Apostila a Cap 7 Process Adores Modernos

8/3/2019 Apostila a Cap 7 Process Adores Modernos

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Captulo7Processadores

modernos

um pouco difcil definir o que um processador moderno. O que moderno hoje pode ser obsoleto dentro de dois anos, e ser descontinuado(ou seja, deixar de ser fabricado) dentro de trs ou quatro anos. Seja comofor, dedicamos este captulo aos modelos comuns no ano 2001, e quecertamente continuaro em produo por mais alguns anos:

Intel Pentium III Intel Pentium 4

Intel Xeon AMD Duron AMD Athlon Cyrix III

Nomes confusos

Antigamente os processadores tinham nomes bastante simples. Todo mundosabia que depois do 80286, o prximo processador a ser lanado seria o80386, depois o 486, e assim por diante. Depois que a Intel perdeu umabriga judicial para a Cyrix a respeito da marca registrada 486, osprocessadores passaram a ter nomes ao invs de nmeros. O P5 era o nome

provisrio do Pentium, enquanto P6 foi usado provisoriamente pelo PentiumPro. O Pentium MMX era chamado de Klamath durante seu perodo dedesenvolvimento. Hoje tanto a Intel como a AMD e a Cyrix utilizam estaestraggia de marketing. Usam nomes provisrios para seus processadores,para aplicarem o nome definitivo apenas na ocasio do seu lanamento. O


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Pentium 4, por exemplo, passou um bom tempo sendo chamado deWillamate, o Itanium foi chamado antes de Merced, e assim por diante.

Mesmo aps o lanamento, um processador pode passar a ter nome esobrenome. Por exemplo, os primeiros processadores Pentium III eram declasse Katmai, bastante similares ao Pentium II. Mais tarde foi criado oPentium III Coppermine, com vrios melhoramentos, e finalmente o PentiumIII Tualatin. Com processadores sendo lanados em novas verses quasemensais, o use desses apelidos ajuda a chamar ateno. Por incrvel queparea, para um tcnico ou especialista em hardware tambm importanteconhecer a maioria dessas classificaes.

Pentium IIIO Pentium III foi lanado em 1999, inicialmente como um melhoramento do

Pentium II. Utilizava o encapsulamento em forma de cartucho chamadoSECC2 (Single Edge Contact Cartridge 2), uma verso derivada do SECC,usado pelo Pentium II. Tambm foram produzidas verses comencapsulamento SECC, idntico ao do Pentium II. Outro ponto idntico oconector da placa de CPU, o conhecido Slot 1, tambm chamado de SC242.

Figura 7.1

Pentium III com encapsulamento SECC2.

Os primeiros processadores Pentium III utilizavam o ncleo Katmai,semelhante ao do Pentium II, porm com pequenas diferenas, como asnovas instrues SSE (Streamed SIMD Extensions), voltadas paraprocessamento 3D e multimdia.


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Captulo 7 Processadores modernos 7-3

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Figura 7.2

Pentium III com encapsulamento FC-PGA.

O novo ncleo Coppermine foi introduzido em meados do ano 2000. Almde utilizar a tecnologia de 0,18 , o Coppermine traz a nova cache L2integrada ao ncleo. Esta nova verso do Pentium III passou a ser produzidano tradicional encapsulamento SECC2 e tambm no novo FC-PGA (FlipChip Pin Grid Array).

J em meados de 2001 a Intel lanou o Pentium III Tualatin. Sua principalcaracterstica a tecnologia de 0,13 , resultando em menor custo deproduo e menor dissipao de calor. Foi introduzido com este modelo, oencapsulamento FC-PGA2, e passaram a ser oferecidas verses com 256 kB ecom 512 kB de cache L2 integrada ao ncleo.

O Pentium III Katmai

Apesar de j ter sido substitudo por verses mais novas (Coppermine e Tualatin), importante estudar o Pentium III Katmai, j que suascaractersticas bsicas foram mantidas nas novas verses.

Em 1999 a Intel lanou a primeira verso do Pentium III construdo com oncleo Katmai, o mesmo do Pentium II, acrescentando algumas alteraesimportantes:

Maiores clocks que o Pentium II


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Novas instrues para multimdia e 3D (SSE) Identificao do processador atravs de nmero de srie Pequena alterao no encapsulamento, que passou a ser SECC2 Clock externo de 100 MHz, e posteriormente de 133 MHz

Processador Pentium III KatmaiLanamento 1999

Transistores 9.500.000Tecnologia 0,25 Encapsulamento SECC ou SECC2

Barramento de dados 64 bitsBarramento de endereos 36 bits

Capacidade de memria 64 GBClock interno 450 a 600 MHz

Clock externo 100 ou 133 MHzConsumo 26 a 36WCache L1 32 kBCache L2 512 kB, half speed

Novos recursos:Instrues SSE, nmero de srie, encapsulamentoSECC2 ou SECC.

A mais relevante alterao foi a introduo das novas instrues SSE(Streaming SIMD Extensions). So instrues especializadas em operaescomuns em aplicaes de udio, vdeo e gerao de imagens tridimensionais.Sem essas instrues, o processador teria que utilizar combinaes de outras

instrues clssicas para realizar o mesmo trabalho. Essas instrues soSIMD (Single Instruction, Multiple Data instruo nica para mltiplosdados) e facilitam os processamentos citados, pois envolvem a aplicao declculos fixos a grandes seqncias de dados. Essas instrues tem portanto oobjetivo de aumentar a velocidade de processamento de aplicaes demultimdia a gerao de imagens 3D, apesar de tambm servir comoresposta tecnologia 3D Now da AMD, utilizada a partir do processador K6-2, desde 1998.

A incluso de um nmero de srie em cada processador Pentium III foi umaquesto polmica, tanto assim que ele foi eliminado no Pentium 4. Quandohabilitado pelo usurio, este recurso permite ao processador informar um

nmero nico quer o identifica entre todos os demais processadores. Comele tornam-se mais seguras as transaes comerciais pela Internet, e tornamais simples e confivel a identificao de um determinado PC dentro deuma rede. Muitos usurios reclamamaram sobre outra questo, que aprivacidade. Como cada processador tem seu prprio nmero, o usurio


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pode deixar um rastro nos sites percorridos ao acessar a Internet ( claro,se este recurso estiver habilitado, e se o computador do usurio estiver

carregado com software prprio para prestar esta informao). A outrapreocupao que o uso desta identificao se tornar padro, os fabricantesde software podero vincular o nmero de srie do processador ao nmerode srie dos seus softwares. Desta forma seria fcil detectar ou impedir o usode cpias ilegais de software, um golpe mortal sobre a pirataria. A Inteloferece um software que permite ao usurio desabilitar o nmero de srie.Na verdade o nmero no apagado, apenas o processador impedido deinform-lo. A desabilitao s tem efeito depois que executado um novoRESET. Da mesma forma, para habilit-lo preciso executar um RESETpara que volte a ser usado. Os BIOS de placas de CPU para esteprocessador tambm permitem desativar o nmero de srie, atravs doCMOS Setup.

Note que a cache L2 do Pentium III Katmai no integrada ao seu ncleo,ou seja, formada por chips discretos adicionais (discretos, significa quetratam-se de componentes independentes do processador). Possui 512 kB eopera com a metade da freqncia do processador, a exemplo do queocorria com o Pentium II.

Foi notvel no ano de 98 a expanso da AMD com o seu processador K6-2.Esses processadores possuem dois conjuntos de instrues que se juntam sinstrues do Pentium original: MMX (Multimedia Extensions, idnticas sda Intel) e 3D Now!, especializadas no processamento de imagens 3D (esta

tecnologia foi mantida nos processadores mais novos da AMD, como o Athlon e o Duron). Tanto o Pentium MMX, o Celeron e o Pentium IIpossuem as instrues MMX, mas nada semelhante s instrues 3D Now!da AMD. As novas instrues introduzidas pela Intel rivalizam com atecnologia 3D Now!. Passamos a ter a Intel com as tecnologias MMX e SSE(tambm chamada de MMX2), e a AMD com as tecnologias MMX e 3DNow!.

Para que os diversos programas j disponveis faam uso do 3D Now preciso que seja instalado o pacote DirectX 6.0 ou superior. Para usar asnovas instrues SSE do Pentium III necessrio instalar o DirectX 6.1 ousuperior. O DirectX pode ser obtido em http://www.microsoft.com/directx.

Periodicamente a Microsoft libera novas verses do DirectX. No WindowsME, por exemplo, era fornacido o DirectX 7.1. Poucos meses depois estavaliberada a verso 8.0. Novas verses do DirectX visam dar suporte utilizao dos recursos encontrados nos novos processadores.


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Muitas placas de CPU para Pentium II podem ser usadas para instalar umPentium III, desde que o barramento externo seja de 100 MHz. Placas para

Pentium II mais antigas operavam com apenas 66 MHz (ex: chipset i440LX),e desta forma no aproveitavam todo o potencial do Pentium III. Logo aseguir, pequenas modificaes de hardware e de BIOS foram feitas nasplacas para Pentium II disponveis na poca, visando no apenas dar suporteao Pentium III, mas aproveitar todo o seu potencial.

Tambm deve ser tomado cuidado com a questo do cooler. Existemcoolers que so prprios para o Pentium II, e outros que so prprios para oPentium III. O Pentium II possui na sua parte posterior uma chapa metlicapara acoplar o ventilador e facilitar a dissipao de calor. O seuencapsulamento conhecido como SECC. O Pentium III usa o SECC2(apesar de existirem verses com o SECC, igual ao do Pentium II), que nopossui esta chapa metlica, ficando exposta a placa onde est o processadore a cache L2. Conjuntos de ventilador/dissipador para o Pentium III SECC2devero conter a chapa metlica apropriada.

Figura 7.3

Cartuchos SECC e SECC2, vistas frontais e

traseiras.

O ncleo Katmai era construdo com a tecnologia de 0,25 e era alimentadopor uma tenso de 2 volts. Inicialmente foram lanadas verses de 450 e 500MHz, ambas com clocks externos de 100 MHz. Posteriormente foramlanadas as verses de 550 e 600 MHz (clock externo de 100 MHz), efinalmente as de 533 e 600 MHz com clocks externos de 133 MHz. Para nofazer confuso com verses com clock externo de 100 MHz, passou a serusado um sufixo B. Por exemplo, o Pentium III/600 tem clock externo de100 MHz, enquanto o Pentium III/600B opera com clock externo de 133MHz. Todos os modelos Katmai tm encapsulamento SECC ou SECC2 epossuem cache L2 no cartucho, com 512 kB e operando com a metade dafreqncia do ncleo do processador.

Modelo Clock internoe externo

Multiplicador Potncia


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Pentium III/450 450 MHz / 100 MHz 4,5x 26,6 WPentium III/500 500 MHz / 100 MHz 5x 29,3 W

Pentium III/533B 533 MHz / 133 MHz 4x 31,1 WPentium III/550 550 MHz / 100 MHz 5,5x 32,2 WPentium III/600 600 MHz / 100 MHz 6x 36,1 WPentium III/600B 600 MHz / 133 MHz 4,5x 36,1 W

Avanos da miniaturizaoSem dvida um dos fatores que contribuiu (como sempre contribui) para aevoluo do Pentium III foi a reduo no tamanho dos minsculostransistores que os formam. Ao ser lanado em 1997, o Pentium II usava atecnologia de 0,35 mcron (ou seja, cada minsculo transistor media 0,35milsimos de milmetro). J o Pentium II de 333 MHz introduziu a tecnologiade 0,25 mcron. Os atuais modelos utilizam a tecnologia mais recente, 0,18mcron. A partir de meados de 2001, comeou o uso da tecnologia de 0,13mcron. Ao utilizar transistores menores possvel produzir processadorescom clocks mais elevados e com menos aquecimento. Sem dvida a elevadadissipao de calor o maior obstculo para atingir clocks elevados. Portantoao reduzir o aquecimento, os fabricantes de processadores podem lanarmodelos com clocks mais elevados, ainda mantendo nveis de aquecimentoaceitveis.

