Pipeline

Na década de 70 surge uma nova técnica chamada pipeline, onde a execução das instruções é dividida em várias fases consecutivas e o processador é organizado em estágios correspondentes para execução dessas instruções.

.Pipeline é uma técnica de implementação de processadores que permite a sobreposição temporal de diversas fases de execução de instruções.

.Em outras palavras, é uma técnica de projecto onde o hardware processa mais de uma instrução de cada vez sem esperar que uma instrução termine antes de começar a outra.

 Processo sem aplicação do pipeline numa lavandaria

 Processo com aplicação do pipeline numa lavandaria

Cálculo do tempo das instruções com pipeline 

 

Pipeline 

 

Em suma, o pipeline melhora o desempenho por meio do aumento do throughput das instruções, ou seja, aumento o número de instruções executadas na unidade de tempo, e não pela diminuição do tempo de execução de uma instrução individual.

.Speedup ideal é o número de estágios no pipeline.

.Throughput (ou taxa de transferência) é a quantidade de dados transferidos de um lugar a outro, ou a quantidade de dados processados em um determinado espaço de tempo.

.Speedup potencial = número de estágios do pipeline.

CPU-Instruções

Instruções de Máquina

A operação de uma UCP é determinada pelas instruções que ela executa, conhecidas como instruções de máquina. A colecção das diferentes instruções que a UCP é capaz de executar é conhecida como o conjunto de instruções do processador, o qual pode variar de um fabricante para outro e mesmo de um modelo para outro de processador.

CISC

CISC (sigla para Complex Instruction Set Computer, ou, em uma tradução literal, "Computador com um Conjunto Complexo de Instruções"): é uma linha de arquitetura de processadores capaz de executar centenas de instruções complexas diferentes sendo, assim, extremamente versátil. Exemplos de processadores CISC são os 386 e os 486 da Intel.

RISC

Reduced Instruction Set Computer ou Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções (RISC), é uma linha de arquitetura de processadores que favorece um conjunto simples e pequeno de instruções que levam aproximadamente a mesma quantidade de tempo para serem executadas.

Formato das Instruções

Cada instrução consiste num grupo de bits que pode ser dividido em duas partes:
• a primeira parte indica o que é a instrução e como será executada, sendo constituída de um só campo;
• a segunda parte refere-se ao(s) dado(s) que será(ão) manipulado(s) na operação, podendo ser constituída por mais de um campo.

Tamanho das instruções

A definição dos códigos de operação do conjunto de instruções de um processador pode ser feita por duas maneiras:
• instruções com C.Op. de tamanho fixo;
• instruções com C.Op. de tamanho variável.

Tipos de instruções

.Instruções aritméticas

.Instruções lógicas (ou booleanas)

.Instruções de memória

.Instruções de E/S

.Instruções de teste

.Instruções de desvio

Ciclo de Intruções 

CPU - Central Processing Unit

CPU

 

O processador é responsável pela actividade fim do sistema, isto é,computar, calcular, processar.Um processador tem, por propósito, realizar operações com dados. Os elementos que exercem a função controle:

-Unidade de Controle

-Descodificador de Instrução

-Registador de Instrução

-Contador de Instrução

-Relógio

-Registador de Endereços
da Memória

-Registador de Dados da Memória.

 

 

 

 

ALU

A ULA (“ALU”) é o dispositivo do processador que efectivamente executa as operações matemáticas com os dados.Ela é composta por dispositivos lógicos digitais simples, capazes de armazenar bits e efectuar operações simples de lógica booleana. Os dados são fornecidos à ULA em registadores e uma vez processados eles são armazenados novamente em registadores.

Fig. 2 - ALU

UC

A UC é o dispositivo mais complexo do processador.
Ele possui a lógica necessária para realizar a movimentação de dados e instruções “de” e “para” o processador, através dos sinais de controle que emite em instantes de tempo determinados conforme uma programação prévia.

Fig. 3 - Unidade de Controle

Registadores utilizados no CPU


Registrador de Instrução – RI (Instruction Register – IR)

Tem a função de armazenar a instrução a ser executada pela UCP.

Contador de Instrução – CI (Program Counter – PC) 

Armazena o endereço da próxima instrução a ser executada, sendo
crucial para o processo de controle e da execução dos programas.

Registrador de Dados da Memória – RDM (Memory Buffer Register MBR)

É utilizado pela UCP para a transferência de informações entre esta e o barramento de dados.

Registrador de Endereços da Memória – REM (Memory Address Register MAR)

Armazena o endereço da memória onde a informação deve ser lida ou
escrita.

Função do Relógio 

O relógio (clock) é um dispositivo gerador de pulsos cuja duração é chamada de ciclo.A quantidade de vezes em que este pulso básico se repete em um segundo define a unidade de media do relógio denominada frequência, a qual também é utilizada para definir a velocidade da UCP.

 

Processadores AMD

Sistema Desktop

Fig.1 - Processador AMD (Clique na imagem para ampliar)

Fig.2- Processadores AMD

Existem ainda outros processadores da AMD, acima mencionados na figura 2, para ver aceda ao seguinte link: AMD

Sistema LAPTOP

Fig.3- Processadores AMD (Clique na imagem para ampliar)

Fig.4 -Processadores AMD

Existem ainda outros processadores da AMD para o sistema LAPTOP, acima apresentados na figura 4, para ver aceda ao link:AMD

SERVER

Fig.5- AMD Opteron™ 6000 Series Platform( Clique para ampliar a imagem)

Fig.6 - Processadores AMD

Existem ainda outros processadores, apresentados acima na figura 6, para ver aceda ao link:AMD