TransputerTransputer

Seminário de Sistemas MicroprogramadosSeminário de Sistemas MicroprogramadosProfessor: MenottiProfessor: Menotti

Gabriel MacedoGabriel MacedoCésar LincolnCésar Lincoln

João César FeitosaJoão César FeitosaLucas TávoraLucas Távora

ConteúdoConteúdo● Arquitetura Básica;Arquitetura Básica;● Comunicação em rede de Comunicação em rede de

microcontroladores; microcontroladores;● Modelos;Modelos;● Software;Software;● Contribuição para a tecnologia moderna;Contribuição para a tecnologia moderna;● Aplicações.Aplicações.

TransputerTransputer● Transputer (Transputer (transistor computertransistor computer) é um dispositivo VLSI que contém ) é um dispositivo VLSI que contém

RAM, processador e links de comunicação para conexão direta com RAM, processador e links de comunicação para conexão direta com outros transputers.outros transputers.

● Sua arquitetura o torna um excelente bloco de construção de Sua arquitetura o torna um excelente bloco de construção de sistema multiprocessados, permitindo a operação de dispositivos sistema multiprocessados, permitindo a operação de dispositivos de forma paralela.de forma paralela.

TransputerTransputer● A arquitetura do transputer foi desenvolvida pela INMOS para A arquitetura do transputer foi desenvolvida pela INMOS para

atender a alguns objetivos principais:atender a alguns objetivos principais: Criação de uma linha de produtos comerciais que estabelecesse Criação de uma linha de produtos comerciais que estabelecesse

novos padrões no que tange à facilidade de programação e novos padrões no que tange à facilidade de programação e facilidade de projeto;facilidade de projeto;

Exploração de desenvolvimentos futuros na tecnologia VLSI, Exploração de desenvolvimentos futuros na tecnologia VLSI, ainda que mantendo uma família compatível de produtos;ainda que mantendo uma família compatível de produtos;

Criação de um componente programável, que pudesse ser usado Criação de um componente programável, que pudesse ser usado para a construção de sistemas compostos por múltiplos para a construção de sistemas compostos por múltiplos elementos de computação concorrentes.elementos de computação concorrentes.

Arquitetura BásicaArquitetura Básica● Processador com escalonador de processos (pseudoparalelismo) em Processador com escalonador de processos (pseudoparalelismo) em

microcódigo;microcódigo;

● Memória estática presente no chip;Memória estática presente no chip;

● Dois timers internos;Dois timers internos;

● Quatro Quatro linkslinks de comunicação com outros transputers; de comunicação com outros transputers;

● Interface com memória externa ao chip;Interface com memória externa ao chip;

● Não possui linhas de I/O, estas devem ser postas como hardware Não possui linhas de I/O, estas devem ser postas como hardware adicional controlado pelos adicional controlado pelos serial links.serial links.

Arquitetura BásicaArquitetura Básica

Fig. 1 - Diagrama de blocoFig. 1 - Diagrama de bloco

Arquitetura BásicaArquitetura Básica

Tabela 1 - PinosTabela 1 - Pinos

Arquitetura BásicaArquitetura Básica

Tabela 2 - PinosTabela 2 - Pinos

Arquitetura BásicaArquitetura BásicaTabela 3 – PinosTabela 3 – Pinos

Tabela 4 - PinosTabela 4 - Pinos

Arquitetura BásicaArquitetura Básica

Fig. 2 - Endereçamento a memória externaFig. 2 - Endereçamento a memória externa

Comunicação em RedeComunicação em Rede

● O design básico do transputer inclui portas seriais que permitem a O design básico do transputer inclui portas seriais que permitem a comunicação com até quatro transputers, cada um com 5, 10 ou 20 comunicação com até quatro transputers, cada um com 5, 10 ou 20 Mbit/s (rápido para a década de 80).Mbit/s (rápido para a década de 80).

● Transputers podem ser ligados a outros num layout de ponto a Transputers podem ser ligados a outros num layout de ponto a ponto, formando os chamados TRAM's (ponto, formando os chamados TRAM's (Transputers ModulesTransputers Modules).).