Outra vantagem das tecnologias de transistores menores a reduo notamanho do chip. Ao ocupar menos espao, torna-se possvel acrescentar

mais circuitos, ou seja, mais recursos. Desta forma foi possvel acrescentar aosprocessadores, instrues MMX, instrues SSE e integrar a cache L2 aoncleo do processador. Finalmente temos a vantagem da reduo dospreos. Preos de processadores so em parte definidos por questescomerciais, mas tambm em parte por questes tcnicas. Ao reduzir otamanho de um chip, possvel produzir um nmero maior deles em cadalote. Isto resulta em reduo do custo de produo que pode ser repassadaao usurio final.


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Figura 7.4

Base de silcio onde so construdos os

chips.

A figura 4 mostra a base de silcio (waffer) na qual so produzidos os chips.Esta base tem 20 ou 30 cm de dimetro, dependendo do equipamento usadona produo. Os pequenos quadrados estampados na base (mostrados emdetalhe direita) so os processadores. Quanto menor o tamanho dostransistores, maior o nmero de processadores que podem ser construdosem cada waffer, e desta forma, menor poder ser o custo unitrio. A adoode tecnologias de produo com transistores menores permite lanar novas verses de processadores mais rpidos, com menor dissipao de calor emenor custo.

Outro melhoramento importante foi o aumento do clock externo, permitindoo uso de memrias mais rpidas. Desde o lanamento do Pentium, acomunicao entre o processador e o seu exterior (o que inclui a memriaRAM) era feita com o clock de 66 MHz, ou seja, permitia realizarteoricamente at 66 milhes de acessos memria por segundo. Em 1998 obarramento do Pentium II passou a operar com at 100 MHz, possibilitandoo uso das memrias classificadas como PC100. Em 1999 chegaram aomercado modelos do Pentium III com clock externo de 133 MHz (aindacom o ncleo Katmai Pentium III/533B e Pentium III/600B), permitindoassim o uso de memrias PC133.

Se o clock externo do processador no tivesse aumentado, boa parte dosganhos de desempenho seria colocada a perder. As verses de 233 a 333MHz do Pentium II funcionavam com clock externo fixo em 66 MHz.Quanto mais elevado era o seu clock interno, mais difcil era obterdesempenho mais elevado. Compare a relao entre clock interno e externopara esses processadores:


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Processador Clock interno Clock externo Multiplicador

Pentium II/233 233 MHz 66 MHz 3.5xPentium II/266 266 MHz 66 MHz 4xPentium II/300 300 MHz 66 MHz 4.5xPentium II/333 333 MHz 66 MHz 5x

Comparando os multiplicadores 3.5x e 5x do Pentium II/233 e do PentiumII/333, respectivamente, podemos afirmar que a capacidade do PentiumII/333 em buscar dados e instrues na memria manteve-se fixa (ou seja,aumentou 0%), enquanto a capacidade de processamento aumentou em 42%.Sendo assim, o aumento global no desempenho do processador no foi de42%, fixou-se em um ndice menor. Medidas de desempenho feitas com

programas especializados mostraram que o desempenho do Pentium II/333 apenas 35% maior que o do Pentium II/233, e no 42% como seria se o clockinterno fosse o nico determinante da velocidade de um processador. Istomostra que para aproveitar integralmente o aumento do clock interno, preciso melhorar o desempenho dos acessos memria.

Esta situao foi melhorada com o lanamento de novos modelos doPentium II e posteriormente do Pentium III, com clock externo de 100 MHz,valor 50% maior que 66 MHz. As primeiras verses do Pentium II a usarem onovo clock externo de 100 MHz foram as de 350 e 400 MHz. Comparando oPentium II/350 com o Pentium II/233, temos aumentos de 50% tanto no clockinterno como no externo. Como resultado de ambos os clocks terem

aumentado em 50%, o desempenho do Pentium II/350 tambm 50% maiorque o do Pentium II/233.

Novos modelos do Pentium II, que deu lugar ao Pentium III, foram lanadoscom clocks mais elevados. Em agosto/1999 tnhamos o Pentium III/600, aindaoperando com o clock externo de 100 MHz. Usando o multiplicador 6x, obarramento de 100 MHz deste processador j era considerado lento emrelao aos 600 MHz que usava internamente. Para melhorar a situao,foram lanadas em setembro/1999 (ainda com o ncleo Katmai) as primeirasverses do Pentium III com barramento externo de 133 MHz. Com 600MHz internos e 133 MHz externos, o multiplicador usado 4.5x, menosruim que o 6x usado na verso anterior.

Por mais que se procure desenvolver memrias mais rpidas, um problemasempre ocorre na evoluo dos processadores: a velocidade das memriasno acompanha a mesma evoluo que a velocidade dos processadores. Noprimeiro Pentium lanado, tanto o clock interno como o externo eram de 66


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MHz, portanto o multiplicador era 1x. Nos modelos mais recentes doPentium III so usados multiplicadores elevados como 6x e superiores. No

Pentium III de 1000 MHz (barramento externo de 133 MHz), o multiplicador 7.5x. Isto significa que a velocidade do processador evoluiu 7.5 vezes maisque a velocidade das memrias. Felizmente a Intel e outros fabricantes deprocessadores utilizaram uma forma de melhorar este quadro: utilizar umamemria cache L2 mais rpida, operando com a mesma freqncia doncleo do processador. Esta uma das principais caractersticas do PentiumIII Coppermine.

Pentium III Coppermine A criao desta nova verso do Pentium III foi possvel graas aodesenvolvimento da tecnologia de fabricao com 0,18. Com transistoresmenores, tornou-se possvel embutir a cache L2 no prprio ncleo doprocessador. O Celeron foi o primeiro processador a utilizar este recurso,com sua cache L2 de 128 kB operando na mesma freqncia do ncleo. OPentium III Coppermine tem cache L2 embutida (on-die) e tambmoperando na mesma freqncia do ncleo (full speed). Em outras palavras,em um Pentium III Coppermine de 600 MHz, a cache L2 opera com 600MHz, enquanto nas verses Katmai de 600 MHz, a cache L2 operava comapenas 300 MHz.

Processador Pentium III CoppermineLanamento 1999

Transistores 28.000.000Tecnologia 0,18 Encapsulamento SECC, SECC2 e FC-PGABarramento de dados 64 bitsBarramento de endereos 36 bitsCapacidade de memria 64 GBClock interno 500 a 1.133 MHzClock externo 100 ou 133 MHzConsumo 16 a 36 WCache L1 32 kBCache L2 256 kB (on-die, full speed)

Novos recursos:Alm dos j presentes no modelo Katmai, este modelotem a nova cache L2 on die, com 256 kB, tecnologia de

0,18 e menor consumo de energia. Passou a serproduzido tambm no encapsulamento FC-PGA.

A verso Coppermine do Pentium III incorpora um grande melhoramentona cache L2. A Intel chama a tecnologia de Advanced Transfer Cache. Com


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a adoo do processo de fabricao com 0,18 mcron no lugar de 0,25mcron, tornou-se possvel incorporar a cache L2 ao prprio ncleo do

processador, ao invs de utilizar chips SRAM independentes. Apesar de teragora apenas 256 kB, a cache L2 do Pentium III acessada com a mesma velocidade do ncleo, e no mais com a metade deste valor. Em umPentium III /600E, o clock de acesso cache L2 de 600 MHz, e no de 300MHz como no Pentium III/600. De certa forma, dobrar a velocidade deacesso cache L2 compensa com vantagem a sua reduo em tamanho pelametade. Melhor ainda, a transferncia de dados entre a cache L2 e o ncleodo processador no feito mais em grupos de 64 bits, e sim em grupos de256 bits, ou seja, 4 vezes mais rpido. Comparando de forma simplificada, acache L2 do Pentium III Coppermine tem tamanho duas vezes menor, massua taxa de transferncia de dados para o processador 8 vezes maior. OPentium III/600 foi o ltimo a ser produzido com a cache L2 tradicional,com 512 kB (ncleo Katmai), formada por chips SRAM e acesso em 64 bits.Todas as novas verses do Pentium III, de 600 MHz em diante, alm dasverses 550E, 533EB e 500E apresentam cache L2 na nova arquitetura. Atabela que se segue compara as caches L2 utilizadas nos ltimos anos.

Processador Tamanhoda cache L2

Tipo decache L2

Nmerode bits

Clock dacache L2

Pentium MMX 512 kB Chips SRAMna placa de CPU

64 66 MHz

Pentium II e IIIoriginal (Katmai)

512 kB Chips SRAMno cartucho

64 Metade do clockdo ncleo

Pentium IIIE

(Coppermine)

256 kB Integrado ao ncleo 256 Clock igual ao

do ncleo

Voc pode encontrar no Pentium III Coppermine, sufixos como B, E e EB.Os sufixos so usados apenas quando necessrios, para diferenciar entremodelos diferentes, porm de mesmo clock.

O sufixo E indica que o Pentium III um modelo construdo comtecnologia de 0,18 mcron e com Advanced Transfer Cache de 256 kB(ncleo Coppermine). Da mesma forma, o sufixo B indica o clock externo de133 MHz (pode ser ncleo Katmai ou Coppermine). Entretanto a ausnciadesses sufixos no indica a ausncia desses recursos. Eles so usados pelaIntel apenas para diferenciar entre modelos que possuem e que no possuem

esses recursos. Por exemplo, o Pentium III de 700 MHz no possui versescom clock externo de 133 MHz, nem verses com cache L2 de 512 kBoperando com a metade do clock do ncleo, por isso no utiliza sufixos. J oPentium III de 600 MHz possui 4 verses: 600, 600E, 600B e 600EB.


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Figura 7.5

Verses do Pentium III Katmai e

Coppermine com encapsulamento decartucho.

A figura 5 mostra uma tabela com os modelos de Pentium III comencapsulamento de cartucho (SECC e SECC2), ou seja, para placas de CPUequipadas com o Slot 1. Para cada um deles indicado o clock interno, oclock externo, o tamanho e o tipo de cache. Note que existem versesKatmai, com cache L2 de 512 kB formada por chips SRAM, e versesCoppermine, com cache L2 de 256 kB integrada ao ncleo. Existem versescom barramentos de 100 e 133 MHz. Quando dois modelos tm o mesmoclock interno mas so produzidos com clocks externos diferentes (100 e 133MHz), o sufixo B usado para indicar a verso de 133 MHz.

Figura 7.6

Verses do Pentium III Coppermine com

encapsulamento FC-PGA.


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A figura 6 mostra uma tabela com as verses do Pentium III com

encapsulamento FC-PGA, ou seja, prprios para placas de CPU equipadascom o Soquete 370, at 1 GHz. Todos eles apresentam o ncleoCoppermine, mas encontramos verses com clocks externos de 100 e de 133MHz. O sufixo B usado para diferenciar a verso de 133 MHz, quandoexistem um modelo de mesmo clock interno e com o clock externo de 100MHz.

