Arquitetura de Computadores:
Aula 01
Características Importantes na escolha de um novo sistema computacional: Definir qual será o foco
Desempenho
Confiabilidade
Consumo
Classes de Computadores (resumida)
Personal Computers
Mobile
Server
Clusters
Embebed
Definindo o que é arquitetura
Determinar quais são as partes importantes para um novo sistema computacional
Projetar um sistema que maximize o desempenho e a eficiência energética levando em consideração as restrições.
Hierarquia num sistema computacional:
Arquitetura e Organização
Aspectos visível ao programador e detalhes de implementação.
Função e Estrutura
Processamento de Dados
Armazenamento de Dados
Movimentação de Dados
Controle
Processador
Controladores
Memória
Controladores
História
Aspectos Históricos
Evolução da Tecnologia
Tubo do Vácuo
1951
Transistores
1965
Circuitos Integrados
1975
VLSI
1995
ULSI
2013
Evolução das Arquiteturas
Arquitetura de Von Neumann
Modelo de programa armazenado
Modelo de funcionamento por ciclo de instrução
CISC
Primeira Implementação: EDVAC
Componentes
Unidade de Controle
Memória
Unidade Lógica-Aritmética
Unidade Central de Processamento
Arquitetura de Harvad
Problema: Gargalo de Von Neummann
Objetivo: Microcontrolador trabalhar mais rápido
Barramento de Memórias separadas para dados e instruções
Início da Programação Paralela
RISC
Fatores que evoluíram os computadores
Diminuição no tamanho dos componentes
Aumento da Capacidade de Memória
Aumento na capacidade e na velocidade dos componentes de E/S
Aumento na velocidade dos processadores
Conjunto de Instruções
Parte da arquitetura que é visível ao programador
Interface entre hardware e software
, Exemplos: ARM (RISC), MIPS (RISC), PowerPC (RISC), X86 (CISC)
Projeto de Sistemas Computacionais
Aspectos de Desempenho
Lei de Moore
A capacidade dos processadores vai dobrar a cada dois anos.
Densidade dos processadores cresce de forma quadrática
Desempenho dos processadores cresce de forma linear
The power wall
Como equilibrar desempenho com consumo de energia e dissipação de calor?
Dennard Scalling
A medida que a densidade do processador aumenta, o consumo de energia diminui
Memory Gap
Diferença entre velocidade do processador e da memória (Foi isso que gerou o Gargalo de Von Neumman)