas

– Endereço físico ou virtual (64 TByte)• Memória virtual segmentada (sempre) e paginada (opcional), ambas

apenas no modo protegido


Microprocessador Intel 8038615 8 7 0

EAX AH ALEBX BH BLECX CH CLEDX DH DL

ESPEBPESIEDI

EIPEF

CSDSSSESFSGS

1631acumuladorbasecontadordado

ponteiro para pilhaponteiro baseíndice fonteíndice destino

apontador de instruçõesflags

segmento de códigosegmento de dadossegmento de pilhasegmento extrasegmento extrasegmento extra


Microprocessador Intel 80386

Conceito do Memória Virtual

processador

memória virtual

mapeador

memória física

endereçovirtual

endereçofísico

grande espaço de endereçamento

pequeno espaço de endereçamento

endereço gerado pelas instruções sendo executadas

mapeamento por hardware


Microprocessador Intel 80386Questões 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)


Microprocessador Intel 80386Dinâmica 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)


Microprocessador Intel 80386Memória Virtual Segmentada: (Segmentação => Converte endereços lógicos em endereços lineares)

0(globaloulocal)segm

315 31 04

Seletor de tabela(Global ou Local)

Registrador de segmento Deslocamento

031Tabela de descritores

Descritorde segmento(8 bytes)

Endereço base(32 bits)

(32 bits)

Endereço linear

+

GDTR ou LDTR

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)


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


Memória virtual paginada

PDE(32bits)

031Endereço linear

22 21 12 11

Diretório Página Deslocamento

Diretório de Páginas(PD)

PTE(32 bits)

Tabela de Páginas(PT)

CR3031

Endereço físico

12 11

DeslocamentoEndereço de page frame

...

(Paginação => Converte endereços lineares em endereços físicos)

Tabelas

(1024 x 32)

(PT)...


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



• outras características

– Co-processador: 80387 (67 + 7 -1 = 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



• 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 (151 + 6 = 157 instruções básicas)– Endereço físico ou virtual

• Memória virtual segmentada• e paginada (opcional)

– Co-processador: 80487 (para 80486SX) integrado no 80486DX

– Com cache de 8 KByte FPU


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 (157 + 5 = 162 instr. básicas)

• FPU: coprocessador aritmético integrado

• Cache de 16 KByte (2 x 8 KByte)



• 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



BIU

Cache Instr.

ALU

FPU

Registradores

Buffer deinstruções

barramentos de 64 bitsexternos e internos

caches separadasdados e instr.

8 KB cada

bus interfaceunit

2 pipelines paralelosde 5 estágiospara inteiros

ALU

Cache Dados

BTB

reg.stack

+

÷U-pipe

V-pipe

FPU-pipe

com circuitosdedicadospara soma,divisão emultiplicação


Microprocessador Intel Pentium Pro (P6)

• Re-estruturação do Pentium (P5)– Mesmas características de 80386 (mem. virtual) e do

Pentium (largura de dados de 64 bits)– FPU– cache de 16 KByte (2 x 8 KByte)

• 5 instruções extras (162 + 5 = 167 instr. básicas)• Operação super-escalar• 14 unidades internas• Execução fora de sequência• Execução especulativa


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)


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


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)


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


Intel Pentium 4

• Instruções SSE2 (Streaming SIMD Extensions 2) - 144 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


Intel Pentium 4 - Diagrama Resumido


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)


Comparativo entre Processadores Intel e AMD

• Intel foi isoladamente a líder em fabricação de CPUs até início dos anos 90– Até a fabricação do 80286 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


