Arquitectura Von Neumann e Arquitectura Harvard

A Arquitectura Von Neumann

A Arquitectura de Von Neumann, é uma arquitectura de computador que se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular tais programas.

Todos os elementos dessa arquitectura são alinhados da estrutura hardware do CPU, assim o sistema pode realizar todas as suas actividades sem apresentar erros no desempenho. Von Neumann é continuamente influenciado pela evolução tecnológica, tendo peças mais modernas inseridas.

A Arquitectura Harvard

A Arquitectura de Harvard baseia-se num conceito mais recente que a de Von Neumann, tendo vindo da necessidade de por o microcontrolador para trabalhar mais rápido. É uma arquitectura que se distingue das outras por possuir duas memórias diferentes e independentes em termos de barramento e ligação ao processador. É utilizada nos microcontroladores PIC, tem como principal característica aceder a memória de dados separadamente da memória de programa.

A Arquitectura de Harvard Modificada é uma variação da Arquitectura de Harvard que permite que o conteúdo da memória de programa seja acedido como se fosse memória de dados, esta é a principal diferença entre as duas arquitecturas.

Von Neunmann VS Harvard

A diferença entre a arquitectura Von Neunmann e a Harvard é que a Harvard separa o armazenamento e o comportamento das instruções do CPU e os dados, enquanto a Von Neumann utiliza o mesmo espaço de memória para ambos. Nos CPUs atuais, é mais comum encontrar a arquitetura Von Neunmann, mas algumas características da arquitectura Harvard também são vistas.

Nessas distintas arquitecturas, temos vantagens e desvantagens, como pode-se observar: Arquitectura Harvard: Caminhos de dados e de instrução distintos, dessa forma, os seus componentes internos têm a seguinte disposição. Na arquitectura Von-Neumann, é processada uma única informação de cada vez, visto que nessa tecnologia, execução e dados percorrem o mesmo barramento, o que torna o processo lento em relação à arquitectura Harvard.

Evolução da Arquitectura dos Processadores Intel

O primeiro microprocessador lançado pela Intel foi o 4004 em 1971.

Em 1972 surge o processador 8008 e em 1974, o processador intel 8080. O Intel 8085 surge em 1977.

Em 1978 e 1979 aparecem os processadores 8086 e 8088.

Em 1982 a Intel lança o processador 80286. Em 1985 a Intel lança o i80386.

Em 1988 a Intel desenvolve o 80386SX e em 80486DX.

Em 1989 lançam o i486.

Em 1992 é lançado o Pentium.

No ano de 1995 o Intel lançou o Pentium Pro e no ano de 1997 a intel lança o pentium 2.

No ano de 1998 foi lançado pela intel o pentium 2 xeon e no ano de 1999 a intel lançou o pentium 3.

No ano 2000 foi lançado pela intel o pentium 4 em 2002 chega o Intel Pentium M e no ano de 2003 a intel lançou o pentium 4 extreme edition que trouxe uma inovação pelo facto de ter uma cache L3 integrado.

Em 2005 a Intel lançou o Pentium D e em 2006 o Processador Dual-Core Intel Itanium 2

Em 2008 a Intel lançou o processador Intel Atom.

Em 2010 a Intel lançou os modelos Core i3, i5 e i7 a família de processadores que atendem os requisitos de processamento de todos os níveis de utilizador, dependendo do seu perfil e estilo de vida.

Ficha nº2 - Arquitectura de microprocessadores

Arquitectura de microprocessadores

MMX (MultiMedia Extensions) 

MMX é uma tecnologia lançada c pela Intel para os seus processadores Pentium MMX em 1997. Esta tecnologia oferece um modelo capaz de efectuar processamentos de dados inteiros, empacotados em registros de 64 bits. Para isso, foram criados 8 novos registros de 64 bits, mapeados sobre os registros de 80 bits já existentes na Unidade de Ponto Flutuante.

