Hardware Avançado

Hardware Avançado
Laércio Vasconcelos
Rio Branco, mar/2007
www.laercio.com.br

Avanços recentes em
Processadores
Chipsets
Memórias
Discos rígidos

Microeletrônica
Um processador moderno é formado por
mais de 100 milhões de microscópicos
transistores.
Exemplo: Pentium 4 de 3.0 GHz
125 milhões de transistores com 0,09
micron
1 micron = 0,001 mm

O trabalho dos transistores
Os transistores formam os circuitos
eletrônicos que realizam as operações
lógicas e aritméticas, armazenamento e
transporte de dados
(ELETRÔNICA DIGITAL)

Corte transversal de um transistor
Atualmente (2006) a Intel usa tecnologia de
fabricação com 0,065 micron, a AMD faz seus
processadores com transistores de 0,09 micron.

Interior de um processador
O Pentium 4 (Prescott):
125 milhões de
transistores.

Waffer

Waffer maior = custo menor
Diâmetro do Waffer
3,75 cm (1968)
5 cm
7,5 cm
10 cm
12,5 cm
15 cm
20 cm
30 cm (2003)

Uma fábrica de chips
4 andares: filtros de ar
1 andar = SALA LIMPA
2 andares = tubulações e
fiação

Evolução dos processadores
(1971-2000)

Pentium 4
Pentium 4 Willamette:
0,18 micron, 42.000 transistores
1.4 GHz a 2.0 GHz, cache L2 = 256 kB
Pentium 4 Northwood
0,13 micron, 75.000.000 transistores
1.6 GHz a 2.8 GHz, cache L2 = 512 kB
Pentium 4 HT (Hyper-Threading) Northwood:
0,13 micron, 80.000.000 transistores
2.4 GHz a 3.2 GHz, cache L2 = 512 kB
Pentium 4 HT Prescott:
0,09 micron, 125.000.000 transistores
2.4 GHz a 3.8 GHz, cache L2 = 1 MB ou 2 MB

Processador Pentium 4 – Socket 478

Processador Pentium 4 – Socket 775

Processador Pentium 4 – Socket 775

Socket 775

Inédito: Novo processador, velho soquete
Soquete do 386 diferente do soquete do 286
Soquete do 486 diferente do soquete do 386
Soquete do Pentium diferente do soquete do 486
Soquete do Pentium II diferente do soquete do Pentium
Soquete do Pentium III = Soquete do Pentium II
Soquete do Pentium 4 diferente do soquete do Pentium III
Mas o soquete do sucessor do Pentium 4 (Intel Core 2 Duo)
é o mesmo do Pentium 4 (Soquete 775) !!!

Primeiro Pentium 4 (2000): Socket 423

Pentium 4 “definitivo”: Socket 478 (2001-
2005)

Final da era do Pentium 4: Socket 775
Interior Igual ao do
Pentium 4
Exterior diferente,
igual ao do sucessor
do Pentium 4.
Conseqüência
importante: Placas de
Pentium 4 com o
novo soquete
poderiam suportar o
novo processador
(Core 2 Duo)

Processador Athlon XP
Athlon
Duron
Athlon XP
Sempron
Socket A ou Socket 462
(2000-2005)

Athlon 64 = Athlon XP + instruções
de 64 bits
100 milhões de transistores
Tecnologia: 0,13 micron
64 bits
Executa programas de 32 bits
normalmente. É um Athlon XP com 32 bits
adicionais.

Athlon 64

Caches L1 e L2
Cache L2:
Pentium 4 = 512 kB, 1 MB, 2 MB
Athlon XP = 256 kB, 512 kB
Athlon 64: 512 kB, 1M, 2M
Cache L1:
Pentium 4: 8 kB + 12k micro-ops
Athlon XP: 128 kB

Exemplo: Core 2 Duo
Cache L2:
2 MB ou 4 MB

Exemplo: Athlon 64 X2
Cache L2:
2 x 512 kB ou
2 x 1 MB

Duron, Sempron e Celeron
Versões simplificadas do Athlon e do
Pentium 4
Diferença principal: Cache L2 Menor:
Duron: 64 kB (Athlon XP = 256 kB)
Sempron: 256 kB e clock menor
Celeron: 128 kB (Pentium 4 = 512 kB)

Próximas gerações
2003: 90 nm
2005: 65 nm
2007: 45 nm
2009: 30 nm – 15 a 20 GHz
2011: 22 nm
2013: 16 nm

Já existem transistores de 15 nm
Intel Developer Forum, fev/2003

Hyper-Threading Technology
O Pentium 4 HT opera como se fossem
dois processadores Pentium 4 dentro de
um só chip.
2.40C; 2.60C; 2.80C
3.0; 3.06; 3.2 GHz
Pentium Extreme Edition
(DUAL + HT)

Como funciona o HT
Recebe dois fluxos de instruções (Threads) e os identifica. As instruções dos
dois fluxos são sempre independentes e podem ser executadas em paralelo.
Aumenta o grau de paralelismo sem adicionar complexidade ao processador.

HT no Gerenciador de tarefas
No Windows 2000, 2003 e XP,
ao pressionarmos Control-Alt-
Del é apresentado o
Gerenciador de Tarefas.
Clicando em Desempenho
vemos um gráfico de utilização
do processador ao longo do
tempo. Quando o processador
está muito ocupado, executando
muitos programas ao mesmo
tempo, o gráfico se aproxima de
100%. Em períodos de
ociosidade, o gráfico fica abaixo
de 10%.

