Slide CPU e Memórias, Slides de Arquitetura Computadorizada e Organizacional

Baixe Slide CPU e Memórias e outras Slides em PDF para Arquitetura Computadorizada e Organizacional, somente na Docsity!

CPU E MEMÓRIAS

Juliana Girotto Leite

Kamily de Souza Gracia

Sobre CPU:

1. Breve histórico;

2. Principais fabricantes de CPU

atualmente;

3. Processo atual de fabricação de

CPU’s;

4. Principais componentes de uma

CPU;

5. Funcionamento de uma CPU

perante um computador pessoal;

6. Núcleos de processamento;

7. Processo de instalação de uma

CPU.

Conteúdos desta apresentação

🠀 🠀

Sobre memórias:

1. Breve histórico;

2. Principais fabricantes de memória

atualmente;

3. Processo atual de fabricação de

memórias;

4. Características de memórias;

5. Funcionamento de uma memória

perante um computador pessoal;

6. Tipos de memórias existentes;

7. Processo de instalação de

memórias.

BREVE HISTÓRICO

❖ A evolução da CPU ao longo das décadas foi marcada por diversos avanços tecnológicos.

❖ Os primeiros computadores usavam válvulas e depois transistores como componentes básicos de processamento. Nos anos 60, a IBM desenvolveu a primeira CPU baseada em circuitos integrados, que usava chips de silício para armazenar transistores. Isso tornou as CPUs muito mais eficientes e mais acessíveis. Na década de 1970, a Intel lançou o primeiro microprocessador, o Intel 4004, com capacidade de processamento de 4 bits. Logo depois, surgiram os processadores de 8 bits, como o Intel 8080, que permitiram a criação dos primeiros computadores pessoais.

❖ INTEL 4004: A CPU foi projetada por uma equipe liderada por Federico Faggin, que utilizou uma tecnologia inovadora na época chamada " Silicon Gate ", que permitiu uma maior densidade de transistores em um chip menor. Isso ajudou a tornar o Intel 4004 uma CPU altamente integrada e econômica. Embora o Intel 4004 tenha sido inicialmente concebido para cálculos simples, a arquitetura do processador permitia que ele executasse operações mais complexas, tornando-o bastante versátil para a época.

1971

INTEL 4004

4 BITS;

8 bytes de endereçamento de memória; CLOCK: 740 kHz;

INTEL 8080

8 BITS;

64 KB de endereçamento de memória; CLOCK: 2,0 MHz;

INTEL 80286

16 BITS;

16 MB de endereçamento de memória; CLOCK: 6 a 8 MHz;

INTEL 8086 e 8088

16 BITS;

1 MB de endereçamento de memória; CLOCK: 5,0 MHz;

INTEL 8008

8 BITS;

16 KB de endereçamento de memória; CLOCK: 0,8 MHz;

1974 1982

1972 1978

T

🠀 🠀

LINHA DO TEMPO DOS PROCESSADORES

Intel 8088 foi o chip utilizado no IBM PC original.

Intel PENTIUM: UNICAMP, 2009.

AMD K6: UNICAMP, 2009.

Intel 4004: UNICAMP, 2009.

Intel Core i7: GOOGLE, 2023.

A LEI DE MOORE

❖ Em 1965, Gordon Moore, um dos fundadores

da Intel, afirmou que o número de transistores

em um chip dobraria, sem custo adicional, a

cada 18 meses. Tal afirmação ficou conhecida

como a Lei de Moore, a qual foi válida durante

anos, principalmente no final da década de 90.

❖ Sempre que uma empresa lançava um

modelo de processador, o concorrente a

superava meses depois. Isso ficou muito

evidente nos anos de 1999 e 2000, quando o

Pentium III e o AMD Atlhon (K7) estavam

guerreando pelo maior clock. Por um período de

tempo, a AMD liderou a disputa, pois o Atlhon,

que trabalhava com frequências maiores do que

1 GHz, superou o Pentium III.

O fim da lei de Moore

Conforme a tecnologia dos processadores

foi progredindo, o tamanho de seus

transistores foi diminuindo de forma

significativa, o que se tornou muito difícil

aumentar o clock por limitações físicas,

principalmente pelo superaquecimento

gerado.

PRINCIPAIS FABRICANTES DE CPU ATUALMENTE

*Logos retirados do site seeklogo.com.

INTEL X AMD

⮚ Notebooks e desktops (computadores pessoais e de mesa); ⮚ Estações de trabalho e servidores; ⮚ Laptops e dispositivos móveis; ⮚ Jogos imersivos; ⮚ IoT ( Internet of Things – como dispositivos de automação residencial); ⮚ Inteligência artificial; ⮚ Redes.