● Mandar mensagens para transputers mais distantes requer que a Mandar mensagens para transputers mais distantes requer que a mensagem seja passada por todos os chips ao longo do caminho. mensagem seja passada por todos os chips ao longo do caminho. Isso adiciona um atraso a cada salto sobre um Isso adiciona um atraso a cada salto sobre um linklink, levando a um , levando a um atraso considerável em redes grandes. Isso pode ser resolvido atraso considerável em redes grandes. Isso pode ser resolvido colocando-se um switch conectando até 32 transputers, ou até colocando-se um switch conectando até 32 transputers, ou até mesmo outros switches, em redes longas.mesmo outros switches, em redes longas.

Comunicação em RedeComunicação em Rede● Vantagens da comunicação serial ponto-a-ponto em relação aos Vantagens da comunicação serial ponto-a-ponto em relação aos

barramentos: barramentos:  O projeto da placa é bastante simplificado;O projeto da placa é bastante simplificado; Dispositivos de distintos tamanhos de palavra e performance Dispositivos de distintos tamanhos de palavra e performance

podem ser facilmente interconectados;podem ser facilmente interconectados; Inexistência de buffers no mecanismo de comunicação, a Inexistência de buffers no mecanismo de comunicação, a

despeito do número de transputers no sistema;despeito do número de transputers no sistema; A largura de banda das comunicações não satura à medida que A largura de banda das comunicações não satura à medida que

cresce o tamanho do sistema. No caso do barramento, quanto cresce o tamanho do sistema. No caso do barramento, quanto maior o número de pontos no sistema, maior a largura de banda maior o número de pontos no sistema, maior a largura de banda do canal.do canal.

  

Tipos de Transputer - Tipos de Transputer - T2 16-bitT2 16-bit

● O primeiro protótipo de Transputer 16-bit foi o S43, que não O primeiro protótipo de Transputer 16-bit foi o S43, que não possuia escalonador e controlador DMA. O possuia escalonador e controlador DMA. O T212T212 e e M212M212 (o último (o último com um controlador de disco integrado) eram os principais com um controlador de disco integrado) eram os principais modelos de 16-bit. modelos de 16-bit.

● O O T212T212 possuía versões com 17,5 e 20 MHz. Em seguida, veio o possuía versões com 17,5 e 20 MHz. Em seguida, veio o T222T222, com RAM de 2Kb a 4Kb integrada. Mais tarde surgiu o , com RAM de 2Kb a 4Kb integrada. Mais tarde surgiu o T225T225 com suporte a com suporte a debbugerdebbuger e instruções extras. e instruções extras.

Tipos de Transputer - T4 32-bitTipos de Transputer - T4 32-bit

● A primeira versão de 32-bits foi A primeira versão de 32-bits foi T414T414, seguido do , seguido do T424T424, que , que consistia no consistia no T414T414 com 2KB de RAM integrada, em vez dos 4KB com 2KB de RAM integrada, em vez dos 4KB originais, além de possuir versões de 15 e 20MHz.originais, além de possuir versões de 15 e 20MHz.

● Mais tarde a RAM voltou a ter 4KB com Mais tarde a RAM voltou a ter 4KB com T425T425 (com versões de 20, (com versões de 20, 25 e 30 MHz), que tambem possuía suporte a 25 e 30 MHz), que tambem possuía suporte a debuggerdebugger..

● Em 1989, foi lançado o Em 1989, foi lançado o T400T400, uma versão de baixo custo do , uma versão de baixo custo do T425T425, com 2KB de RAM e somente 2 , com 2KB de RAM e somente 2 linkslinks em vez de 4, adequado em vez de 4, adequado para o mercado de sistemas embarcados.para o mercado de sistemas embarcados.

Tipos de Transputer - T8Tipos de Transputer - T8● A segunda geração do T800 introduziu em 1987 o suporte de A segunda geração do T800 introduziu em 1987 o suporte de

ponto flutuante de 64-bit e 3 registradores adicionais para uso de ponto flutuante de 64-bit e 3 registradores adicionais para uso de tal recurso, além de um conjunto de instruções extendido. Também tal recurso, além de um conjunto de instruções extendido. Também possuía 4KB de RAM interna e versões de 20 e 25 MHz. As versões possuía 4KB de RAM interna e versões de 20 e 25 MHz. As versões posteriores, como o posteriores, como o T810T810 apresentavam barramento de endereço apresentavam barramento de endereço e dados separados, para melhorar desempenho.e dados separados, para melhorar desempenho.

