Desempenho de Aplicativos em Computadores 32/64 bits

Rodrigo Almeida dos SantosArquitetura dos Computadores

Mestrado em Computação – UFCG

almeida@dsc.ufcg.edu.br

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Agenda

Análise de Arquiteturas 32/64 bits– Evolução IA-32 (x86)– Arquitetura Itanium 2 (IA-64)

Necessidades Gerais de tecnologias 64 bits Aplicações que necessitam de 64 bits

– Windows ruma para 64 bits Análise de Performance

– Windows Server 2003– Processamento de Heuristica

Resultados Bibliografia

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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Evolução IA-32::

(1978) A família da arquitetura IA-32 foi precedida pelos processadores de 16 bits (ex: 8086)

– Possui 14 registradores de 16 bits;– 16 bits de barramento de dados;– Barramento de endereços de 20 bits (consegue endereçar

1Mb posições de memória)– Arquitetura dividida em duas unidades: Execution Unit e

Business Interface Unit ;– Introdução de segmentação na arquitetura IA-32.

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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Evolução IA-32 ::

(1982) Intel 286:– Processador de 16 bits;– Utilizava palavras de 16 bits;– Permitia o uso de um coprocessador aritmético, o

80287;– Modos de operação “Real” e “Protegido”

No modo protegido incorporava funções avançadas como acessar 16MB de memoria RAM, multitarefa e memória virtual em disco

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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Evolução IA-32 ::

(1985) Intel 386:– Utilizava palavras de 32 bits;– Capaz de acessar até 4 gigabytes de RAM– O processador também prevê um “modo virtual

8086” que permite executar aplicações desenvolvidas para processadores 8086;

– Paginação, com tamanho de página fixo de 4KB provendo método para gerenciamento de memória virtual;

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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Evolução IA-32 ::

(1989) Intel 486:– Acréscimo de um cache interno (L1) de 8KB e

coprocessador aritmético interno;– Versões de 25Mhz, 33Mhz e 40Mhz;– Recurso da multiplicação de clock: Processador

trabalha à uma velocidade maior que a velocidade da placa mãe;

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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Evolução IA-32 ::

(1993) Intel Pentium:– Introdução de um segundo pipeline de execução

(duas instruções por clock) – Dois processadores de 32 bits;

– Memória cache L1 com 16KB;– Acesso a memória com palavras de 64 bits;

(1995 - 1999) A família de processadores P6

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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Evolução::

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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::

Inicialmente chamado de Merced, em seu lançamento a Intel adotou o nome Itanium;

Suporte a paralelismo explícito em hardware. Inserção da filosofia VLIW

Técnica Prediction: Executa dois ou mais caminhos de um branch, até o momento em que um de 64 registradores de 1 bit associados com cada branch indique que o caminho é falso.

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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::

Formato das Instruções:– São empacotadas em grupos de 3 em uma

palavra de 128 bits (x86: 8 a 128 bits);– O paralelismo é determinado pelo compilador e

indicado explicitamente na própria palavra de instruções.

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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::

Há grande necessidade de uma boa sinergia com o compilador para otimizar características do IA-64, tais como branch hints, paralelismo explícito, operações de pilha, rotação de registradores, especulação de dados/controle e memory hints.

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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::

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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::

128 registradores inteiros, 128 registradores de ponto flutuante, 64 registradores de predicados, 8 registradores de branchs;

Capaz de atingir até 6 gigaflops; Até 4MB de cache L3; Capacidade de endereçamento de 16GB; A execução de operações pelas ULAs é realizada

em um único ciclo de clock. A pré-busca e busca de instruções é capaz de carregar até 6 instruções por ciclo de máquina. O despacho das possíveis 6 instruções é feita para 9 portas.

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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::

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Necessidades Gerais de tecnologias 64 bits

Alto Desempenho; Grande uso de memória física e virtual; Tratamento de arquivos de grande extensão.

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Aplicações que necessitam de 64 bits

Aplicações de criação de conteúdo digital– Video streaming em tempo real;

Grande número de usuários concorrentes– Data warehouse, ERP ...

Grande espaço de endereçamento– Modelagens científicas ...– Aplicações com múltiplas instâncias

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Aplicações que necessitam de 64 bits

Jogos Alta precisão em matemática de ponto

flutuante– Análise financeira;– ...

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Aplicações que necessitam de 64 bitsWindows Ruma para 64 bits

Windows XP Professional X64:– CPUs de 64 bits;– O RC1 Suporta 32GB de RAM, e 16 Terabytes de

memória virtual;– Traz a versão 32 bits do Media Player;– Ausência do subsistema de 16 bits que capacita

execução de aplicativos DOS;– Ausência de protocolos de rede legados

(AppleTalk e NetBEUI)

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Análise de PerformanceWindows Server 2003

Utilizado na plataforma IA-64:– Chega a valores de 700 mil TPM;– Windows Server + Itanium 1) HP ProLiant ML370 G4 Model HPS,

2-way SMP, Intel XEON (3.6 GHz)

2)HP ProLiant DL585, 4-way SMP, AMD

Opteron processor Model 852

(2.6 GHz),

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Análise de PerformanceWindows Server 2003

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Análise de PerformanceProcessamento de Heurística

Utilizada uma heurística de menor caminho; Análise de 200 iterações; Tabela representativa 50x500; Análise para processamento de números

inteiros.

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Análise de PerformanceProcessamento de Heurística

Utilizada as máquinas da HP, através de seu site http://testdrive.hp.com;

Máquinas escolhidas:– spe141.testdrive.hp.com:

Red Hat Ent Linux ES 4.0, ProLiant ML530, Pentium III 1 GHz– spe147.testdrive.hp.com:

HP Tru64 UNIX 5.1B, AlphaServer ES45, 4EV68 1GHz– spe187.testdrive.hp.com:

SuSE enterprise Server 9, Integrity rx 1620, Itanium II 1.6 GHz– spe190.testdrive.hp.com:

SuSE enterprise Server 9, ProLiant DL145, AMD Opteron 2.2 GHz

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Resultados

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Resultados

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Conclusão

Os computadores de 64 bits vêm trazer um acréscimo de desempenho;

O QUE JÁ EXISTE E O QUE ESTÁ PREVISTO NA ÁREA DA COMPUTAÇÃO DE 64 BITS• CPUs desktop AMD Athlon 64: setembro de 2003• Windows XP Professional X64 Edition: primeiro semestre de 2005• Intel X64 Pentium 4: fevereiro de 2005• Segunda geração de CPU de notebook de 64 bits, denominada Turion, da AMD: primeiro semestre de 2005• Longhorn X64: 2006

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Bibliografia

Ricardo Zenelovsky e Alexandre Mendonça, Arquitetura de 64 bits da Intel (IA-64) , acessado em

http://www.clubedohardware.com.br/artigos/375 em 11/05/2005

Sérgio Bampi, Arquitetura IA-64 (EPIC) , acessado em http://www.inf.ufrgs.br/procpar/disc/inf1191/trabs/992/IA64/ia64.html em 15/05/2005

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Bibliografia

PCWORLD OnLine – “Windows XP ruma para os 64

bits” achado em http://pcworld.uol.com.br/AdPortalV3/adCmsTesteShow.aspx?Documento=8205687

TestDrive HP – http://www.testdrive.hp.com

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Bibliografia

IA-32 Architecture – Software Developer’s Manual Volume 1: Basic Architecture, Intel Corporation;

64 bit Computing com Windows server 2003, achado em http://www.microsoft.com/windowsserversystem/64bit/bulletin.mspx