M dulo 01 introdu o
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 26

Módulo 01: Introdução PowerPoint PPT Presentation


  • 67 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Módulo 01: Introdução. Claudionor N. Coelho Jr. Arquitetura vs. Organização. Arquitetura: atributos do computador visíveis ao programador Conjunto de instruções, número de bits utilizados para representação de dados, mecanismos de E/S, técnicas de endereçamento.

Download Presentation

Módulo 01: Introdução

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


M dulo 01 introdu o

Módulo 01: Introdução

Claudionor N. Coelho Jr.

ARQUITETURA DE COMPUTADORES

DEPT. DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO - UFMG


Arquitetura vs organiza o

Arquitetura vs. Organização

  • Arquitetura: atributos do computador visíveis ao programador

    • Conjunto de instruções, número de bits utilizados para representação de dados, mecanismos de E/S, técnicas de endereçamento.

    • e.g. Existe uma instrução de multiplicação?

  • Organização: como atributos são implementados

    • Sinais de controle, interfaces, tecnologia de memória.

    • e.g., a instrução de multiplicação é implementada por um hardware dedicado ou por repetição de soma?


Arquitetura vs organiza o1

Arquitetura vs. Organização

  • Arquitetura básica do x86 da Intel compartilha mesma arquitetura básica

  • Família IBM 370 compartilha mesma arquitetura básica

  • Migração dos Mac’s de 680x0 para Power PC teve fase de transição de emulação de código 680x0 em hardware e software

  • Arquitetura única provê compatibilidade de código

  • Organização difere em cada implementação


M quina de von neumann 1945

Máquina de von Neumann (1945)

Unidade Lógica e

Artimética

Entrada

/

Saída

Memória

Principal

Unidade de Controle

de Programa


M quina de von neumann 19451

Máquina de von Neumann (1945)

  • Componentes especializados para executar operações aritméticas (A)

  • Execução das operações na sequência apropriada por de um componente de controle central (C)

  • Qualquer dispositivo destinado a execução de longas e complicadas sequências de operações deve ter uma memória considerável (M)

  • O dispositivo deve possuir elementos para transferir informações de A para seus componentes específicos C e M

  • O dispositivo deve possuir elementos para transferir de seus elementos específicos C e M para A


O que este curso

O que é este curso?

  • Entender as técnicas de projeto, arquitetura das máquinas correntes, fatores da tecnologia, métodos de avaliação que vão determinar a estrutura da próxima geração de computadores

Paralelismo

Tecnologia

(IC)

Linguagens de

Programação

Aplicações

Projeto da

Interface

Arquitetura de Computadores:

• Projeto do conjunto de instruções

• Organização

• Hardware

Sistemas

Operacionais

História

Medidas e avaliação


Exemplo

Exemplo


Material do curso

Material do curso

  • Livro texto e papers

  • Listas de exercícios

  • Implementação de RTL a implementação lógica do uRISC

  • Especificação a nível de RTL de um processador moderno

  • Projeto de final de curso, envolvendo um tópico avançado


Refer ncia e programa o

Referência e Programação

Hennessy and Patterson, Computer Architecture: A Quantitative Approach, 3rd Ed., Morgan Kaufman, 2003.

  • Introdução à arquitetura de computadores (Capítulo 1)

  • Conjunto de instruções (Capítulo 2)

  • Pipelining e paralelismo de instruções (Apêndice A e Capítulo 3, 4)

  • Hierarquia do sistema de memória (Capítulo 5)

  • Multiprocessadores (Capítulo 6)

  • Entrada/Saída (Capítulo 7)

  • Tecnologia de interconexão e redes (Capítulo 8)

  • Arquiteturas de processadores (Power PC, ARM, i64, Pentium, Sparc, MIPS, VAX, IBM 360/370, processadores vetoriais)

  • Aritmética de computadores (Apêndice H)

  • Tópicos avançados


Livros de refer ncia complementar

Livros de referência complementar

  • Patterson and Hennessy, Computer Organization and Design: the Hardware/Software Interface, 2nd edition, Morgan Kaufmann, 1998.

  • Flynn, Michael, Computer Architecture: Pipelined and Parallel Processor Design, Jones and Bartlett, 1995.

  • Stallings, William, Arquitetura e Organização de Computadores, 5a. edição, 2002.


T picos a serem estudados

Tópicos a serem estudados

I/O e armazenamento

Discos, WORM, Fitas

RAID

Tecnologia emergentes

Interleaving

Protocolos de barramento

DRAM

Coerência,

Bandwidth,

Latência

Hierarquia

de memória

Cache L2

Cache L1

Endereçamento,

Proteção,

Tratamento de exceção

VLSI

Arquitetura a nível de instrução

Pipelining and paralelismo

a nível de instrução

Pipelining, resolução de hazards,

superscalar, reordenamento,

predição, especulação


T picos a serem estudados1

Tópicos a serem estudados

Memória

compartilhada,

Troca de mensagens,

P

M

P

M

P

M

P

M

° ° °

Interfaces de redes

S

rede de interconexão

switch entre processador

e memória

Topologias,

roteamento,

bandwith,

latência,

reliability

Multiprocessadores,

redes e interconexão


T picos avan ados embedded systems mobile systems

Computadores vs. comunicadores inteligentes

Alta performance vs. baixa potência

I/O de tempo real

Dispositivos portáteis de armazenamento (PCMCIA)

