Microprocessadores, Clock e Overclock

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TÍTULO I

Prof. CAIO FERRARI

•ADEMÁRIO DOS SANTOS SANTANA

•AURÉLIO MIGUEL SAMUEL DE A. CARRILLO

•RHAISSA VIEIRA FLEMMING

•ROGÉRIO S OLIVEIRA

•WALDEMIR FERREIRA DE MENDONÇA

Microprocessadores•Conceito

Conhecido também como CPU (Central Processing Unit) – Unidade Central deProcessamento (UCP) é a peça fundamental no funcionamento do computador

e por isso é conhecido como o cérebro da máquina. Microprocessadoresrealizam uma grande variedade de tarefas e funções como: cópia de dados,

acesso às memórias, operações lógicas, matemáticas, etc.

Montado em um minúsculo pedaço de silício, contendo milhões de transistorese outros componentes eletrônicos interligados entre si, todos esses

componentes trabalham juntos para manipular informações, podendo assimrealizar uma grande variedade de tarefas e funções como: copia de dados,

acesso a memórias, operações lógicas, matemáticas, etc.

São três as funções básicas de um processador:

Calculam operações aritméticas e faz comparações lógicas.É o responsável pelo funcionamento de todos os equipamentos e programas, pois a unidade de controle interpreta e gerencia a execução de cada instrução do programa.Gerencia na memória central (principal) além do programa submetido, os dados transferidos de um elemento ao outro da máquina, visando o seu processamento.

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Componentes ULA - A Unidade lógica Aritmetica- é a responsável por executar efetivamente as instruções dos

programas, como instruções lógicas, matemáticas, desvio etc.

UC – Unidade de Controle - é responsável pela tarefa de controle das ações a serem realizadas pelo computador, comandando todos os outros componentes.

Registradores - são pequenas memórias velozes que armazenam comandos ou valores que são utilizados no controle e processamento de cada instrução. Os registradores mais importantes são:

- Contador de Programa (PC) – Sinaliza para a próxima instrução a ser executada;-Registrador de Instrução (IR) – Registra a execução da instrução;

- MMU (Memory Management Unit) é um dispositivo de hardware que transforma endereços virtuais em endereços físicos e administra a memória principal do computador.

-Unidade de ponto flutuante: nos processadores atuais são implementadas unidades de cálculo de números reais. Tais unidades são mais complexas que ULAs e trabalham com operandos maiores, com tamanhos típicos variando entre 64 e 128 bits

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ARQUITETURA CISC E RISC A arquitetura CISC (Complex Instruction Set Computer) – Computador com um Conjunto Completo de Instruções - apresenta uma

maior complexidade naquilo que se refere às instruções nela contidas, são capazes de executar várias instruções complexas diferentes ao mesmo tempo e por isso são muito versáteis, porém com muitas instruções que não são utilizadas frequentemente pelo processador .Por isso, ao invés da vitória de uma das duas tecnologias, atualmente vemos processadores híbridos, que são essencialmente processadores CISC, mas incorporam muitos recursos encontrados nos processadores RISC (ou vice-versa).

RISC (Reduced Instruction Set Computer) - Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções. Caracteriza por sua extrutura

simples dinâmica, objetiva e de grande velocidade trabalhando com um conjunto de instruções simples e curta consegue alcançar boa performance, é responsável por grande parte dos sistemas de grande porte mundial. Justamente por isso, os chips baseados nesta arquitetura são mais simples e muito mais baratos. Outra vantagem dos processadores RISC, é que, por terem um menor número de circuitos internos, são mais baratos e produz menos calor e podem trabalhar a freqüências mais altas.

Essa arquitetura é utilizada normalmente em workstations, rodando normalmente sob o Unix e utilizados em processamento científico

e grandes bases de dados e aplicações que exijam proteção absoluta dos dados e processamento real-time. Os chips RISC podem ser fisicamente menores que os CISC pr terem menos transistores sua fabricação é mais barata e produz menos

calor.

Exemplo de chips Risc: Intel i860, i960, Digial Alpha 21064, HPPA-RISC, MIPPS, Sun Sparc Pc(Macintosh) etc. Nos chips atuais, que são na verdade misturas das duas arquiteturas vemos processadores híbridos, que são essencialmente

processadores CISC, mas incorporam muitos recursos encontrados nos processadores RISC (ou vice-versa).