As 47 novas instruções MMX permitem o tratamento em paralelo de diversos itens de dados do tipo inteiro de 8, 16 ou 32 bits, empacotados em grupos de 8, 4 ou 2 elementos. Para além desta possibilidade de processamento em paralelo, a tecnologia MMX disponibiliza funcionalidades orientadas para o processamento de dados multimédia, como por exemplo a aritmética com saturação.

As 47 novas instruções MMX podem ser agrupadas em:

• Instruções Aritméticas
• Instruções de Comparação
• Instruções de Conversão
• Instruções Lógicas
• Instruções de Deslocamento
• Instruções de Transferência de Dados
• Instrução de Inicialização (EMMS)

Overclocking

Consiste em mudar as configurações do hardware para que ele funcione numa velocidade superior para qual foi projectado.

O overclocking pode resultar no superaquecimento do processador, instabilidade no sistema e às vezes pode danificar o hardware, se realizado de maneira imprópria.

O overclock pode ser aplicado basicamente a quatro componentes de hardware:

• Processador
• Placa-Mãe
• Memória
• Placa de Vídeo

Hyper-Threading

Hyper-Threading é uma tecnologia usada em processadores que o faz simular dois processadores tornando o sistema mais rápido quando se usa vários programas ao mesmo tempo. É uma tecnologia desenvolvida pela Intel e foi primeiramente empregada no processador Pentium 4 de núcleo Northwood, de 32 bit. Segundo a Intel, a Hyper-Threading oferece um aumento de desempenho de até 30% dependendo da configuração do sistema.

Processadores Intel com esta tecnologia:

• Intel Pentium 4
• Intel Pentium 4 Extreme Edition
• Intel Pentium D Extreme Edition
• Todos os modelos e gerações do Intel Core i3
• Todos os modelos mobile e de todas as gerações do Core i5
• Alguns modelos desktop da primeira geração do Core i5
• Todos os modelos e gerações do Intel Core i7
• Intel Atom N450
• Intel Atom Z2480
• Intel Atom D510
• Intel Atom D525
• Intel Atom N270
• Intel Pentium Dual Core

CISC 

CISC é uma linha de arquitectura de processadores capaz de executar centenas de instruções complexas diferentes sendo, assim, extremamente versátil. Exemplos de processadores CISC são os 386 e os 486 da Intel. Os processadores baseados na computação de conjunto de instruções complexas contêm um conjunto de códigos de instruções que são gravados no processador, permitindo-lhe receber as instruções dos programas e executá-las, utilizando as instruções contidas na sua micro-programação. 

RISC

É uma linha de arquitetura de processadores que favorece um conjunto simples e pequeno de instruções que levam aproximadamente a mesma quantidade de tempo para serem executadas. O tipo de microprocessador mais comum em desktops, o x86, é mais semelhante ao CISC do que ao RISC, embora chips mais novos traduzam instruções x86 baseadas em arquitetura CISC em formas baseadas em arquitetura RISC mais simples, utilizando prioridade de execução.

CISC vs RISC

De modo geral, os vendedores e outros pesquisadores tendem a medir o desempenho através de programas de teste (benchmarks). No entanto, os referidos programas possuem uma série de complicações na interpretação de seus resultados em função do tipo de ambiente que utilizaram e da natureza dos testes.

Os defensores da arquitetura CISC propugnam que instruções mais complexas resultarão em um código-objeto menor, o que reduz um consumo de memória, com reflexos no custo do sistema. Isso não é necessariamente correto se considerarmos que uma menor quantidade de instruções nem sempre acarreta menor quantidade de bits (e é a quantidade efetiva de bits que consome menos memória e a menor custo). Se cada instrução CISC possuir mais operandos que as instruções RISC e se cada um de seus operandos ocupar uma boa quantidade de bits na instrução, então poderemos ter um programa CISC maior em bits do que um programa em máquina RISC, apesar de o programa para o processador RISC possuir maior quantidade de instruções.

Funcionamento do microprocessador

Apresentação eletrónica: https://drive.google.com/file/d/0ByMqYzSTOKtyTjVncHN0Ml9ERWM/view?usp=sharing