Baterias inteligentes

Técnicas de SW e HW para conservação de energia

Tópicos avançadosEmbedded Systems / Mobile Systems


T picos avan ados arquiteturas reconfigur veis

Interconexão

Tópicos avançadosArquiteturas Reconfiguráveis

  • Permitem customizar processador para aplicações dedicadas para maximizar performance

    • Possível com uso de dispositivos reconfiguráveis (FPGAs)

    • exemplos: processador de imagens, decodificador de mpeg, dma’s reconfiguráveis, ASIPs (Application Specific Instruction Processors)

Unidades

de processamento

Estado local

Input/Output


Arquitetura de computadores

Arquitetura de Computadores

  • Desktop

  • Servidoras

  • Sistemas embutidos


Metodologia de projeto de arquiteturas de computadores

Metodologia de projeto de arquiteturas de computadores

Avanços

tecnológicos


Metodologia de projeto de arquiteturas de computadores1

Metodologia de projeto de arquiteturas de computadores

Avaliação de sistemas

existentes em busca

de gargalos

Benchmarks

Avanços

tecnológicos


Metodologia de projeto de arquiteturas de computadores2

Metodologia de projeto de arquiteturas de computadores

Avaliação de sistemas

existentes em busca

de gargalos

Benchmarks

Avanços

tecnológicos

Workloads

Simulação de novos

projetos e organizações


Metodologia de projeto de arquiteturas de computadores3

Metodologia de projeto de arquiteturas de computadores

Avaliação de sistemas

existentes em busca

de gargalos

Complexidade

do sistema

Benchmarks

Implementação

da

próxima geração

Avanços

tecnológicos

Workloads

Simulação de novos

projetos e organizações


Metodologia de projeto de arquiteturas de computadores id ia b sica

Metodologia de projeto de arquiteturas de computadores (Idéia básica)

  • Regra número 1: Nada vem de graça

  • Regra número 2: Uma nova arquitetura ou uma nova idéia só é implementada após um estudo da sua viabilidade

  • Regra número 3: Nem sempre o melhor e o mais bem desenvolvido vai ganhar o mercado

    • Microsoft Windows vs. Mac OS + OS2

    • 68000 vs. x86

    • Qualquer implementação nova tenta diminuir sua dependência com a sorte o máximo o possível (isso é um esforço multi-disciplinar)


Evolu o tecnol gica

Evolução Tecnológica

AnoComponenteArmazen.LinguagensO/S

54Tubescore (8 ms)

58Transistor (10µs)Fortran

60Algol, CobolBatch

64Hybrid (1µs)thin filmsLisp, APL, Basic

66IC (100ns)(200ns)PL1, Simula,C

67Multiprog.

71LSI (10ns)1k DRAMO.O.V.M.

73 (8-bit µP)

75(16-bit µP)4k DRAM

78VLSI (10ns)16k DRAMRedes

8064k DRAM

84(32-bit µP)256k DRAMADA

87ULSI1M DRAM

89GAs4M DRAMC++

92(64-bit µP)16M DRAMFortran90

Gerações

Evoluções

Paralelismo


M dulo 01 introdu o

Hoje

  • Processadores com via de dados de 128 bits

  • Espaço de endereçamento: <16 Gbytes

  • Redes de 1Gigabit wired / 55 Mbps wireless

  • Sistemas Operacionais: UNIX, PalmOS, Windows

  • Linguagens de programação: C++, Java


Evolu o tecnol gica perspectiva da intel

Evolução TecnológicaPerspectiva da Intel


Evolu o tecnol gica moore law

Evolução TecnológicaMoore Law


Projeto de novas arquiteturas

Projeto de Novas Arquiteturas

  • Área de aplicação

    • Propósito específico (e.g., DSP) / propósito genérico

    • Científico (intenso em FP) / Comercial (Mainframe)

    • Computação embutida

  • Nível de compatibilidade de Software

    • Compatibilidade de código objeto/binário (custo HW vs. SW, x86)

    • Linguagem de máquina (modificações no código objeto/binário são possíveis no projeto da arquitetura)

    • Linguagens de programação (por que não?)


Projeto de novas arquiteturas1

Projeto de Novas Arquiteturas

  • Requisitos do sistema operacional

    • Tamanho do espaço de endereçamento (Address Space)

    • Gerenciamento de memória e proteção

    • Trocas de contexto

    • Interrupções e Traps

  • Padrões: inovação vs. competição

    • Ponto flutuante (IEEE 754)

    • Barramentos de I/O (PCI, SCSI, PCMCIA)

    • Sistemas operacionais (UNIX, PalmOS, Windows)

    • Redes (Ethernet, Infiniband)

    • Sistemas operacionais / Linguagens de programação ...


  • Login