Departamento de Cincia da ComputaoArquitetura de Processadores Digitais

Assembly

Tipos de Arquiteturas (RISC e CISC)

Tipos de computadores

Assembly

Difcil de aprender?

Difcil de debugar ou manter?

Consome mais tempo?

Os compiladores eliminam a necessidade de programar em Assembly?

Os computadores j so rpidos?

Melhor usar algoritmos mais rpidos?

No porttil!

Assembly

VantagensRapidezEspaoCapacidadeConhecimento

ArquiteturaHardware tem evoludo rpido

Velocidade dos processadoresTecnologia de processamento (pipelining,

superescalar, processamento paralelo)Aumento da largura da palavra (de 32 para 64

bits)Capacidade de armazenamento (caches e

registradores)

ArquiteturaNovas e poderosas linguagens de alto nvel

surgiramConceitos de programao mais sofisticados:

Buscam atender o raciocnio humano Mas, se afastam cada vez mais da simplicidade e do

primitivismo do hardware, ou seja, das instrues que a mquina entende

Consequncia: Separao acentuada entre as linguagens de alto nvel e as linguagens de mquina

ArquiteturaUm nico comando de uma linguagem de alto

nvel pode gerar muitas instrues de mquina Os compiladores so complexos Semantic gap (espao semntico)

Consequncia: fabricantes (Intel, IBM, DEC, AMD) tomaram algumas medidas estratgicas:

Aumentar a quantidade de instrues dos seus processadores para se aproximar da linguagem de alto nvel

Objetivo: Diminuir o gap semntico

CISCCComplex IInstruction SSet CComputersCapazes de executar centenas de instrues complexas

diferentes (famlia x86)Microprogramao

conjunto de cdigos de instrues so gravados no processador

as instrues, j em baixo nvel, so quebradas em diversas instrues mais prximas do hardware (as instrues contidas no microcdigo do processador)

Cacterstica: conjunto grande de instrues, a maioria delas em um elevado grau de complexidade.

Caractersticas

Formato de 2 operandos mais comumUsos de modo registrador para registrador,

registrador para memria, memria para registrador

Instrues de largura varivelInstrues com mltiplos ciclos (de tamanho

varivel)Poucos registradoresRegistradores especializados

RISC Reduced Instruction Set Computer Otimizao do emprego das instrues que consomem

mais tempo de execuo

Soluo: utilizar arquiteturas simples

Resultado da pesquisa de vrios indivduos IBM 801, John Cocke Stanford, Hennessy MIPS Berkley, Patterson RISC-1 e RISC-2 -- SPARC

CaractersticasConjunto pequeno de instrues baixo nvel de

complexidade.No h micro-programao, as instrues so

executadas diretamente pelo hardware Conjunto simples de instrues que levam a mesma

quantidade de tempo para serem executadasUso intenso de pipelining A maioria dos microprocessadores modernos so RISCs

DEC Alpha, SPARC, MIPS, e PowerPC O tipo de microprocessador mais largamente usado em desktops,

o x86, mais CISC do que RISC, embora chips mais novos traduzam instrues x86 baseadas em arquitetura CISC em formas baseadas em arquitetura RISC mais simples, utilizando prioridade de execuo.

ConsequnciasMenor quantidade de transistores no chipReduo da complexidade do decodificador de

instrues, reduzindo o tempo de decodificaoMenor quantidade de bits no campo de cdigo

de operao da instruo, reduzindo o tamanho dos programas

VAX: 300 instrues com larguras de 4 a 57 bytes SPARC: 65 instrues com 32 bits

ConsequnciasComo sobra espao no chip mais

registradoresUso de registradores na passagem de

rotinas e funes reduzindo o tempo gasto Lembrando que estas so as funes que

gastam mais tempo em alto nvel; Se usarmos acesso memria, o programa

fica mais lento.Pipelining Paralelismo

Para que o objetivo de completar uma instruo a cada ciclo seja atingido, utiliza-se pipelining em larga escala

Pipelining

Instrues load/store, desvio e operaes aritmticas

Menor quantidade de modos de endereamento

Registradores para armazenar parmetros e variveis em chamada de rotinas e funesCISC usam memria

Execuo otimizada da chamada de funes

Simplifica o processamento de cada instruo e torna este item mais eficazMaioria das instrues realizada em um ciclo

Menor quantidade de instrues que as mquinas CISC

ConsideraesCaracterstica

Em relao ao CISC ...

Processadores CISC e RISC

8163232Quantidade de registradores

1-122-5744Largura de cada instruo

112241Modos de endereamento

23530318394Quant. de instrues

Intel 486VAX11/ 780

RS/6000MIPS R4000

CISCRISCCaractersticas

O ComputadorO 1 computador tinha Processador, Entrada e SadaJohn Von Neumann adicionou a memria

Serve para guardar dados e instrues Torna o processo mais rpido e eficiente.

entrada sada

Memria Principal ou Primria

Processador

Memria secundria

Dentro do PC

Processador

CPU ou UCPUnidade Cental de Processamento

Caminho de dados e Processamento

Memria

DRAM (Dynamic Random Access Memory) Guardam as instrues e dados do programa RAM -> acesso aleario e, portanto, mais rpido

Memria Cache Buffer para DRAM (dento do processador) SRAM (Static Random Access Memory) Mais rpida, menos densa, mais cara

Memria secundria (HD, CD, etc.)Memria ROM

Tipos de Computadores

Computadores pessoais (desktop) Forma mais conhecida e de baixo custo; Bom desempenho para um nico usurio; 30 anos.

Servidores Antigos Mainframes; Grandes cargas de trabalhos e Caros.

Tipos de Computadores

Computadores Embutidos Computador dentro de outro dispositivo;

Execuo de uma aplicao determinada;

Desempenho mnimo e limitaes rgidas;

Minimiza custo e potncia;

O crescimento do nmero de computadores embutidos bem maior que os dos desktops.

ITRON o SO mais popular do mundomais popular do mundo

Computadores Embutidos

Sistemas Embarcados

Desafio

Processamento

Consumo Calor

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