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Evolução dos Microprocessadores

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• O primeiro microchip comercial foi lançado pela Intel em 1971 e chamava-se 4004. Como o nome sugere, ele era um processador que manipulava palavras de apenas 4 bits (embora já trabalhasse com instruções de 8 bits). Ele era composto por pouco mais de 2000 transístores e operava a apenas 740 kHz.

• Em 1972 surgiu o Intel 8008, o primeiro processador de 8 bits e, em 1974, foi lançado o Intel 8080, antecessor do 8088, que foi o processador usado nos primeiros PCs. Em 1977 a AMD passou a vender um clone do 8080, inaugurando a disputa Intel x AMD, que continua até os dias de hoje.

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O 4004 lançado em 1971 e posteriomente o 8008 em 1972 da Intel.

• O microprocessador 8080, lançado em 1974 foi o primeiro a ser utilizado em um computador pessoal, operava com 8 bits de memória dentro de um único chip, mas o que se tornou realmente popular foi o Intel 8088, lançado em 1979 e incorporado a um PC IBM.O 8088 evoluiu para o 80286, depois para o 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III e Pentium 4, Celeron, Xeon, Itanium, Core, Core Duo, Quad... Todos estes microprocessadores foram produzidos pela Intel e são melhorias do design básico do 8088. Isso falando só de Intel. Seu principal concorrente, a AMD, evoluiu paralelamente, com o 286A, o 386, 486, 586, K5, K6-3, Athlon, Duron, Sempron, Athlon MX, AMD64, Phenom e Turion.

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•Microprocessador 8080

•Microprocessador 8088

O avanço seguinte mais significativo nos microprocessadores veio em 1982 com o aparecimento do Intel 80286, a 16 bits. O i286, como ficou conhecido, permitia 1GB de memória virtual endereçável e tinha 130.00 transístores. Trabalhava a velocidades entre os 8 MHz e os 12 MHz, e aumentava em seis vezes a potência do 8086. Endereçava até 16 MB de memoria física, continha um barramento de endereços de 24 bits e um de dados de 16 bits.

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Em 1993, a Intel lança o Pentium, o primeiro chip a incorporar uma arquitectura superescalar, na qual o seu desenho de pipeline duplo permitia a execução de duas instruções simultâneas. A sucessão do Pentium continua então com o desenvolvimento de muitos outros modelos que criaram a então evolução.

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Com o avanço dos processadores trabalhando cada vez mais rápido com sua capacidade chegando aos nano segundos (bilionésima parte do segundo) alguns problemas começam a surgir, limitações físicas de semicondutores baseados em microeletrônica haviam se tornado uma preocupação principal, pois geravam aquecimentos significativos comprometendo a performance do equipamento. O surgimento dos processadores multicore, tornou-se necessário principalmente devido a missão cada vez mais difícil de resfriar processadores singlecore.

Nos anos de 1998, 1999 e 2001 com o lançamento dos processadores Pentium II ,III e Pentium 4 respectivamente, e com os processadores K6 de 1996 e K7 de 1997 e Athlon da concorrente AMD, a capacidade desses processadores que levavam em conta apenas a frequência revelaram se limitadores. Surge então, a partir daí, uma nova maneira de pensar em processamento com o processador dual core que chega ao mercado em 2006.

Vale destacar, que não houve necessariamente um aumento de velocidade no fluxo de trabalho, mas sim uma divisão de tarefas, a qual influenciou diretamente no desempenho do processo em si.

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Alguns processadores domésticos com múltiplos núcleos

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•Athlon X2, Phenom X2/X4,Turion 64 X2 (para notebooks)•Core Duo,Core 2 Duo/Quad,Core i7

A DIFERENÇA ENTRE OS PROCESSADORES QUE A INTEL LANÇOU NOS ÚLTIMOS ANOS.

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A LEI DE MOORE• Em 1965, Gordon Moore (co-fundador da Intel) publicou um artigo constatando

que a miniaturização vinha permitindo dobrar o número de transistores em circuitos integrados a cada ano (enquanto o custo permanecia constante), uma tendência que deveria se manter por pelo menos mais 10 anos. Em 1975 , ele atualizou a previsão, deduzindo que o número passaria a dobrar a cada 18 meses, cunhando a célebre lei de Moore.