Note que neste livro damos prioridade apresentao dos processadores edemais dispositivos para uso em PCs tipo desktop, ou seja, aqueles que somontados a partir de gabinetes, fontes, placas, etc. Lembre-se entretanto quetambm existem os modelos para uso em PCs portteis (notebooks). Todosos processadores de todos os fabricantes, sejam eles novos ou antigos, sooferecidos tambm nas verses mobile ou portable, para uso em PCsportteis. Esses processadores so similares aos usados em PCs desktop,exceto por algumas pequenas diferenas:

Menor voltagem e menor consumo de energia Geralmente so soldados, e no encaixados Usam encapsulamentos menores

Quanto aos clocks e demais caractersticas, so normalmente idnticas s dosprocessadores de uso geral. A figura 7 mostra um processador Pentium III(frente e verso) para uso em PCs portteis. Este modelo utiliza o

encapsulamento BGA (Ball Grid Array). Ao invs de ter pinos que seencaixam no soquete (PGA = Pin Grid Array), possui minsculas esferas desolda. Isto torna mais simples e eficiente a sua fixao na placa de circuito. Asoldagem sempre melhor que o encaixe, do ponto de vista de contatoeltrico. Como em notebooks normalmente no so oferecidas opes deupgrade por troca de processador, vantajoso sold-los definitivamente.


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Figura 7.7

Pentium III com encapsulamento BGA.

Pentium III Tualatin

O ano de 2001 marcou o incio da transio da tecnologia de 0,18 para0,13. Como sempre ocorre com as redues de tamanho, esta permitiureduzir ainda mais a energia dissipada pelos novos processadores, o que eraabsolutamente necessrio para que o Pentium 4, o Xeon e o Itaniumoperassem com temperaturas e nveis de dissipao aceitveis. Entretanto,antes de utilizar a nova tecnologia de 0,13 nesses processadores, a Intel aempregou na nova verso do Pentium III, o Tualatin.

Esta nova tecnologia veio a resolver problemas encontrados no Pentium IIICoppermine ao operar com clocks superiores a 1 GHz. Ao atingir a marcade 1.13 GHz, aquela verso apresentou problemas de travamento queresultaram em um recall, ou seja, as unidades j vendidas foram recolhidasdos usurios. Apenas a verso de cartucho (SECC2) continuou sendooferecida com os clocks mximos de 1 GHz e 1.13 GHz. A verso deencapsulamento FC-PGA passou a ser oferecida com clock mximo de 1GHz. Isto ocorreu em meados de 2000, e a Intel passou cerca de um anosem lanar verses mais velozes do Pentium III. Durante este perodo a Intelpreferiu concentrar seus esforos em lanar o Pentium 4 e novas verses doCeleron.

Processador Pentium III TualatinLanamento 2001Transistores 28.000.000Tecnologia 0,13

Encapsulamento FC-PGA2


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Capacidade de memria 64 GBClock interno 1.13 GHz e superioresClock externo 133 MHz

Consumo A partir de 29 WCache L1 32 kB

Cache L2 256 kB ou 512 kBNovos recursos:Similar ao Pentium III Coppermine, porm com menordissipao de calor, clocks superiores e opes com 256kB e 512 kB de cache. Voltagem externa de 2,5 volts.

Provavelmente o Pentium III Tualatin ser o novo modelo a ser usado nosPCs mais simples, enquanto o Celeron ser descontinuado. O Pentium 4 e o

Xeon sero oferecidos para os PCs de alto desempenho, enquanto o Itaniumser usado nas futuras mquinas de 64 bits.

Uma curiosa novidade do Pentium III Tualatin a voltagem externa, quepassa a ser de 2,5 volts. Durante vrios anos os processadores tm operadocom voltagem externa de 3,3 volts, enquanto a voltagem interna se tornavacada vez menor. Enquanto isso, processadores para notebooks j utilizavamtenses menores. A partir de ento a tenso de 2,5 volts se tornar padropara chipsets, memrias e processadores. Um Pentium III Tualatin no podeser instalado em uma placa de CPU para Pentium III Coppermine, j quenesses modelos a tenso externa de 3,3 volts, e no 2,5 volts. Novas placas

de CPU para Pentium III passaro a operar tanto com 3,3 como com 2,5volts.

Figura 7.8

Pentium III Tualatin, com encapsulamento FC-PGA2.


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O novo Pentium III utiliza o encapsulamento FC-PGA2, uma variante do FC-PGA. A diferena est no dissipador de calor localizado na sua parte

superior. Alm de facilitar a dissipao, este dissipador tambm d maiorrigidez mecnica ao processador, protegendo o seu ncleo de choquesmecnicos e outros acidentes.

Figura 7.9

Vises laterais dos encapsulamentos FC-PGA e FC-

PGA2.

Figura 7.10

Primeiras verses do PIII Tualatin.

Pentium III XeonA diferena entre um Pentium III Xeon e um Pentium III comum a mesma

entre um Pentium II Xeon e um Pentium II comum. Entretanto, assim comoo Pentium III sofreu vrias evolues desde o seu lanamento,principalmente na cache L2, o mesmo ocorreu tambm com o Pentium IIIXeon.


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Figura 7.11

Pentium III Xeon.

Assim como as primeiras verses do Pentium III utilizavam uma cache L2discreta (no embutida no ncleo), o mesmo ocorria com as primeirasverses do Pentium III Xeon, sendo que esta cache L2, tambm discreta,podia ter 512 kB, 1 MB ou 2 MB, e operava com a mesma freqncia doncleo. Confira na tabela abaixo as diferenas entre as vrias verses doPentium III Xeon.

Lanamento

Clocks(MHz)

Ncleo Cache L2

Mar/99 500, 550 Katmai / 0,25 512k, 1 MB, 2 MB discreta

Out/99 600 a 866 Coppermine / 0,18 256 kB, integrada

Mai/2000 700 Coppermine / 0,18 1 MB, 2 MB integrada

Mai/2000 933, 1000 Coppermine / 0,18 256 kB, integrada

Mar/2001 900 Coppermine / 0,18 2 MB, integrada

Todas as verses do Pentium III Xeon possuem encapsulamento SEC, comoo mostrado na figura 11. Nas suas primeiras verses, operando a 500 e 550MHz, utilizava o conector SC330, o mesmo do Pentium II Xeon.Posteriormente passou a utilizar o conector SC330.1, uma nova verso compequenas modificaes, como a capacidade de operar com barramentoexterno de 133 MHz, em contraste com os 100 MHz permitidos pela verso

original.

O Pentium III Xeon tambm foi criado para uso em servidores. A maioriadas placas de CPU para o Pentium III Xeon possuem slots para a instalaode 2 processadores. At 4 processadores podem operar em conjunto na


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mesma placa, apesar deste tipo de placa de CPU ser bastante raro. A figura12 mostra uma placa deste tipo, produzida pela SuperMicro. Alm dos 6

slots PCI de 64 bits e do slot AGP Pro, podemos observar na sua partedireita, os 4 slots para a instalao dos processadores.

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Figura 7.12

Uma placa de CPU para 4

processadores Pentium III

Xeon.

Note que a capacidade de operar com mltiplos processadores no exclusividade dos modelos Xeon. Realmente a maioria das placas para

servidores de alto desempenho possuem 2 ou 4 soquetes para essesprocessadores (SC330 ou SC330.1), mas tambm podemos encontrar essasplacas para Pentium III. O Pentium III pode operar em grupos de at 2processadores, e portanto pode ser usado em servidores de menor custo. Afigura 13 por exemplo mostra uma placa de CPU, tambm produzida pelaSuperMicro, com soquetes para a instalao de at 2 processadores PentiumIII. Possui ainda um slot AGP Pro e 6 slots PCI de 64 bits, alm de outrosdispositovos encontrados nas placas de CPU convencionais.


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Figura 7.13

Uma placa de CPU com suporte para dois

processadores Pentium III.

Apesar de ser possvel produzir PCs avanados com 2 processadoresPentium III, o uso do Pentium III Xeon vantajoso, j que oferece caches L2maiores e permite utilizar 4 processadores em conjunto.

A tabela abaixo mostra os clocks interno e externo, os multiplicadores e a

potncia total dissipada por cada modelo do Pentium III Xeon. Os modelosindicados com /K usam o ncleo Katmai e usam cache L2 discreta. Osmodelos indicados com /C usam o ncleo Coppermine e tm cache L2integrada. Em ambos os casos, a cache L2 opera com a mesma freqnciado ncleo.

Modelo e cache L2 Clock internoe externo


500/K + 512k 500 MHz / 100 MHz 5x 40 W500/K + 1 MB 500 MHz / 100 MHz 5x 47 W500/K + 2 MB 500 MHz / 100 MHz 5x 39,6 W550/K + 512k 550 MHz / 100 MHz 5,5x 37,8 W

550/K + 1 MB 550 MHz / 100 MHz 5,5x 37,8 W550/K + 2 MB 550 MHz / 100 MHz 5,5x 43,2 W600/C + 256k 600 MHz / 133 MHz 4,5x 21,6 W667/C + 256k 667 MHz / 133 MHz 5x 23,9 W733/C + 256k 733 MHz / 133 MHz 5,5x 26,2 W800/C + 256k 800 MHz / 133 MHz 6x 28,5 W


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7-20 Hardware Total

866/C + 256k 866 MHz / 133 MHz 6,5x 30,8 W933/C + 256k 933 MHz / 133 MHz 7x 33,2 W

1000/C + 256k 1000 MHz / 133 MHz 7,5x 34,6 W700/C + 1 MB 700 MHz / 100 MHz 7x 33,2 W700/C + 2 MB 700 MHz / 100 MHz 7x 33,2 W900/C + 2 MB 900 MHz / 100 MHz 9x 40,8 W

Pentium 4

No final do ano 2000 a Intel lanou o processador Pentium 4. Esteprocessador inaugurou finalmente uma nova famlia de chips Intel de altodesempenho. A famlia anterior, formada pelos processadores Pentium Pro,Pentium II, Pentium III e Celeron, era baseada na microarquitetura P6. Cadaum deles no era na verdade um projeto novo, mas um melhoramento do

projeto anterior.Figura 7.14

Processador Pentium 4.

Processador Pentium 4Lanamento 2000Transistores 42.000,000Tecnologia 0,18 e 0,13

Encapsulamento PGA423Barramento de dados 64 bitsBarramento de endereos 36 bitsCapacidade de memria 64 GB

Clock interno A partir de 1300 MHzClock externo 400 MHzConsumo 54 W na verso inicialCache L1 8 kB + 12 k micro-opsCache L2 256 kB


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Novos recursos:Arquitetura NetBurst, barramento externo de 400 MHz,

cache L1 mais eficiente, novo encapsulamento,instrues SSE2. Requer gabinete a fonte (ATX12V)apropriadas.

O Pentium 4 dever substituir o Pentium III (assim como o Pentium IIIsubstituiu o Pentium II, como o Pentium II substituiu o Pentium MMX,como o Pentium substituiu o 486, etc.). Um Pentium 4 de 1.5 GHz temvelocidade de processamento quase duas vezes maior que a de um PentiumIII/800.