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


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


Resumo Processadores CeleronModelo Nome-

código Baseado no Cache

L1Cache

L2Tecnolo

gia Barramento

ExternoSoquete

Celeron SEPP Convington

Pentium II com

núcleo Deschutes

32KB - 0.25µm 66MHz Slot 1

Celeron A Mendocino

Pentium II com

núcleo Deschutes

32KB 128KB 0.25µm 66MHz Slot 1

Celeron PPGA Mendocino

Pentium II com

núcleo Deschutes

32KB 128KB 0.25µm 66MHz Soquete 370

Celeron Coppermine

Coppermine

Pentium III com

núcleo Coppermine

32KB 128KB 0.18µm 66MHz / 100MHz

Soquete 370

Celeron Tualatin

Tualatin Pentium III com

núcleo Tualatin


Celeron Willamette

Willamette

Pentium 4 com

núcleo Willamette


Celeron Northwood

Northwood

Pentium 4 com

núcleo Northwood


Celeron D Prescott Pentium 4 com

núcleo Prescott

8KB 256KB 0.09µm 533MHz Soquete 478 / Soquete 775


Resumo Processadores Celeron D

Processador Clock Interno Clock Externo Cache L2 Soquete Hyper-Threading

350 3,2 GHz 533 MHz 256 KB 478 ou 775 Não

345 3,06 GHz 533 MHz 256 KB 478 ou 775 Não

340 2,93 GHz 533 MHz 256 KB 478 ou 775 Não

335 2,80 GHz 533 MHz 256 KB 478 ou 775 Não

330 2,66 GHz 533 MHz 256 KB 478 ou 775 Não

325 2,53 GHz 533 MHz 256 KB 478 ou 775 Não


Resumo Processadores Sempron

Processador Clock Interno Clock Externo Cache L1 Cache L2 Soquete

Sempron 2200+ 1,50 GHz 333 MHz 128 KB 256 KB 462





Sempron 2800+ 2 GHz 333 MHz 128 KB 256 KB 462

Sempron 3000+ 2 GHz 333 MHz 128 KB 512 KB 462


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


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



•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.



•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.



•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.



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.


AMD Athlon 64


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


AMD Athlon 64

1975

1979

8080A 8086

1982

286

1991

Am386

1993

Am486

1995

AMD-K5™

1997

AMD-K6®

1999

AMD Athlon™

2002

Transistores 5k 29k 134k 275k 1.200k 3.500k 9.300k 22.000k 37.000k

AMD Athlon XP™

2003

0.80um 0.35um 0.25um 0.18um 0.13um

0.13um -> 0.09um

10um

100.000k Transistores

2004

+

2005


AMD Athlon 64

UCP‘NorthBridge’

L1/L2 L3

‘SouthBridge’

USB

E/ISA

Bus E / ISA

Bus PCI

REDE

LAN

Bu

s S

CS

I

AdaptadorSCSI

SuperI/O

InterfaceGráfica

ROMBIOS

RA

M

PCI

I/O

PCMCIAInterface

Som

CD-ROM

CD-ROM

HD

HD

Scaner

Floppy

Mouse

RA

M

AG

P

COMLPT


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)


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 scalarand vector operations

– 16x8, 8x16 way vectorMMX operations

– SSE1 already added with AMD Athlon MP

RAX

63

GGPPRR

xx8877

079

31

AHEAX AL

0715In x86

MMX0SSSSEE

127 0

MMX7

EAX

EIP

Added by AMD64

EDI

XMM8MMX8

MMX15

R8

R15


32-bit32-bit

Um Processador AMD64 pode rodar sistemas operacionais de 32 ou 64 bits

STARTSTARTSTARTSTART

BOOT UPBOOT UPUsing 32 bit BIOSUsing 32 bit BIOS

BOOT UPBOOT UPUsing 32 bit BIOSUsing 32 bit BIOS

LookLookat OSat OSLookLookat OSat OSLoad 32 bit OSLoad 32 bit OSLoad 32 bit OSLoad 32 bit OS

Run 32 bitRun 32 bitApplicationsApplicationsRun 32 bitRun 32 bit

ApplicationsApplications

Load 64 bit OSLoad 64 bit OSLoad 64 bit OSLoad 64 bit OS64-bit64-bit

Run 32 & 64Run 32 & 64bit appsbit apps

Run 32 & 64Run 32 & 64bit appsbit apps

OS for x64-based Systems32-bit and 64-bit on a single platform


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


Arquitetura do sistema com AMD64

Sistema típico

CPUCPUCPUCPU

North Bridge

North Bridge

SouthBridge

SouthBridge

PCIIDE, FDC,USB, Etc.

DDR

Sistema AMD64

CPUCPUAMD64AMD64

CPUCPUAMD64AMD64

PCI Bridge -Túnel HT

PCI Bridge -Túnel HT

I/OHub

I/OHub

IDE, FDC,USB, Etc.

DDR

PCI-X

PCI Express

PCI

PCIBridge

PCIBridge

PCI-X

PCI Express


Processadores AMD64 de dois núcleosDiferenças 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


Processadores AMD64 de dois núcleosDiferenças na fabricação e compatibilidade de socket e placa


Fluxo de Dados em um AMD64 CPU

1MB

L2 Cache

1MB

L2 Cache

AMD64CPU

L1

Data

Cach

eL1

In

st.