HT no Gerenciador de tarefas
Quando usamos o Gerenciador de
tarefas em um computador com um
processador Pentium 4 HT, são
mostrados dois gráficos de
desempenho. Isto mostra que o
sistema “enxerga” este processador
como sendo dois processadores
independentes.

FSB: Front Side Bus
Clock interno: velocidade de execução de
instruções
Clock externo: velocidade de acesso ao
exterior do processador (ex: memória)
- também chamado de FSB ou System
Bus

FSB: Front Side Bus

FSB na verdade liga processador –
chipset - memória

Ex: Pentium 4 2.40C

FSB do Pentium 4 e Athlon XP
Athlon XP: 266 MHz
Athlon XP: 333 MHz
Athlon XP: 400 MHz
Athlon 64: 400 MHz
Pentium 4: 400 MHz
Pentium 4: 533 MHz
Pentium 4: 800 MHz
Pentium Extreme Edition: 1066 MHz

Aquecimento
Em 1995 os processadores dissipavam
entre 10 e 20 watts
Em 1999, cerca de 30 watts
Em 2003, de 50 a 70 watts!!!
Atualmente: 60 a 130 watts !!!!!!!!!!!!!!!!

É preciso usar coolers maiores!

Consumo de energia em um
PC moderno
Processador: 60-130 watts
Chipset: 10 – 20 watts
Gravador de CDs: 20-30 watts
Placa 3D: 30 – 100 watts
Disco rígido: 10-15 watts
Mais consumo = mais aquecimento

Para evitar o aquecimento
Usar gabinete maior (midi torre)
Gabinete com duto lateral
Usar ventilador adicional no gabinete
Organizar cabos flat
Espaçar os componentes quentes

Duto lateral

Chipset

Chipset
Ponte Norte:
Controla o tráfego de dados entre o
processador, a memória e o slot da placa de
vídeo (AGP ou PCI Express x16). O vídeo
onboard, quando presente, está na porte norte
Ponte Sul:
Controla o barramento PCI. Nele ficam também
as interfaces USB e IDE. Também inclui som
onboard, modem onboard e rede onboard.

Diagrama de uma placa de
CPU

Intel
VIA
Nvidia
ATI
Principais fabricantes de
chipsets
SiS

SDRAM e DDR

SDRAM e DDR
SDRAM usa DIMM/168
DDR usa DIMM/184
SDRAM opera com 66, 100 e 133 MHz
DDR opera com 200, 266, 333 e 400 MHz

Tipos de DDR
DDR200 ou PC1600
DDR266 ou PC2100
DDR333 ou PC2700
DDR400 ou PC3200
Cada módulo tem uma etiqueta que indica
a capacidade e a velocidade

Confusão no clock da DDR
DDR = Double Data Rate, ou
Taxa de dados dupla.
Em cada ciclo, a DDR acessa dois dados,
ao invés de um.
DDR200 opera com 100 MHz x2
DDR266 opera com 133 MHz x2
DDR333 opera com 166 MHz x2
DDR400 opera com 200 MHz x2

Memória “single channel”

Memória “dual channel”

Placa com
duplo canal

Memória “dual channel”

Memória “dual channel”

Duplo canal
Encontrado nas modernas placas para
processadores Pentium 4 / Athlon 64 (Soq
939/AM2)
Chipsets Intel 865, 875 e superiores
Novos chipsets para Pentium 4 também
ofereceu duplo canal.
Recomendável para quem precisa de
velocidades elevadas (acima de 2 GHz).

Idéia básica do duplo canal
Pentium 4 com FSB de 800 MHz precisa
de memória com 64 bits e 800 MHz
Memória mais veloz: DDR400 = 64 bits,
400 MHz
Duas DDR400 juntas formam 128 bits a
400 MHz = 64 bits a 800 MHz

Athlon 64: Socket 754 x Socket 939
Você encontrará processadores Athlon 64 com dois tipos de soquetes:
Socket 754 e Socket 939. Uma das principais diferenças é que os modelos de 754
pinos operam com memórias de 64 bits, enquanto os de 939 pinos operam com
memórias de 128 bits.
Socket 754 Socket 939

Athlon 64
com
Socket
754

Athlon 64
com
Socket
939

Athlon 64
com
Socket
754

Athlon
64 com
Socket
939

Memórias nos próximos anos
Utilizarão Duplo canal.
Placas de baixo custo poderão continuar
com canal simples, mas existem modelos
baratos com dual channel também.
Utilizarão memórias DDR2 e DDR3.

Memórias DDR (Double Data Rate)
DDR vai até 400 (200 MHz x 2)
DDR2:
DDR2/400
DDR2/533
DDR2/667
DDR2/800

Discos rígidos Serial ATA

Cabos SATA

Conectores e cabos SATA

Velocidades do SATA
Geração I: 150 MB/s
Geração II: 300 MB/s (2004)
Geração III: 600 MB/s (2007)
Substituirá aos poucos o Parallel ATA

Vantagens do SATA
Taxa de transferência maior (150 MB/s,
contra 133 MB/s do IDE comum (PATA))
Native Command Queuing (NCQ), um
recurso antes disponível somente nos
discos SCSI