O Pentium 4 foi lanado inicialmente nas verses de 1.4 e 1.5 GHz, e logosurgiram verses mais rpidas, com 1.3, 1.6, 1.7 e 1.8 GHz. Tecnicamente, o

Pentium 4 um marco importante. O Pentium II e o Pentium III erambasicamente melhoramentos do Pentium Pro, lanado em 1995, todos com amicroarquitetura conhecida como P6. O Pentium 4 um projeto novo, utilizauma nova arquitetura chamada de NetBurst. um projeto que comeou dozero, e no uma sucesso de melhoramentos feitos em uma arquitetura jexistente. So os seguintes os principais melhoramentos desta arquitetura:

* Barramento externo de 400 MHz, contra 133 MHz do Pentium III* Cache L1 mais eficiente* Unidade lgica e aritmtica com o dobro da freqncia do processador* 20 estgios pipeline, contra apenas 10 do Pentium III* 144 novas instrues para processamento de sons, imagens e grficos 3D

Um PC baseado no Pentium 4 tem algumas caractersticas diferentes. Osgabinetes precisam ter furos adicionais para acomodar o novo processo defixao do processador. O soquete diferente do utilizado no Pentium III.Utiliza o formato ZIF, mas possui 423 pinos. As memrias precisam ser dotipo RDRAM para permitir o funcionamento a 400 MHz. So necessrioscoolers diferentes, e os gabinetes devem ter uma boa dissipao de calor, jque o Pentium 4 um chip bastante quente.

Netburst x P6

At o Pentium III, a arquitetura utilizada era a chamada P6, introduzida no

final de 1995, com o Pentium Pro de 150 MHz. O Pentium Pro era menoseficiente que o Pentium MMX na execuo de programas de 16 bits, por issoseu uso foi praticamente restrito a servidores baseados no Windows NT.Com a popularizao do Windows 95 e aplicativos de 32 bits, amicroarquitetura P6 passou a ser mais vantajosa. Com diversas adaptaes,


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incluindo melhoramentos na eficincia de processamento para 16 bits, foilanado o Pentium II. A partir da, vrios melhoramentos foram introduzidos:

barramento de 100 MHz, instrues SSE, barramento de 133 MHz, cache L2duas vezes mais rpida, tudo isso acompanhado pelo aumento de clock,graas ao uso de tecnologias de fabricao que possibilitavam a construode transistores cada vez menores.

O Pentium III/1000 (o mesmo pode ser dito sobre as verses mais velozes doPentium III) um produto resultante de uma seqncia de melhoramentosque comearam em 1995 com o Pentium Pro/150. Isto significa que amicroarquitetura P6 foi bastante prolongada, chegando a um clock quase 7vezes maior que o utilizado no seu lanamento. Apenas por comparao, amicroarquitetura P5 (Pentium e Pentium MMX) foi de 60 a 233 MHz (quase4 vezes) durante seu ciclo de vida (1992-1997). A arquitetura do 486 foisubmetida a clocks de 25 a 100 MHz (4 vezes) e a arquitetura do 386 operouinicialmente a 16 MHz, terminando em 40 MHz (2.5 vezes). Vemos portantoque a arquitetura P6 teve sua utilizao bastante prolongada, o que resultaem problemas tecnolgicos para a introduo de novos melhoramentos.

Finalmente a Intel passa a ter uma nova arquitetura, com espao paracrescer, obter clocks mais elevados e desempenho proporcionalmente maior.Esta arquitetura chamada pela Intel de Netburst, e traz vriosmelhoramentos.

Tecnologia e clocks dos primeiros modelos do Pentium 4

As primeiras verses do Pentium 4 utilizam tecnologia de 0.18 micron. Seusclocks iniciais eram 1.4 e 1.5 GHz, sendo logo seguidos pelos modelos de1.3, 1.6, 1.7 e 1.8 GHz. Em breve a Intel passar a utilizar a tecnologia de0.13 micron, reduzindo os preos e possibilitando atingir clocks maiselevados. As primeiras verses do Pentium 4 dissipam 52 e 56 watts,respectivamente. So chips extremamente quentes e requerem fontes,gabinentes e coolers especiais. Em geral os processadores mais rpidosdissipam entre 30 e 50 watts. Subir a dissipao de potncia muito acima de60 watts resulta em srios problemas de aquecimento, portanto o lanamentode verses mais rpidas pode estar condicionado adoo do novo processode fabricao, com 0.13 micron.

As primeiras verses do Pentium 4 (1.4 e 1.5 GHz) operavam com a tensointerna de 1.7 volts, e dissipavam cerca de 52 e 55 Watts, respectivamente. Anova verso de 1.3 volts, de menor custo, tambm operava com 1.7 volts edissipava cerca de 50 Watts. Devido a problemas tcnicos, a Intel precisouaumentar a tenso interna para 1.75 volts nas novas verses do Pentium 4, o


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que aumentou ainda mais a potncia dissipada, com maior calor. Note aindaque o clock externo de 400 MHz na verdade obtido a partir de um clock

de 100 MHz, no qual so feitas 4 transferncias a cada ciclo (QDR = QuadData Rate). Portanto os multiplicadores que definem o clock interno a partirdo externo tomam como base 100 MHz, e no 400 MHz. Por exemplo, emum modelo de 1.6 GHz, o multiplicador usado 16x, e no 4x. A tabelaabaixo resume tais caractersticas para os modelos de Pentium 4 at 1.8 GHz.

Modelo e voltagem Clock internoe externo

Multi-plicador

Potncia

Pentium 4 / 1.3 / 1.75V 1300 MHz / 400 MHz 13x 51,6 WPentium 4 / 1.4 / 1.75V 1400 MHz / 400 MHz 14x 54,7 WPentium 4 / 1.5 / 1.75V 1500 MHz / 400 MHz 15x 57,8 W

Pentium 4 / 1.6 / 1.75V 1600 MHz / 400 MHz 16x 61,0 WPentium 4 / 1.7 / 1.75V 1700 MHz / 400 MHz 17x 64,0 WPentium 4 / 1.8 / 1.75V 1800 MHz / 400 MHz 18x 66,7 WPentium 4 / 1.3 / 1.70V 1300 MHz / 400 MHz 13x 49,8 WPentium 4 / 1.4 / 1.70V 1400 MHz / 400 MHz 14x 51,8 WPentium 4 / 1.5 / 1.70V 1500 MHz / 400 MHz 15x 54,7 W

Soquete de 423 pinos

Novas placas e novos chipsets. As placas de CPU para Pentium III, queutilizam o Socket 370, no aceitam a instalao de um Pentium 4. No apenas a questo do soquete, todo o funcionamento eletrnico do chip diferente. Existem semelhanas com o Pentium III, como a arquitetura de 32bits (IA-32) e as memrias de 64 bits. Fora isto, a eletrnica totalmentediferente, exigindo chipsets prprios.

O encapsulamento do Pentium 4 chamado PGA423, e mostrado emdetalhes na figura 15. O ncleo do processador fixo em uma placachamada OLGA (Organic Land Grid Array). Esta placa por sua vezsoldada a uma outra, na qual est a matriz de pinos (Pin Grid Array), com aqual feito o encaixe no soquete da placa de CPU. Logo acima do ncleodo processador existe uma interface trmica, que um material que facilita atransferncia de calor para o dissipador metlico existente na face superiordo chip. Este dissipador, por sua vez, faz contato direto com o cooler do

processador.


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7-24 Hardware Total

Figura 7.15

Viso transversal do Pentium 4 com

encapsulamento PGA423.

O novo encapsulamento do Pentium 4

Pouco tempo depois do lanamento do Pentium 4, a Intel criou uma novaverso com um encapsulamento um pouco diferente. Necessita de placas deCPU equipadas com o Socket 478. Pelo menos durante algum tempo serolanadas novas verses com clocks maiores, para ambos os tipos de soquetes:Socket 423 e Socket 478.

Figura 7.16

Pentium 4 para Socket 478.

Barramento de 400 MHz

O barramento do Pentium 4, opera com 64 bits, tal qual o do Pentium III,entretanto o clock bem mais elevado: 400 MHz, contra apenas 133 MHzdo Pentium III. Isto significa que enquanto o Pentium III acessa a memriana velocidade de 1.06 GB/s, o Pentium 4 atinge 3.2 GB/s. Este salto nodesempenho da memria muito importante, e bastante significativo.Durante os 5 anos de vida da arquitetura P6, o acesso s memrias foi de 60a 133 MHz. Agora com 400 MHz, novas aplicaes complexas podero serexecutadas em tempo real. Entretanto esta alta velocidade s pode ser obtidacom o uso de memrias de alto desempenho, como RDRAM e DDR. Note


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que a Intel, devido a um contrato com a Rambus (empresa parceira da Intelque criou a RDRAM), tem um prazo para produzir chipsets para o Pentium

4 com suporte a memrias RDRAM, entretanto outros fabricantes dechipsets como VIA, SiS e ALI esto aptos a desenvolver chipsets para oPentium 4 com suporte a memrias DDR, que so to velozes quanto aRDRAM, porm muito mais baratas. A prpria Intel, de acordo com ascondies do contrato com a Rambus, criar novos chipsets para Pentium 4com suporte a DDR SDRAM.

Na prtica o barramento do Pentium 4 no de 400 MHz, e sim de 100MHz, entretanto em cada ciclo de clock so feitas 4 transferncias, o queresulta em um desempenho idntico ao de um barramento de 400 MHz queoperasse com uma transferncia por cada ciclo.

Figura 7.17

O Pentium 4 faz 4 transferncias de

dados a cada ciclo de 100 MHz, o que

resulta em taxa efetiva de 400 MHz.

A figura 17 mostra o mtodo que torna a taxa de transferncia 4 vezes maior(QDR, ou Quad Data Rate). Os instantes T0 e T1 marcam o incio e o fim

de um ciclo, cuja durao 10 ns (1 / 100 MHz). Nos instantes T=0, T=2.5,T=5 e T=7.5 so feitas as transferncias das linhas de dados, representadaspor D# (note que este sinal representa na verdade o grupo de 64 bits dobarramento de dados do Pentium 4). Quando T=10 ns (indicado como T1na figura), o cliclo se repete, com mais 4 transfernicas. Podemos assimcalcular a taxa de transferncia da do Pentium 4, medida em bytes porsegundo. Como em cada ciclo so 4 transferncias de grupos de 64 bits (8bytes), ficamos com:

100 MHz x 4 x 8 bytes = 3.200.000.000 bytes por segundo

Esses 3,2 bilhes de bytes por segundo so arredondados para 3,2 GB/s.Uma velocidade to alta no pode ser obtida com as tradicionais memriasSDRAM. Uma SDRAM padro PC133 faz apenas uma transferncia de 64bits (8 bytes) por ciclo, a 133 MHz, o que resulta na taxa de:

133 MHz x 8 = 1066 MB/s, aproximadamente


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Esta deficincia da SDRAM PC133 em atingir a taxa de 3,2 GB/s exigida

pelo Pentium 4 a mesma de usar um clock de 133 MHz onde deveria ser400 MHz. Apenas as memrias DDR do tipo DDR400 (tambm chamadasde PC3200) so capazes de operar com a taxa de transferncia exigida peloPentium 4. Os primeiros chipsets para Pentium 4 a suportar memrias DDRusam entretanto verses menos velozes, como DDR266 e DDR333. Ao setornarem comuns as memrias DDR400, o Pentium 4 poder ter o mximorendimento do seu barramento sem a necessidade do uso de memriasRDRAM.

Clculos em 2x

A unidade lgica e aritmtica do Pentium 4 opera com o dobro da

velocidade do seu ncleo. Isto indito em processadores. Operando a 1.5GHz, um Pentium 4 capaz de realizar 3 bilhes de adies por segundo. OPentium III, que tem sua unidade de ponto flutuante operando com amesma freqncia do ncleo, no consegue acompanhar a velocidade dosclculos realizados pelo Pentium 4. A maioria das operaes matemticassimples com nmeros inteiros poder ser feita em apenas meio perodo declock.