● A INMOS também desenvolveu vários chips de suporte para o A INMOS também desenvolveu vários chips de suporte para o Transputer, como o C004, switch de 32 links, e o C012, adaptador Transputer, como o C004, switch de 32 links, e o C012, adaptador para interface de dados de 8 bits.para interface de dados de 8 bits.

SoftwareSoftware● OCCAM: linguagem de descrição de sistemas e de programação;OCCAM: linguagem de descrição de sistemas e de programação;● Suporte a concorrência e comunicação intra e interprocessos Suporte a concorrência e comunicação intra e interprocessos

baseada em canais;baseada em canais;● Cada canal consiste de uma palavra na memória que armazena o Cada canal consiste de uma palavra na memória que armazena o

ponteiro para o ponteiro para o workspace workspace de um processo.de um processo.● Facilidade de implementação de controladores de dispositivos devido Facilidade de implementação de controladores de dispositivos devido

ao paralelismo promovido pelo conjunto hardware-software.ao paralelismo promovido pelo conjunto hardware-software.

SoftwareSoftware● O primeiro ambiente de desenvolvimento para o tranputer foi o O primeiro ambiente de desenvolvimento para o tranputer foi o

INMOS D700 TDS (Transputer Development System). Apesar de INMOS D700 TDS (Transputer Development System). Apesar de algumas ferramentas inovadoras, a IDE pouco amigável e a pouca algumas ferramentas inovadoras, a IDE pouco amigável e a pouca disseminação do OCCAM, não contribuíram para a popularização do disseminação do OCCAM, não contribuíram para a popularização do Transputer.Transputer.

● Mais tarde a INMOS lançou uma ferramenta mais convencional, o Mais tarde a INMOS lançou uma ferramenta mais convencional, o OCCAM 2 tools sets.OCCAM 2 tools sets.

● Implementações em C, FORTRAN, Ada e Pascal foram também Implementações em C, FORTRAN, Ada e Pascal foram também lançadas pela INMOS, além de extensões que permitiam recursos de lançadas pela INMOS, além de extensões que permitiam recursos de concorrência e comunicação semelhantes a OCCAM.concorrência e comunicação semelhantes a OCCAM.

● O não suporte à memória virtual impediu que houvesse versões O não suporte à memória virtual impediu que houvesse versões UNIX para transputer, apesar de existirem UNIX para transputer, apesar de existirem portingsportings de sistemas de sistemas baseados em UNIX, como o Minix e Idris, além de outros, como o baseados em UNIX, como o Minix e Idris, além de outros, como o HeliOs, SO para sistemas multiprocessados.HeliOs, SO para sistemas multiprocessados.

Contribuição para a tecnologia Contribuição para a tecnologia modernamoderna

De forma semelhante à arquitetura do transputer, os CPUs tradicionais passaram a utilizar paralelismo interno de instruções para aumentar desempenho.

Entretanto, os clusters computacionais utilizam grandes quantidades de memória e espaço em disco para proporcionar uma computação paralela eficiente, ao contrário de um sistema paralelo baseado em Transputer, cuja arquitetura é otimizada para este fim.

O insucesso comercial do Transputer foi resultante da enorme popularização das CPUs de 8 bits, largamente usadas em projetos onde o custo era o principal fator de consideração.

AplicaçõesAplicações

Comunicações digitais

Impressoras a laser

Sistemas de controle

Síntese de imagens

Processamento de sinais

Inteligência artificial

Dúvidas ?Dúvidas ?

César Lincoln – César Lincoln – cesar@lesc.ufc.brcesar@lesc.ufc.brGabriel Macedo - gabriel@gtel.ufc.brGabriel Macedo - gabriel@gtel.ufc.br

João César - jotace@gtel.ufc.brJoão César - jotace@gtel.ufc.brLucas Távora - lucas@gtel.ufc.brLucas Távora - lucas@gtel.ufc.br