A Intel ainda é a marca mais lembrada pelos consumidores, a fabricante vem apresentando evoluções interessantes para atender todos os tipos de usuários, com processadores básicos até os equipamentos topo de linha. Por sua vez, a AMD vem ganhando reconhecimento por suas entregas, com processadores mais capazes e poderosos, principalmente no segmento gamer. Além disso, durante muito tempo, os chips da AMD foram mais baratos que os equivalentes da Intel.

INTEL

AMD ⮚ Notebooks e desktops (computadores pessoais e de mesa); ⮚ Estações de trabalho e servidores; ⮚ Laptops e dispositivos móveis; ⮚ Embedded (embarcados).

PRINCIPAIS USOS

De acordo com os sites da empresa

PROCESSO ATUAL DE FABRICAÇÃO DE CPU

• MATÉRIA PRIMA: SILÍCIO

 Cristal de silício é colocado em uma espécie de haste e inserida em silício fundido submetido a uma pressão e a uma temperatura alta (300ºC);  A haste é retirada e girada ao mesmo tempo, formando um cilindro, com diâmetro de 200 e 300 mm e comprimento de 1 a 2 metros.

 O cilindro é “fatiado” e cada uma das divisões forma o wafer, sendo polida e com espessura menor que 1 mm.

 Superfície do wafer passa pelo processo de oxidação (aplicação de gases - especialmente oxigênio - e temperatura elevada) e formação da camada de dióxido de silício;

 Os wafers recebem uma camada de material fotossensível, reagindo à luz, ficando com pontos cobertos com camada fotossensível e pontos cobertos com dióxido de silício;

 A camada fotossensível é removida e o que sobra é utilizado como estrutura para a montagem dos transistores, procedimento esse que continua sendo feito a partir de aplicação de mais materiais e exposição à luz ultravioleta;

 Os wafers são "recortados" em um formato que lembra pequenos quadrados ou pastilhas. Cada unidade se transformará em um processador.

UNIDADE DE CONTROLE (UC)

• Buscar instruções na memória principal e determina seu tipo;
• Executa as instruções controlando o fluxo de dados e instruções entre as outras unidades da CPU, como a unidade aritmética e lógica (ULA) e a unidade de armazenamento em cache;
• Transfere a informação de um registrador para a memória;
• Controla os ciclos de interrupção.

Modelo geral de uma UC:

• Clock: tempo de ciclo do processador;
• Registrador de instrução: determina qual micro operação executar durante o ciclo;
• Flags: determina o estado do processador e das saídas das operações da ULA;
• Sinais de controle do barramento de controle: fornece sinais para a UC;
• Sinais de controle dentro do processador: faz os dados serem movidos de um registrador para outro e ativam as funções específicas da ULA;
• Sinais de controle para barramento de controle: controle para memória e controle para módulos de E/S.

FUNÇÕES

STALLINGS, 2010.

UNIDADE LÓGICA E ARITMÉTICA (ULA)

• Realiza operações lógicas e aritméticas sobre os dados.

FUNÇÕES

ALU é interconectada ao restante do processador. Os dados são apresentados à ALU em registradores, e os resultados de uma operação são armazenados nos registradores. Esses registradores são locais de armazenamento temporários dentro do processador, que são conectados por meio de sinais à ALU, que também pode definir flags como resultado de uma operação.

STALLINGS, 2010.

Caminho de dados de uma típica máquina de von Neumann.

STALLINGS, 2010.

Funcionamento de uma CPU perante um computador pessoal

Quando o usuário executa um aplicativo, o sistema operacional carrega o programa na memória RAM e a CPU começa a executar as instruções contidas no programa.

A CPU funciona seguindo o ciclo de busca-decodificação- execução.

Ciclo de busca : a CPU busca na memória RAM a próxima instrução a ser executada e armazena-a em seus registradores.

Ciclo de decodificação : a CPU decodifica a instrução para entender a operação a ser executada e os dados envolvidos.

Ciclo de execução : a CPU executa a operação e armazena o resultado em um registrador ou na RAM.

Clock : ritmo de operação da CPU, que define a frequência com que as instruções são processadas. Pipeline : conceito para processar várias instruções simultaneamente, dividindo o processo em várias etapas. Cache : para armazenar dados e instruções frequentemente utilizados, acelerando o processo de busca e execução.

Núcleos de processamento - CORE

• Componentes fundamentais dos processadores modernos. Eles são responsáveis por executar as instruções que compõem os programas e processar os dados que são manipulados por esses programas.
  • O núcleo do processador – ou core – é uma unidade de processamento independente conectada à (CPU). Atualmente, há modelos de chips que vão de dois até 32 núcleos. Essencialmente, um núcleo pode ser uma CPU inteira. Então, os processadores de múltiplos núcleos usam vários componentes em conjunto, permitindo dividir o processamento das tarefas e deixando as máquinas mais eficientes.

Comunidade do Hardware, 2013.