SSE2

As instrues SSE introduzidas no Pentium III foram melhoradas, e passarama ser chamadas SSE2. So uma evoluo da tecnologia MMX, agora com144 novas instrues que tornam mais rpidas operaes complexas comodescompresso de vdeo MPEG-2 (DVD), reconhecimento de voz, geraode grficos 3D, exibio de vdeo, compresso MP3, processamento de sinaisem geral. As operaes SSE2 passam a utilizar nmeros de ponto flutuantecom 128 bits, contra os 64 bits anteriormente usados. Isto significa maiorpreciso nos clculos sem gasto adicional de tempo. Para aproveitar essesnovos recursos preciso instalar no computador, o DirectX 8.0 ou superior.

Hyper Pipelined Technology

Todos os procesadores modernos executam suas instrues em modopipeline. Ao invs de serem usadas unidades de execuo complexas elentas, so utilizadas vrias unidades elementares, sendo cada uma delas mais

simples e rpida, todas ligadas em srie. como uma linha de montagem.Imagine 20 pessoas ao mesmo tempo montando um automvel. O grupo spoderia montar um carro de cada vez. Mais rpido seria colocar as pessoasem uma linha, cada uma responsvel por uma etapa da montagem. Este basicamente o princpio do pipeline. A arquitetura P6 em 10 estgios


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pipeline, o Pentium 4 possui 20, o que o torna potencialmente mais veloz naexecuo de instrues. Em outras palavras, cada GHz do Pentium 4 tem

mais capacidade de processamento que cada GHz do Pentium III.

A nova cache L1

A cache L1 do Pentium III tem 32 kB (16k para dados e 16k para cdigo). OPentium 4 tem 8 kB de cache para dados e 12 K micro-ops para cdigo(trace cache). O uso de uma cache menor conseqncia do funcionamentomais eficiente da cache de cdigo. Ao invs de armazenar instrues, acache L1 do Pentium 4 armazena micro-operaes, ou seja, instrues jdecodificadas e divididas em operaes elementares. Ao acessar dados narea de cdigo da cache L1, o Pentium 4 no perder portanto temporepetindo essas etapas. Com mais eficincia, a cache L1 pode ter seu

tamanho diminudo sem comprometer o desempenho do processador.

Cache L2

A cache L2 do Pentium 4 similar do Pentium III, com 256 kB, 256 bits eoperando na mesma freqncia do ncleo. Nada impede entretanto quesejam futuramente lanadas verses com caches maiores, sobretudo nosmodelos Xeon.

Execuo especulativa 33% mais eficiente que do Pentium III

Todos os processadores modernos fazem execuo especulativa. Aoreceberem uma seqncia de instrues da memria, passam a executar

vrias delas simultaneamente. Ocorre que algumas instrues dependem doresultado de outras, que podem ainda no ter sido concludas. Este problemano ocorria com os processadores antigos, que executavam uma instruo decada vez. Para permitir o paralelismo, o processador precisa especular qualser o resultado de operaes ainda no terminadas. Vrias vezes aespeculao falha, e preciso repetir aquele trecho de programa. O Pentium4 sofreu melhoramentos que permitem acertar esta especulao em maisvezes que o Pentium III.

Sem nmero de srie

O polmico nmero de srie introduzido no Pentium III, que possibilitava aidentificao do processador, foi muito criticado pela comunidade deinformtica. Alm de permitir maior segurana no comrcio eletrnico, eletambm possibilitava a identificao do usurio, comprometendo oanonimato e a privacidade. A soluo foi incluir no BIOS um comando paradesabilita-lo. Foi to criticado que a Intel resolveu no us-lo no Pentium 4.


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7-28 Hardware Total

Intel Xeon

O Pentium II e o Pentium III foram lanados em verses Xeon, com cachesmaiores e suporte para at 4 processadores. Com o Pentium 4, foiintroduzida uma pequena diferena. As verses comuns (no Xeon) doPentium II e do Pentium III podiam ser utilizadas em placas de CPU paradois processadores. Desta forma poderiam ser construdos servidores decusto moderado utilizando dois processadores Pentium II ou Pentium III noXeon. De certa forma, a capacidade de operar em dupla fazia com que oPentium II e o Pentium III acabassem roubando uma parte do mercado desuas verses Xeon. Notvel foi o caso das verses do Pentium III Xeon comcache L2 de 256 kB, usados em placas de CPU para 2 processadores. Estaconfigurao no apresentava vantagem alguma em relao ao uso de doisprocessadores Pentium III no Xeon, instalados em uma placa para 2

processadores. A cache L2 do Pentium III comum tambm opera com amesma freqncia do ncleo, a exemplo do que ocorre com a sua versoXeon. As nicas vantagens restantes foram as verses com cache L2 maiores(at 2 MB) e a possibilidade de operar em placas para 4 processadores.

Com o Pentium 4, a Intel resolveu dividir os mercados entre a versocomum e a verso Xeon. O Pentium 4 s pode ser usado em configuraesde um s processador, o que um retrocesso em relao ao Pentium III e aoPentium II. Sua verso Xeon, esta sim pode ser usada em cofiguraes para2 processadores. Esta diferenciao evita que o Pentium 4 roube omercado da sua verso Xeon na rea de servidores e placas de CPU de altodesempenho. Para deixar as coisas ainda mais separadas, a Intel no adotouo nome Pentium 4 Xeon, mas simplesmente, Intel Xeon. No manual doIntel Xeon, no existe uma s referncia ao Pentium 4, apesar da descriodo Xeon ser idntica do Pentium 4, com exceo do funcionamento emsistemas duais e do soquete diferente, o PGA603.


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Figura 7.18

Processador Intel Xeon.

Processador Intel XeonLanamento 2001Transistores 42.000.000Tecnologia 0,18 e 0,13 Encapsulamento PGA603Barramento de dados 64 bitsBarramento de endereos 36 bitsCapacidade de memria 64 GBClock interno 1,4 GHz e superioresClock externo 400 MHz (100 MHz x 4)Consumo A partir de 56 W

Cache L1 20 kBCache L2 256 kB

Novos recursos:Soquete PGA603 e funcionamento em dupla. Todos osmais recursos so similares aos do Pentium 4.

A tabela abaixo mostra alguns parmetros das verses iniciais do Xeon, comclocks de 1.4, 1.5 e 1.7 GHz. As potncias dissipadas so sensivelmentemaiores que as do Pentium 4. A Intel especifica para o Xeon, temperaturasmximas cerca de 3 graus inferiores s mximas especificadas para oPentium 4. Portanto preciso utilizar para o Xeon, coolers um poucomaiores que os indicados para processadores Pentium 4 de mesmo clock.



Xeon 1.4 GHz 1400 MHz / 400 MHz 14x 56 WXeon 1.5 GHz 1500 MHz / 400 MHz 15x 59,2 W


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7-30 Hardware Total

Xeon 1.7 GHz 1700 MHz / 400 MHz 17x 65,8 W

Com a adoo da tecnologia de 0,13, sero lanadas novas verses doXeon, com menor dissipao de potncia, maiores clocks, maiores caches L2e com cache L3. Tambm podero ser lanadas verses que suportemoperar em placas para 4 processadores.

Figura 7.19

Uma placa de CPU para dois processadores Intel

Xeon.

A figura 19 mostra uma placa de CPU para dois processadores Xeon,produzida pela SuperMicro. A placa possui 2 soquetes PGA603, 4 soquetespara memrias RDRAM, um slot AGP Pro, 4 slots PCI de 32 bits e 2 slotsPCI de 64 bits, alm de outras interfaces tradicionais.

AMD Athlon

Lanado em meados de 1999, este novo processador AMD trazia umacaracterstica indita: tomou o primeiro lugar da Intel na corrida peloprocessador mais rpido para PCs. Um Athlon/550, por exemplo, erasensivelmente mais veloz que um Pentium III/550, e seu custo era menor. Apartir da, Intel e AMD comearam uma corrida em busca do primeiro

lugar. A Intel lanava um modelo mais veloz, logo a seguir a AMD lanavaum modelo ainda mais veloz, depois a Intel fazia o mesmo, e assim pordiante.


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Figura 7.20

Processador AMD Athlon para Slot A.

A primeira verso do Athlon usava tecnologia de 0,25 (Modelo 1) e

utilizava um encapsulamento de cartucho, similar ao do Pentium II e doPentium III. O seu soquete, chamado Slot A, era bastante parecido com oSlot 1, entretanto no so compatveis do ponto de vista eltrico. No possvel encaixar um Athlon em um Slot 1, assim como no possvelencaixar um Pentium II/III em um Slot A. Ambos os conectores soparecidos, mas possuem chanfros em posies diferentes que impedem oencaixe do processador errado. Um tcnico distrado pode conseguirencaixar um Athlon no Slot 1, se inverter a posio do processador. Se istofor feito, o processador obviamente no funcionar. O processador e a placade CPU sero danificados.

Posteriormente a AMD lanou o Athlon Modelo 2, com tecnologia de 0,18, porm ainda utilizando o formato de cartucho.

Processador Atlhon, modelos 1 e 2Lanamento 1999Transistores 22.000.000

Tecnologia 0,25 e 0,18

Encapsulamento SECBarramento de dados 64 bitsBarramento de endereos 36 bitsCapacidade de memria 64 GBClock interno 500 a 1000 MHzClock externo 200 MHz

Consumo 31 a 65 WCache L1 128 kBCache L2 512 kB, discreta


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7-32 Hardware Total

No detalhe direita da figura 20, que mostra processadores Athlon com ocartucho aberto, podemos observar que na placa interna existe o

processador propriamente dito, na sua parte central, e dois chips dememria, que formam a cache L2. Dependendo do modelo, a cache L2dessas primeiras veses do Athlon podiam operar com 1/2, 2/5 ou 1/3 dafreqncia do ncleo. Apenas um ano depois estava disponvel o Athlon T-Bird, com cache L2 integrada ao ncleo, com 256 kB e full speed.

Barramento de 200 a 400 MHz

O Athlon foi criado para operar com um barramento externo de 200 MHz,podendo ter este clock aumentado para at 400 MHz em novas verses. Istotornar possvel a compatibilidade com novas memrias mais velozes aserem lanadas em um futuro prximo. Este barramento emprega um

mtodo chamado DDR (Double Data Rate), j utilizado por vriosbarramentos para obter clocks maiores. Em cada perodo de clock, o Athlonrealiza duas transferncias de dados, portanto cada perodo vale por dois.Com o clock de 100 MHz e usando DDR, o resultado equivalente ao deum clock de 200 MHz. Com 133 MHz e DDR, o resultado 266 MHz, ecom 200 MHz e DDR, o resultado o mesmo que 400 MHz. As primeirasverses do Athlon operavam com 100 MHz x 2. No final do ano 2000 foramlanadas verses de 133 MHz x 2. Note que um Athlon operando com 100MHz e DDR produz um resultado melhor que um Pentium III usando 133MHz, sem DDR.

