Aula 6

Data de publicação: Oct 17, 2013 10:28:38 PM

CPU (Central Processing Unit) - Unidade Central de Processamento - continuação...

Cada BUS tem um número de pistas associadas que mais não é do que a quantidade de bits que pode transportar em simultâneo (exemplo: 16 pistas permitem o transporte de 16 bit de cada vez). Quanto maior for o número de pistas mais informação o CPU consegue enviar/receber do/para o exterior.

Apesar de não estar diretamente associado ao desempenho do processsador existe um outro barramento importante sobretudo para controlar as ações em curso.

Barramento de controlo - barramento responsável por coordenar/sincronizar todo o fluxo de informação do sistema, como por exemplo, leitura e escrita na memória ou portas de E/S, atendimento de interrupções, etc.

A forma como o processador interage com o exterior está representado (de forma simplificada) no esquema seguinte:

Como se pode verificar pelo esquema, apenas os barramentos de dados e controlo são bidirecionais. O barramento de endereços tem sempre o sentido CPU --> Memória/E/S.

Apenas o CPU, pesquisa por endereços de memória ou nos dispositivos de E/S. O contrário não faz qualquer sentido, daí ser unidirecional.

Os registos internos são pequenas memórias de um determinado tamanho (hoje em dia 32bit ou 64bit) que definem o conjunto de bits com que trabalha o CPU de cada vez (por ciclo de relógio). Por outras palavras, podemos dizer que através do tamanho dos registos é possível determinar a quantidade de informação com que o CPU consegue lidar internamente por ciclo de relógio.

Os processadores a 64bit existentes hoje em dia, apenas tiram partido máximo da sua arquitetura se correrem num sistema operativo (SO) a 64bit. Se dispusermos de um SO a 32bit este processador irá trabalhar a "meio gás". Os registo internos do CPU são o tipo de memória mais rápida acessível ao processador. Estes são usados quando uma determinada informação é necessária novamente no decorrer de um instrução.

Por exemplo:

Para obter o resultado de 4x(2+3) o processador realiza primeiro a soma de 2+3 e em vez de guardar o resultado na memória RAM, fá-lo nos registos para que possa recorrer a esse valor mais rapidamente.

Esta ligação é realizada através de um BUS interno (barramento interno) que interliga os diversos componentes existentes no interior de um CPU, mas que tem a particularidade de funcionar à velocidade interna do CPU.

Existem diversos tipos de registos internos, alguns dos quais associados apenas a certos componentes do CPU como se terá oportunidade de estudar mais à frente.

Como ja se referiu o CPU é um circuito integrado (chip) que contém uma arquitetura própria para o seu funcionamento. Os números de transístores contidos no chip conferem-lhe a sua velocidade. Porém, a velocidade a que nos referimos é a velocidade de relógio interno (velocidade com que os dados são processados no interior do processador), sendo a velocidade com que os dados viajam pela motherboard assegurados pelo FSB (menor velocidade).

Devido aos processadores terem aumentado significativamente a sua velocidade de relógio interno não foi possível acompanhar esses ritmos nos barramentos exteriores ao CPU. Existem por isso, duas velocidades distintas num PC. Imaginemos um exemplo: Um processador Pentium 2,4 GHz tem uma velocidade interna de 2,4 GHz mas a motherboard funciona apenas a 266 MHZ. pelo que a velocidade de BUS é de 266 MHZ.

Desta forma. por cada ciclo da motherboard passam 9 ciclos de processador ( 9 x 266MHz = 2.4 GHz). Como vimos anteriormente o BUS terá um certo número de pistas, isto é, um certo número de bits a que opera. Para saber o número de bits que passam no BUS por segundo basta realizar o produto destes pela velocidade a que opera. Assim para um BUS que opere, a 266 MHz e uma interface de 16 bit irá transferir por unidade de tempo:

266 x 10⁶x 16 = 4256 Mb/s

ou sabendo que 16 bit = 2 Byte temos:

266 x 10⁶x 8 = 532 MB/s

Como se compreenderá a velocidade do barramento de dados é fundamental para que o processador possa movimentar mais rapidamente informação de/para interior/exterior.

A barreira de 64 bit para este tipo de barramento trouxe problemas na sincronização e hoje são empregadas técnicas diferentes para a transferência da informação entre o CPU e o exterior. Em vez de serem realizadas transferência baseadas no FSB, isto é, enviando dados em paralelo à velocidade imposta pelo barramento externo, os dados são enviados em série por barramentos dedicados que interligam os componentes ponto a ponto. Desta forma, é possível reduzir o número de bits e mesmo assim aumentar a quantidade de dados transferidos num determinado intervalo de tempo uma vez que estes passam a ser transferidos a velocidades muito mais altas, não dependendo mais da velocidade do barramento externo. Estas técnicas serão aprofundadas mais à frente (Hypertransport e Quickpath Interconnect).

EXERCÍCIO PROPOSTO

Para um FSB de 400Mhz e largura de 32bit, indique o total de dados possíveis de transferir, por unidade de tempo (em MBytes).