Cach

e

MemoryController

DRAMController

CrossbarSwitch

64

-bit

s w

ide

Bussing Unit

Processor CoreCache, Load/Store &

Bussing UnitIntegrated North Bridge

Load/StoreUnit

Syste

m R

eq

uest

Qu

eu

e (S

RQ

)

HyperTransport Technology BUS

144-b

it w

ide

DR

AM

in

terf

ace

FP UnitExecution UnitFetch Scan Align

12

8-b

its w

ide


Arquitetura Interna

MemoryController

DRAMController

CrossbarSwitch

Syste

m R

eq

uest

Qu

eu

e (S

RQ

)

HyperTransport Technology BUS

144-b

it w

ide

DR

AM

in

terf

ace

1MB

L2 Cache

1MB

L2 Cache

AMD64CPU

L1 D

ata

Cach

eL1 I

nst.

Cach

e

64

-bit

s w

ide

Bussing Unit Load/StoreUnit


12

8-b

its w

ide

1MB

L2 Cache

1MB

L2 Cache

AMD64CPU

L1 D

ata

Cach

eL1 I

nst.

Cach

e

64

-bit

s w

ide

Bussing Unit Load/StoreUnit


12

8-b

its w

ide




• Barramento de sistema Hyper Transport

• Cool’n’quiet para modelos acima do Sempron 2800+


• Acesso à memória em 64 bits

• Computação do dia-a-dia

Processadores AMD Sempron




• Barramento de sistema Hyper Transport

• Cool’n’quiet - Gerenciamento avançado de energia


• Excelente custo/benefício

• AMD Athlon 64 FX:

• Campeão em aplicações single thread

• Jogos

Processadores AMD Athlon 64


• Dois núcleos AMD64 (Dual Core)



• Barramento de sistema Hyper Transport de 2.0GHz

• Cool’n’quiet - Gerenciamento avançado de energia


• Acesso à memória em 128 bits

• Alto desempenho multi-tarefa

Processadores AMD Athlon 64 X2


• Para servidores com 1, 2, 4 ou 8 processadores



• 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


Funcionamento de servidor Dual Alta demanda - controlador de memória no chipset


Funcionamento de servidor Dual Alta demanda – arquitetura AMD64


Típico sistema multiprocessado

SouthBridge

SouthBridge


PCI-XPCI-XBridge

PCI-XBridge

North Bridge

North Bridge

ProcessorProcessorProcessorProcessor




PCI-XPCI-XBridge

PCI-XBridge

PCI-XPCI-XBridge

PCI-XBridge

DDR

DDR

MemoryExpander

MemoryExpander

MemoryExpander

MemoryExpander

PCI-XBridge

PCI-XBridge

PCI-X

I/OHub

I/OHub


AMDAMDOpteronOpteron




AMDAMDOpteron™Opteron™

AMDAMDOpteron™Opteron™



PCI-XBridge

PCI-XBridge

PCI-X

OtherBridge

OtherBridge

OtherI/O

DDR

DDR

DDR

DDR

Sistema AMD Opteron™

Sistema Quad-processado Solução do problema de gargalo no chipset/FSB


I/O HubI/O HubUSBUSB

PCIPCI

PCI-E Bridge

PCI-E Bridge

PCI-E Bridge

PCI-E Bridge

PCI-E Bridge

PCI-E BridgeI/O HubI/O HubI/O HubI/O Hub

PCI-E Bridge

PCI-E BridgePCI-E Bridge

PCI-E BridgePCI-E Bridge

PCI-E Bridge

Memory Controller

Hub

Memory Controller

Hub

CPUCPU CPUCPU

Multiprocessamento com CPUs de núcleo duploNecessidade 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

HTMem.Ctrlr

SRQ

Crossbar

HTMem.Ctrlr

CPUCPU CPUCPU CPUCPU CPUCPU8 GB/S

8 GB/S 8 GB/S

8 GB/S


CPU de 16 núcleos

O futuro do MicroprocessadorMais transistores, mais núcleos, mais threads

• Mais núcleos• Núcleos especializados• Mais controladores integrados• ...


BenchMark AMD X Intel


BenchMark AMD X Intel


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


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: http://www.Intel.com

AMD Home Page: http://www.amd.com


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

Documents

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