Mesmo sendo o Athlon capaz de operar a 200 MHz externos, as primeiras

placas de CPU para Athlon no suportavam memrias de 200 MHz, poiselas simplesmente no existiam. Os primeiros chipsets faziam a comunicaocom o processador taxa de 200 MHz (100 MHz com DDR), mascomunicavam-se com a memria a 100 ou 133 MHz (memrias PC100 ePC133). No incio do ano 2001 comearam a surgir no mercado, placas deCPU com suporte a memrias DDR. Memrias DDR200 podem operar a200 MHz, e memrias DDR266 podem operar a 266 MHz. Com o usodessas novas placas de CPU e novas memrias, o Athlon pode tirar omximo proveito do seu veloz barramento externo.

Cache L1 de 128 kB

Caches maiores e com maior clock resultam em maior desempenho. Osprocessadores Intel tradicionalmente usam caches L1 de tamanho modesto,como 16 kB e 32 kB. Processadores AMD costumam usar caches L1 maiorescomo os 64 kB do K6-2 e do K6-III. A AMD colocou no Athlon, uma cacheL1 de 128 kB, um tamanho bastante generoso. A conseqncia deste


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tamanho maior que o processador encontrar com maior probabilidade, osdados e instrues que necessita na prpria cache L1, sem a necessidade de

utilizar mecanismos de acesso mais demorados para obter essas informaes.

Unidade de ponto flutuante

A unidade de ponto flutuante, responsvel pela execuo de clculosmatemticos complexos, de extrema importncia na execuo deprogramas cientficos, programas de CAD e engenharia, e em programas quegeram grficos tridimensionais. Antigamente, s engenheiros e cientistasprecisavam de uma unidade de ponto flutuante. Hoje, todos os jogos 3Dnecessitam deste recurso. Por isso todos os processadores modernos possuemem seu interior, uma unidade de ponto flutuante, capaz de realizar operaesmatemticas complexas com extrema velocidade.

At pouco tempo, a unidade de ponto flutuante de processadores Intel eraimbatvel. Um Celeron/266, por exemplo, realizava clculos de forma maisrpida que um AMD K6-III/450. Esta situao mudou com o processadorAthlon. Sua unidade de ponto flutuante foi totalmente reprojetada visandomxima eficincia. Um Athlon realiza clculos matemticos complexos comvelocidade de 10 a 15% maior que um Pentium III de mesmo clock.

Enhanced 3D Now e MMX ampliado

As instrues 3D Now encontradas no K6-2 e K6-III foram mantidas eampliadas no Athlon, com 5 novas instrues. As instrues MMX, tambmpresentes nesses processadores, tambm foram ampliadas com 19 novasinstrues. Essas instrues resultam em melhor desempenho na gerao deimagens tridimensionais e melhor processamento de sinais de vdeo e udio,til para aplicaes como reconhecimento de voz, compresso edescompresso de vdeo, tratamento de imagens 2D e sinais analgicos emgeral.

Clocks e consumo de energia

O Athlon tem fama de ser um processador mais quente que o Pentium III.Isto se deve ao fato do Athlon ter um nmero muito maior de transistores. OAthlon um processador de 7a gerao, enquanto o Pentium III de 6a.Comparemos inicialmente o Athlon modelo 1 de 600 MHz com o Pentium

III Katmai de 600 MHz. Esses dois processadores possuem cache L2separada do ncleo (discreta), com 512 kB. Ambos so construdos comtecnologia de 0,25.

Processador Transistores Potncia


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7-34 Hardware Total

Pentium III/600 9.500.000 36 WAthlon 600 22.000.000 50 W

Como vemos, o Athlon possui no seu ncleo um nmero de transistoresmais que duas vezes maior que o do Pentium III, devido aos seus circuitosmais complexos. Como ambos utilizam transistores com tamanhos iguais, istotornaria a potncia eltrica dissipada pelo Athlon tambm duas vezes maior.Entretanto este aumento de potncia de apenas 40%, graas ao fato doAthlon/600 ter seu ncleo alimentado por 1,6 volts, enquanto o PentiumIII/600 Katmai operava com 2 volts. Ainda assim consideravelmenteelevada a dissipao de 50 watts, resultando no uso de coolers de maiortamanho.

A tabela que se segue mostra a potncia dissipada por cada verso doAthlon at 1 GHz (modelos 1 e 2). Note que apesar do clock externo ser de200 MHz em todos esses casos, os multiplicadores levam em conta o clockde 100 MHz. Por exemplo, um Athlon/500 usa multiplicador 5x, e no 2,5x.Na verdade o clock desses modelos do Athlon de 100 MHz, que comDDR (Double Data Rate) resulta no mesmo efeito que teria um clock efetivode 200 MHz.

Clock e modelo Clock internoe externo


500 MHz modelo 1 500 MHz / 200 MHz 5x 42 W550 MHz modelo 1 550 MHz / 200 MHz 5,5x 46 W

600 MHz modelo 1 600 MHz / 200 MHz 6x 50 W650 MHz modelo 1 650 MHz / 200 MHz 6,5x 54 W700 MHz modelo 1 700 MHz / 200 MHz 7x 50 W550 MHz modelo 2 550 MHz / 200 MHz 5,5x 31 W600 MHz modelo 2 600 MHz / 200 MHz 6x 34 W650 MHz modelo 2 650 MHz / 200 MHz 6,5x 36 W700 MHz modelo 2 700 MHz / 200 MHz 7x 39 W750 MHz modelo 2 750 MHz / 200 MHz 7,5x 40 W800 MHz modelo 2 800 MHz / 200 MHz 8x 48 W850 MHz modelo 2 850 MHz / 200 MHz 8,5x 50 W900 MHz modelo 2 900 MHz / 200 MHz 9x 60 W950 MHz modelo 2 950 MHz / 200 MHz 9,5x 62 W1000 MHz modelo 2 1000 MHz / 200 MHz 10x 65 W

Clock externo e acesso memria


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Alguma confuso foi feita pelos usurios em relao ao clock externo e asmemrias utilizadas pelo Athlon. Afinal, o clock externo era de 100 ou 200

MHz? E como esses clocks so compatibilizados com as memrias PC100 ePC133 (100 MHz e 133 MHz) disponveis na poca do seu lanamento? Serianecessrio usar memrias de 200 MHz?

Esta questo no especfica do Athlon, mas de outros processadores echipsets. Durante muitos anos, as memrias usadas nas placas de CPUdeveriam operar com o mesmo clock externo usado pelo processador. Emum Pentium MMX, as memrias deveriam operar a 66 MHz. Em umPentium II/400, por exemplo, as memrias deveriam operar com 100 MHz,tal qual o processador. Dizemos que nesses casos a memria opera de formasncrona, ou seja, com o mesmo clock do processador. Novos chipsets foramdesenvolvidos com o recurso de acessar a memria de forma assncrona, ouseja, com um clock diferente do utilizado pelo processador. Um dosprimeiros chipsets com esta capacidade foi o VIA Apollo MVP3, quepermitia por exemplo, usar memrias a 66 MHz com um processadoroperando com clock externo de 100 MHz. Muitos chipsets modernos tmesta capacidade, inclusive os utilizados pelo Athlon.

Figura 7.21

Conexes entre processador, chipset e

memria.

A figura 21 mostra o diagrama de blocos de uma tpica placa de CPU. Nele vemos em destaque o processador, o chipset e a memria DRAM.Normalmente os chipsets so formados por dois chips independentes: oNorthbridge ou System Controller, que encarregado de controlar amemria e o barramento AGP, e o SouthBridge, especializado em interfaces


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7-36 Hardware Total

e comunicao com perifricos. Vemos na figura deste exemplo que acomunicao entre o processador e o chipset feita a 200 MHz, enquanto a

comunicao entre o chipset e a memria feita a 100 MHz. Os diversoschipsets para Athlon passaram por vrias geraes, com diferenas nasvelocidades de comunicao com o processador e com as memrias:

a) Processador a 200 MHz, memrias a 100 MHzb) Processador a 200 MHz, memrias a 100 ou 133 MHzc) Processador a 200 ou 266 MHz, memrias a 100 ou 133 MHzd) Processador a 200 ou 266 MHz, memrias DDR a 200 ou 266 MHz

O melhor desempenho do processador obtido quando a memria DRAM capaz de operar com velocidade igual ao seu clock externo, o que s setornou possvel com as placas de CPU que do suporte a memrias DDR,encontradas no mercado a partir de meados do ano 2001. Antes disso, asmemrias PC100 e PC133 realmente estavam abaixo do desempenhoexigido pelo Athlon.

Athlon T-BirdAssim como a Intel passou o Pentium III da verso Katmai para a versoCoppermine, a AMD passou o processador Athlon original para a verso Thunderbird (T-Bird). Ambos os fabricantes lanaram verses comencapsulamentos de cartucho e soquete, passaram de 0,25 para 0,18 efizeram alteraes no seu ncleo, principalmente a integrao da cache L2.

Tambm foram lanadas verses econmicas: o Celeron baseado no ncleoCoppermine (at ento era baseado no ncleo Katmai do Pentium II) e oDuron, que um Athlon T-bird com cache L2 de 64 kB. A tabela que sesegue mostra a transio que esses processadores sofreram no ano 2000.

Intel AMD

Pentium III Katmai, SEC, 0,25 Athlon, modelo 1, SEC, 0,25- Athlon, modelo 2, SEC, 0,18

Pentium III Coppermine, SEC, 0,18 Athlon T-Bird, SEC, 0,18

Pentium III Coppermine, FC-PGA, 0,18 Athlon T-Bird, PGA, 0,18

Celeron Coppermine-128, FC-PGA, 0,18 AMD Duron, PGA, 0,18

Note que o modelo Katmai do Pentium III (cache L2 discreta) foi produzidoapenas na verso de cartucho e com tecnologia de 0,25. J os Athlons decache discreta (modelos 1 e 2) foram ambos produzidos na verso decartucho, com tecnologias de 0,25 e 0,18. Observe ainda que o Athlonmodelo 2 no tem correspondente na Intel. Ao invs de partir diretamente


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para as novas verses com cache integrada, a AMD precisou lanar omodelo 2, j que a dissipao de calor do modelo 1 era muito elevada.

Ambos os fabricantes fizeram a integrao da cache L2 ao ncleo doprocessador utilizando a tecnologia de 0,18. O Coppermine da Intelcorresponde ao T-Bird da AMD. Ambos os processadores foram produzidosnas verses PGA e de cartucho. Este um engano que muitos cometem. As verses Coppermine e T-Bird, apesar de serem mais comuns noencapsulamento PGA, tambm foram produzidas no formato de cartucho.

At ento, o Celeron era baseado no ncleo Katmai do Pentium II, e notinha os recursos do Pentium III (que tambm era Katmai), como asinstrues SIMD. Portanto o Celeron nada mais era que um Pentium II com

menos cache, apesar desta cache ser full speed. Ao lanar o Pentium IIICoppermine, a Intel passou a produzir novas verses do Celeron, finalmentebaseadas no Pentium III, e no no Pentium II. o chamado CeleronCoppermine-128. Esta nova verso do Celeron possui 128 kB de cache L2,contra 256 kB do Pentium III, e seu barramento externo operava a 66 MHz,contra 100 e 133 MHz do Pentium III.

Assim como a Intel lanou o Celeron Coppermine-128, a AMD criou oirmo mais novo do Athlon. o processador AMD Duron, cuja nicadiferena em relao ao Athlon T-Bird a cache L2 de 64 kB. Tanto oDuron quanto as novas verses do Celeron so produzidas exclusivamentecom o encapsulamento PGA, e no na verso de cartucho.

O soquete utilizado pelo Duron e pelo Athlon T-Bird PGA chamado deSocket A.


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7-38 Hardware Total

Figura 7.22

Processador Athlon para Socket A.