• A previsão de Moore não levava em consideração o desempenho, somente o número de transistores em processadores, módulos de memórias e outros circuitos. Entretanto, ambos tem tido resultados significativos, já que mais transistores significam mais unidades de processamento, mais cores, mais memória cache e assim por diante. Observa se também novas técnicas de fabricação que permitem aumentar o clock, o que resulta em mais instruções por ciclo e mais ciclos por segundo.

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O CLOCKConceito

• Clock é a quantitade de ciclos que uma unidade processadora é capaz de realizar durante um tempo obdecendo uma determinada sincronia na realização de uma atividade, ou seja é a freqüência com que o processador consegue executar as tarefas, sendo assim quanto maior a freqüência(o clock), menor será o tempo de execução e mais rápido será o processador.

• O funcionamento de todos os periféricos, da placa de vídeo ao disco rígido é coordenado pelo clock, que os faz trabalharem simultaneamente e sem engasgos.

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O clock externo do processador• Mais conhecido em português como barramento externo, é o caminho do processador

com o chipset da placa mãe. estes são os responsáveis pela interligação e comunicação dos dispositivos em um computador.

O clock interno do processador usa uma multiplicação do clock externo. Ou seja, suponha

que um determinado processador tenha clock externo de 100 MHz. Como o seu fabricante indica que esse chip trabalha à 1,6 GHz (clock interno de 1,6 GHz), seu clock externo é multiplicado por 16: 100 x 16 = 1600 MHz ou 1,6 GHZ

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OVERCLOCK• É uma técnica usada para forçar um componente do computador a trabalhar em uma

frequência superior ao especificado pelo fabricante, visando melhorar o desempenho do hardware. Pode ser efetuado através de software, pelo BIOS ou através de mudança física no hardware (solda ou jumper).

Funciona alterando os parâmetros de taxas de transferência de dados que são os valores

do multiplicador CPU e a velocidade do FSB (Front Side Bus) da placa mãe e voltagem.

Esse procedimento deve ser feito levando em consideração o uso de um cooler de qualidade e uma pasta térmica especial que é utilizada na superfície do processador, para que assegurem uma temperatura ideal ao funcionamento do processador operando com freqüências superiores.

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Existem hoje métodos eficazes para soluções de refrigeração como ventiladores poderosos, dissipadores de calor, refrigeração à água (watercooler). É preciso levar em consideração que quanto maior o valor do overcloking será necessária mais refrigeração.

Embora o overclocking possa ser aplicado basicamente a quatro componentes

de hardware(processador, placa-mãe, memória e placa de vídeo) o processador é sem dúvida o item que mais sofre overvclock, porém, sem uma placa mãe sem o mínimo de qualidade o overclok pode não valer a pena. Os fabricantes mais confiáveis são os seguintes: Asus, Abit, Gigabyte, MSI,Soltek e Soyo.

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BENEFÍCIOS

Embora os riscos ocorridos com a prática do overcloking sejam possíveis e evidentes, o utilizador conseguindo técnicas excelentes de resfriamento consegue explorar com melhor performance e menor riscos de danos ao equipamento.

Com um um ganho em velocidade e sem despesas adicionais o overcloking se torna interessante especialmente para gamers e entusiastas por dar maior desempenho em jogos, edição de vídeos e desempenho de velocidades em tarefas de forma geral.

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Uma técnica perigosa As desvantagens são principalmente aquelas relativas à estrutura do hardware. Operar

em níveis muito mais altos do que aqueles recomendados pelos desenvolvedores pode • Diminuir a vida útil de componentes • O Aumento da velocidade de clock/tensão resulta num maior consumo de energia. • O Windows XP pode ficar estável com o overclock, porém se for reinstalado poderão

ocorrer erros de leitura de arquivos, também poderá ocorrer erros durante a instalação de atualizações do OS.

• Em relação à temperatura, ela não irá só elevar a temperatura do processador, mas também do gabinete e consequentemente de todos os componentes internos.

• Ao fazer um overclock em algum componente, você estará perdendo automaticamente a garantia do mesmo.

• Há também um risco de incêndio, caso os componentes não estejam devidamente arrefecidos.

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