Processador Athlon T-BirdLanamento 2000

Transistores 37.000.000Tecnologia 0,18 Encapsulamento PGA ou SEC


Capacidade de memria 64 GBClock interno A partir de 650 MHz

Clock externo 200 e 266 MHz

Consumo Acima de 38 WCache L1 128 kBCache L2 256 kB

Novos recursos:Cache L2 integrada ao ncleo, com 256 kB.

Apesar dos novos processadores Athlon terem encapsulamento PGA, aAMD ainda produz verses de cartucho. Podemos identificar facilmente umAthlon T-Bird de cartucho. Observe na figura 21 a descrio da numeraoexistente no processador. Os dgitos 2 e 4 na figura caracterizam o T-Bird. O 2 indica que a cache L2 tem 256 kB, e o 4 indica que o divisorde cache 1:1, ou seja, a cache opera na mesma freqncia do ncleo. Esses

processadores so mais velozes que os Athlons originais, e podem serinstalados em placas de CPU com Slot A. Como essas placas foramoriginalmente projetadas para os Athlons antigos (no T-Bird), o seu BIOSpoder apresentar a mensagem Unknown Athlon Processor (processadorAthlon desconhecido) durante o boot. Este no reconhecimento preciso do


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processador no traz maiores conseqncias ao funcionamento docomputador. O reconhecimento correto pode ser feito se realizarmos uma

atualizao no BIOS da placa de CPU.

Figura 7.23

Identificao de um processador Athlon T-

Bird para Slot A.

O Athlon foi projetado para ser um processador compatvel com asarquiteturas x86 / IA-32 e processar todos os sistemas operacionais eprogramas para PCs, como o Windows 9x/ME, Windows NT/2000, WindowsXP, Linux, etc. Todos os programas que funcinam no Pentium, PentiumII/Pentium III e demais processadores Intel, funcionam tambm no Athlon.Apenas algumas atualizaes cabem ser feitas nos sistemas operacionais. OWindows 2000, por exemplo, requer a instalao do Service Pack 1 para

corrigir alguns problemas.

Clocks e potncias do Athlon T-Bird

Periodicamente os fabricantes de processadores realizam alteraes queresultam em reduo da potncia consumida. A alterao mais drstica areduo do tamanho dos transistores (por exemplo, 0,25 para 0,18 eposteriormente para 0,13). Outras alteraes tambm podem ser realizadasneste sentido, como a reduo da tenso de alimentao interna doprocessador. Por isso para saber a potncia eltrica exata dissipada por cadamodelo (para efeito de clculo do cooler) preciso sempre consultar osmanuais mais recentes. A tabela que se segue mostra os clocks e potncias

para o Athlon T-Bird modelo 4, operando com alimentao de 1,75V.



650 MHz 650 MHz / 200 MHz 6,5x 38 W


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7-40 Hardware Total

700 MHz 700 MHz / 200 MHz 7x 40 W750 MHz 750 MHz / 200 MHz 7,5x 43 W

800 MHz 800 MHz / 200 MHz 8x 45 W850 MHz 850 MHz / 200 MHz 8,5x 47 W900 MHz 900 MHz / 200 MHz 9x 50 W950 MHz 950 MHz / 200 MHz 9,5x 52 W1000 MHz 1000 MHz / 200 MHz 10x 54 W1000 MHz 1000 MHz / 266 MHz 7,5x 54 W1100 MHz 1100 MHz / 200 MHz 11x 60 W1133 MHz 1133 MHz / 266 MHz 8,5x 63 W1200 MHz 1200 MHz / 200 MHz 12x 66 W1200 MHz 1200 MHz / 266 MHz 9x 66 W1300 MHz 1300 MHz / 200 MHz 13x 68 W

1333 MHz 1333 MHz / 266 MHz 10x 70 W1400 MHz 1400 MHz / 200 MHz 14x 72 W1400 MHz 1400 MHz / 266 MHz 10,5x 72 W

O Athlon continua a ser um processador quente, chegando at 72W depotncia dissipada na sua versa de 1.4 GHz. Para os modelos de 650, 700 e750 MHz, ele chega a ser at um pouco mais quente que o modelo 2 decartucho, porm a partir de 800 MHz, as potncias dissipadas pelo T-Birdso menores que as das verses semelhantes do modelo 2 de cartucho.Podemos esperar para um futuro prximo, redues nas potncias dissipadaspelas novas verses do Athlon, resultantes da reduo da tenso do ncleo eda adoo da tecnologia de 0,13.

Note que as verses inferiores a 1 GHz so oferecidas apenas com obarramento externo de 200 MHz. A partir de 1 GHz, algumas verses sofabricadas apenas com o barramento de 200 MHz (1.1 e 1.3 GHz), outras sofabricadas apenas com o barramento de 266 MHz (1.13 e 1.33 GHz) e outrasso oferecidas com barramentos de 200 e de 266 MHz (1, 1.2 e 1.4 GHz). Asplacas de CPU so capazes de detectar o clock externo suportado peloprocessador e configur-lo automaticamente. Podemos ainda fazer estaconfigurao no modo manual, forando o processador para 200 ou 266MHz, de acordo com o modelo. Para fazer esta configurao corretamente preciso determinar se o Athlon usado tem barramento de 200 ou 266 MHz.Esta informao est estampada na face superior do processador.


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Figura 7.24

Identificao de um processador Athlon T-

Bird modelo 4.

A seqncia de letras existente na face superior do processador traz vriasinformaes teis, como mostra a figura 24. Entre elas, o ltimo caracterindica o clock externo do barramento (B=200 MHz e C=266 MHz). Outrainformao importantssima a que define a temperatura mxima doprocessador (S=95oC e T=90oC). Isto importante para determinar o cooler

correto para o processador usado. Um processador que suporta temperaturamxima maior (no caso, 95oC) prefervel a um que suporta umatemperatura menor. So informaes teis para conferir o processador naocasio da compra, e tambm para configurar corretamente um computadordurante sua montagem, manuteno ou expanso.

O Athlon Palomino (ou Athlon XP)

Depois de lanar o Athlon Thunderbird (modelo 4), a AMD criou o AthlonMP (servidores e workstations) e o Athlon 4 (portteis). Ambos utilizam oncleo modelo 6, com otimizaes diversas, tais como Professional 3D Now emenor consumo de energia. Apesar de ambos serem baseados no ncleomodelo 6, o Athlon MP tem habilitados seus recursos especiais demultiprocessamento, enquanto o Athlon 4, que no realizamultiprocessamento, tem recursos especiais de economia de energia. OAthlon 4, que ser estudado mais adiante, na verdade um Athlon paraportteis. Nas sees seguintes apresentaremos os processadores Athlon MPe Athlon 4.

O ncleo do modelo 6 passou a ser utilizado na nova verso do Athlon paraPCs desktop, inicialmente chamado de Athlon Palomino. Esta nova versopossui melhoramentos na cache L2, instrues Professional 3D Now ereduzido consumo de energia, porm no conta com os recursos demultiprocessamento do Athlon MP nem com os recursos de economia de

energia do Athlon 4. Logo o Athlon T-Bird para PCs desktop sair de linha edar lugar ao Athlon Palomino (note que este um nome provisrio usadointernamente na AMD). Os resultados sero preos menores, maioresvelocidades e menor gerao de calor.


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7-42 Hardware Total

### Colocar tabela de equivalncia

Athlon Thoroughbred e Athlon Barton

Essas so novas verses do Athlon para PCs desktop que devero substituir omodelo Palomino em 2002. So baseados na tecnologia de 0,13. Existirotambm verses correspondentes para PCs portteis.

Athlon Clawhammer

Poder ser lanada uma verso para PCs desktop baseada na tecnologiaAMD x86-64. Ser um processador de 64 bits, apesar de compatvel com aarquitetura x86. Este ser um modelo de 8a gerao, tambm com tecnologiade 0,13 e seu lanamento est previsto para 2002 ou 2003.

Athlon MP

O Athlon MP uma verso do Athlon capaz de operar em placas de CPUcom mltiplos processadores. Apenas para recordar, o Pentium II e oPentium III podiam operar em placas com 1 ou 2 processadores (SP e DP),enquanto suas verses Xeon podiam operar em modos de at 4processadores. J o Pentium 4, assim como o Athlon, podem operar apenasno modo SP (ou seja, um nico processador). Assim como o Intel Xeon uma verso do Pentium 4 que pode operar no modo dual, o Athlon MP uma verso do Athlon capaz de operar tambm em modo dual. Futurasverses do Athlon MP podero operar em grupos de 4 e 8 processadores. OAthlon MP portanto um processador voltado para servidores e estaes detrabalho de alto desempenho, mercado que at ento estava dominado pelosprocessadores Intel: Pentium II Xeon, Pentium III Xeon e (Pentium 4) Xeon.

Figura 7.25

Processador Athlon MP.


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Juntamente com o Athlon MP, a AMD lanou tambm o chipset AMD 760MP, capaz de operar com o sistema dual. Na figura 26 vemos uma das

primeiras placas de CPU para Athlon MP, a Tyan Thunder K7, equipadacom este chipset. Como vemos so dois soquetes de 463 pinos, alm de slotAGP Pro, 5 slots PCI de 64 bits e 4 soquetes para memrias DDR DDRpadres DDR200 (para processadores com clock externo de 200 MHz) eDDR266 (para as verses com clock externo de 266 MHz). Essas memriasso portanto capazes de operar com a plena velocidade exigida pelo AthlonMP, ao contrrio das memrias PC100 e PC133, que ficam bem abaixo destavelocidade.

Figura 7.26

Uma placa de CPU para dois processadores

Athlon MP.

A figura 27 mostra o diagrama de blocos de uma placa de CPU baseada nochipset AMD 760 MP, para dois processadores Athlon MP. No muitodiferente de outras placas para mltiplos processadores. Este chipset formado pelos chips AMD 762 (este o que tem recursos demultiprocessamento) e o controlador de perifricos AMD 766. Note que estesegundo chip no responsvel por funes de multiprocessamento, e inclusive utilizado na verso no multiprocessada do AMD 760. Portanto ochipset AMD 760 oferecido em duas verses:

AMD 760 MP = AMD 762 (MP) + AMD 766AMD 760 = AMD 761 (no MP) + AMD 766


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7-44 Hardware Total

*** 75%

***

Figura

7.27

Diagrama de

uma placa de

CPU dual para

processadoresAthlon MP.

O chip AMD 762 faz a ligao com at dois processadores Athlon MP, a 200ou 266 MHz. A ligao feita com as memrias DDR, que podero sertambm de 200 ou 266 MHz. O AMD 762 tambm responsvel pelagerao dos sinais do barramento PCI, que opera com 32 ou 64 bits, a 33MHz. Na verso no MP, ou seja, no AMD 761, o barramento PCI deapenas 32 bits, como na maioria das placas de CPU monoprocessadas. J avelocidade da comunicao com o processador e com a memria DDR amesma da verso MP, ou seja, 200/266 MHz.

A figura 28 mostra como reconhecer um processador Athlon MP, a partir dainscrio na sua face superior. O prefixo HX antes da indicao do clock o que o distingue das outras veses do Athlon. Assim como ocorre comoutras verses, existem informaes importantes, como o clock, a voltagem,o clock externo mximo, a temperatura mxima e o tamanho da cache L2.

Figura 7.28

Identificando um Athlon MP.

Processador Athlon MPLanamento 2001


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Transistores 37.500.000Tecnologia 0,18

Encapsulamento PGABarramento de dados 64 bits

Barramento de endereos 36 bitsCapacidade de memria 64 GB

Clock interno A partir de 1000 MHzClock externo 266 MHz

Consumo A partir de 46 WCache L1 128 KB

Cache L2 256 KBNovos recursos:Reduo de 20% no consumo de energia, operao emmodo dual, cache L2 com eficincia aumentada,Professional 3D Now, compatveis com as instrues

SSE do Pentium III.

Apesar de utilizar a mesma tecnologia de 0,18 e a mesma voltagem dasverses ento existentes do Athlon, o Athlon MP possui otimizaes nos seuscircuitos internos que resultaram em reduo de cerca de 20% no consumoeltrico. Foi inicialmente liberado nas verses de 1000 e 1200 MHz, ambascom barramento externo de 266 MHz. Sua cache L2 sofreu melhoramentosna arquitetura (TLB = Translation Lookaside Buffer e Hardware Pre-fetch)que melhoraram sua eficincia, apesar de ter mantido o tamanho de 256 kB.Futuras verses do Athlon MP podero usar caches L2 maiores.

Professional 3D Now

Outro recurso interessante introduzido no Athlon MP so as novas instruesespecializadas em processamento 3D e multimdia, chamadas Professional3D Now. Apenas para recordar, a tecnologia 3D Now foi introduzida no AMD K6-2, e com o lanamento do Athlon recebeu mais algumasinstrues, passando a se chamar Advanced 3D Now. Ao lanar o PentiumIII, a Intel criou suas prprias instrues 3D e de multimdia, chamadas SSE(Streamed SIMD Extensions). Muitos conhecem o SSE como MMX2. NoAthlon MP, a AMD adicionou todas as instrues SSE da Intel, e passou achamar o novo conjunto de Professional 3D Now. Portanto, temos:

Professional 3D Now = Advanced 3D Now + SSE

Isto d ao Athlon MP a capacidade de executar programas originalmenteotimizados para a tecnologia SSE do Pentium III. Note entretanto que pelomenos nesta verso inicial, no esto includas as novas instrues 3D (SSE2)do Pentium 4.


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7-46 Hardware Total

Smart MP

O Smart Multiprocessing um recurso novo criado pela AMD para seusprocessadores Athlon MP. Com ele possvel uma comunicao maiseficiente entre a memria e os processadores. O funcionamento de vriosprocessadores em conjunto tem algumas complicaes, como por exemplo, acoerncia de caches. Quando um processador acessa um dado na memria,precisa saber se este dado est atualizado ou se consta como escrita pendentena cache do outro processador. Alm disso em caso como este, maisrpido um processador transferir o dado diretamente para outro, usandoapenas as caches, e deixando liberada a memria. Graas tecnologia SmartMP e ao chipset AMD 760 MP, uma comunicao mais eficiente pode serobtida. Este chipset tem dois barramentos independentes, um para cada

processador em uma configurao dual.Figura 7.29

O Athlon MP e o chipset AMD 760 MP

formam um sistema com dois

barramentos independentes, um para

cada processador, enquanto os sistemas

da Intel (Intel Xeon + chipset i860 ou

Pentium III Xeon + chipset i830) utilizam

um nico barramento compartilhado entre

os dois processadores, o que reduz o

desempenho.

A figura 29 mostra as conexes entre o chipset e os processadores emsistemas da Intel e AMD. Nos sistemas da Intel, a comunicao entre osprocessadores feita atravs de um barramento compartilhado, e todas astransaes passam pela memria. Nos sistemas da AMD, cada processadortem seu prprio barramento. A comunicao entre os processadores feitadiretamente, sem a necessidade de utilizar a memria, que poder estar emuso por outros circuitos (AGP ou dispositivos PCI, por exemplo).

Freqncias e dissipao de energia

Apesar de tambm ser construdo com a tecnologia de 0,18

e operar comos mesmos 1.75 volts usados pelo ncleo do Athlon T-Bird modelo 4, o Athlon MP (baseado no ncleo modelo 6), o Athlon MP tem outrasmodificaes de engenharia que resultam na reduo de 20% no seu


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consumo eltrico. Os dois primeiros modelos lanados foram os de 1000 e1200 MHz, e suas caractersticas so resumidas na tabela abaixo.



Athlon MP / 1000 1000 MHz / 266 MHz 7,5x 46,1 WAthlon MP / 1200 1200 MHz / 266 MHz 9x 54,7 W

Athlon Thoroughbred MP e Barton MP

Essas sero novas verses do Athlon MP, com lanamento previsto para2002. Sero baseados na arquitetura de 32 bits e 7a gerao do Athlon, comtecnologia de 0,13, e sero destinados a servidores e workstations entrylevel. Em outras palavras, so para os mais modestos modelos de PCs de

alto desempenho, j que para os de altssimo desempenho a AMD oferecerseus novos modelos de 8a gerao, com nova arquitetura de 64 bits.

Athlon ClawHammer e SledgeHammer

Esses tambm so nomes provisrios, e no necessariamente sero chamadosde Athlon. Ambos sero processadores de 8a gerao, 64 bits e tecnologiade 0,13, com lanamento previsto para 2002. O ClawHammer ir operarem sistemas para at 2 processadores, e o SledgeHammer ir operar comsistemas para 4 e 8 processadores.

Athlon 4

Esta uma nova verso do Athlon destinada ao mercado de PCs portteis.Lanada ainda com a tecnologia de 0,18, porm utilizando menordissipao de potncia e menores voltagens, tambm baseado no ncleodo modelo 6, o mesmo utilizado pelo Athlon MP e pelo Athlon Palomino.


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7-48 Hardware Total

Figura 7.30

Processador Athlon 4.

Processador Athlon 4Lanamento 2001Transistores 37.000.000Tecnologia 0,18 Encapsulamento PGABarramento de dados 64 bitsBarramento de endereos 36 bitsCapacidade de memria 64 GBClock interno 650 a 1400 MHz (jun/2001)Clock externo 200 / 266 MHzConsumo 38 a 72 WCache L1 128 kB

Cache L2 256 kB

Figura 7.31

Identificao de processadores Athlon 4.

AMD Duron

Assim como a Intel produziu processadores Celeron como verses de menorcusto e menor desempenho do Pentium II e Pentium III, a AMD produziu apartir do Athlon T-Bird, o AMD Duron. Tecnicamente a nica diferenaentre o Athlon e o Duron a cache L2. O Athlon tem 256 kB, enquanto oDuron tem 64 KB. Todas as demais caractersticas so similares s do


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Athlon. Inclusive o aspecto externo do Duron bastante parecido com o doAthlon, como podemos ver na figura 32.

Figura 7.32

Processador AMD Duron.

O AMD Duron destina-se ao mercado de PCs de baixo custo. Foi criadopara substituir o K6-2, o processador que dominou este mercado entre 1998e 2000. Ao mesmo tempo em que cessou a produo de chips K6-2, no finaldo ano 2000, aumenta a oferta de processadores Duron e de placas de CPUde baixo custo, com udio e vdeo onboard, equipadas com Socket A.

Processador AMD DuronLanamento 2000

Transistores 25.000.000Tecnologia 0,18 Encapsulamento PGABarramento de dados 64 bitsBarramento de endereos 36 bitsCapacidade de memria 64 GBClock interno A partir de 600 MHzClock externo 200 MHzConsumo A partir de 27 WCache L1 128 kBCache L2 64 kB

Novos recursos:O Duron tem todos os recursos do Athlon T-Bird, exceto

pela sua cache L2, que tem apenas 64 kB. Emcompensao tem menor custo e menor dissipao de

calor.

A princpio qualquer verso do Athlon pode ter uma verso do Duroncorrespondente, mas na prtica no o que tem ocorrido. A AMD tem dadoprioriadade em produzir Athlons com clocks mais altos e Durons com clocks


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7-50 Hardware Total

mais baixos. Enquanto eram oferecidos Athlons entre 800 e 1200 MHz, oDuron era oferecido em verses de 700 a 850 MHz.

Deixando de lado a cache L2, que no Duron tem apenas 64 kB, todas assuas demais caractersticas so idnticas s do Athlon, como a cache L1 de128 kB, o barramento externo de 200 MHz e a unidade de ponto flutuantede alto desempenho. um excelente substituto de alto desempenho para oK6-2, voltado para o mercado dos PCs de baixo custo.

Note que o Duron no foi produzido em verses de cartucho. O Duronpassou a ser produzido j na verso T-Bird, com encapsulamento PGA.

Modelo Clock interno

e externo


600 MHz 600 MHz / 200 MHz 6x 27,4 W650 MHz 650 MHz / 200 MHz 6,5x 29,4 W700 MHz 700 MHz / 200 MHz 7x 31,4 W750 MHz 750 MHz / 200 MHz 7,5x 33,4 W800 MHz 800 MHz / 200 MHz 8x 35,4 W850 MHz 850 MHz / 200 MHz 8,5x 37,4 W900 MHz 900 MHz / 200 MHz 9x 39,5 W950 MHz 950 MHz / 200 MHz 9,5x 41,5 W

A figura 33 mostra como identificar as caractersticas de processadores AMDDuron. Assim como ocorre para outros processadores da AMD, o cdigo

tem indicaes de clock interno e externo, cache L2, temperatura evoltagem.

Figura 7.33

Identificao de processadores Duron.

Duron para portteis e Duron Morgan

O processador Duron para portteis uma nova verso baseada no mesmoncleo usado pelo Athlon MP e Athlon 4 (modelo 6). basicamente umAthlon 4 com cache L2 de 64 kB, ao invs de 256 kB. Assim como o ncleodo modelo 6 passou a ser usado nos novos Athlons para PCs desktop(Palomino), o ncleo do Duron porttil passou a ser usado nas novas verses


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do Duron para PCs desktop de baixo custo. Este o chamado DuronMorgan.

Duron Appaloosa

Em 2002 o Duron tambm adotar a tecnologia de 0,13, e ser lanado omodelo Appaloosa, nas verses para portteis e para desktops.

VIA Cyrix III

Apesar deste processador ser bastante raro no Brasil, no poderamos deixarde fazer uma citao. Afinal a Cyrix sempre foi o terceiro maior fabricantede processadores para PCs. Durante seus ureos tempos, chegou a produzirprocessadores melhores que os da AMD e Intel. Era o Cyrix 6x86 PR200,

mais veloz e mais barato que o Pentium-200. Produziu ainda processadores6x86MX e M-II, ambos com tecnologia MMX. Infelizmente a Cyrix mudoude dono duas vezes ao longo dos tlimos anos. Foi comprada pela NationalSemiconductors, que praticamente a sucateou. Passou muito tempo semnovos lanamentos, at que foi finalmente comprada pela VIA Technologies.Atualmente o processador chama-se Via Cyrix III. Ele na verdade umaespcie de Celeron, tendo alguns pontos superiores e outros inferiores. Ospontos superiores so:

Barramento de 66, 100 ou 133 MHz Clocks mais elevados, como 700 MHz Cache L1 com 128 kB Instrues 3D Now e MMX Utiliza o Soquete 370, compatvel com Pentium III e Celeron Baixa dissipao de calor Baixo custo

Seu ponto fraco a cache L2, inexistente. Isso mesmo, a Cyrix preferiuaumentar o tamanho da cache L1 e acabar com a cache L2. Isso lembra osprimeiros processadores Celeron, que tambm no tinham cache L2.

8/3/2019

Apostila a Cap 7 Process Adores Modernos

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