Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia
Curso: Licenciatura em Computação
Docente: Matuzalem
Equipe: Álison Souza de Jesus, Valter Oliveira Junior, Mauricio Porto e Cesar Francisco
Assunto Abordado: Processador Pentium II
Curso: Licenciatura em Computação
Docente: Matuzalem
Equipe: Álison Souza de Jesus, Valter Oliveira Junior, Mauricio Porto e Cesar Francisco
Assunto Abordado: Processador Pentium II
Processadores
Este blog apresentará informações referentes aos processadores, tendo como principal objetivo mostrar informações relacionadas ao desenvolvimento dos processadores, como funciona, quais são suas características e desempenhos, dando ênfase e abordando informações pertinentes ao Processador Pentium II, que surgiu em 1997. Buscando esclarecer os motivos pelo qual esse processador foi lançado, qual seu diferencial em relação aos anteriores e seu modo de funcionamento. Processadores são nada mais que um pedaço de silício com inúmeros condutores. Ao longo do tempo novos processadores foram surgindo, ficando cada vez mais eficientes com o surgimento de novos processadores. O processo de evolução dos processadores tem sido acompanhado, desde que o primeiro processador foi lançado, sendo que os fabricantes tentaram oferecer cada vez mais recursos ainda mais sofisticados, no intuito de atender as demandas dos usuários. Os processadores são diferentes, cada um foi lançado utilizando arquiteturas diferentes, terminais, voltagem entre outros fatores. Mas, dizer que os processadores são diferentes não significa dizer, que eles não podem executar comandos iguais e até mesmo interagirem entre si, devido ao fato que as placas-mãe em geral foram desenvolvidas para suporta diferentes tipos de processadores e até mesmo os processadores seguem uma linha de evolução, sendo que cada processador lançado terá capacidade de interação das instruções contidas em outros mais antigos. Contudo, acreditamos que as informações contidas neste blog possam colaborar com a construção do conhecimento de qualquer leitor, ajudando-o a entender um pouco mais sobre a história dos processadores e até mesmo oferecer uma boa base de conhecimento, para na hora em que o leitor for adquirir um processador possa atender as suas expectativas e necessidades.
Arquitetura Von Neumann
Húngaro e Matemático, que em 1945 estabeleceu os princípios de operação de um computador digital, que se tornaram conhecidos como Arquitetura Von Neumann. Esta arquitetura tem como base três componentes principais: Memória, Unidade de Controle e Unidade de Processamento.
- Memória: Local onde são armazenados os dados, onde tais dados são interpretados como instruções de um programa a ser executado.
- Unidade de Controle: Responsabiliza-se pelo funcionamento da máquina.
- Unidade de Processamento: Responsável por realizar os cálculos de acordo com as instruções. Unidade Lógica Aritmética (ALU) e registradores são basicamente o que há contido dentro da Unidade de Processamento. Sendo que, os registradores são: Registrador IC, Registrador IR, Registrador MAR, Registrador MBR e Registradores de Propósitos Geral.
- Registrador IC (Instruction Counter) – Contém o endereço na memória com a próxima instrução a ser executada.
- Registrador IR (Instruction Register) - Contém a próxima instrução a ser executada.
- Registrador MAR (Memory Address Register) – Contém o endereço da posição da memória a ser lida ou escrita.
- Registrador MBR (Memory Buffer Register) – Contém o dado a ser lido ou escrito na memória.
- Registradores de Propósitos Geral – Usados para armazenar resultados intermediários.
Clock
O significado da palavra “clock” em inglês significa relógio, que tem como função marca tempo. Já relacionando tal palavra ao computador, significa que no computador existe um pequeno cristal de quartzo que fica na placa mãe, onde tem função de marca tempo, proporcionando que o sistema funcione de forma sincronizada. Esse cristal cria vibrações, no intuito de estabelecer um ciclo a ser seguido pelo computador, gerando ciclos de processamentos. O “clock” pode ser representado através de uma onda quadrada, tendo inicio a partir do momento que o sinal passa de “0” a “1” .
O sinal de “clock” é medido através de hertz, que é uma unidade de medida responsável por estabelecer o número de ciclos por segundo. Em um computador todas as medidas, são feitas através do ciclo de “clock”, dizer que uma memória tem latência cinco, significa dizer que ela irá demorar cinco ciclos de “clock” para começar a transferência de dados. Sendo assim, as instruções recebem números que determinam o tempo de sua execução, baseando-se no ciclo de “clock”. Os processadores têm conhecimento em relação aos ciclos de todas as instruções, podendo executá-las sucessivamente ou paralelamente.
· Clock Interno: Responsável por regular a freqüência de trabalho do microprocessador. São exemplos de operações submetidas ao “clock” interno: cálculos matemáticos, compactação e descompactação de arquivos, execução de programas, dentre outros.
· Clock Externo: Responsável por regular a freqüência da placa-mãe e periféricos. São exemplos de operações submetidas ao “clock” externo: operações de I/O como leitura e gravação no HD, envio de dados à impressora e ao vídeo, troca de informações entre placas e periféricos em geral.
Hertz
Unidade de medida responsável por medir a velocidade de um processador, calculando os ciclos realizados por ele.Logo, 100 Hz possibilita 100 instruções/segundo. 100 MHz são 100 milhões de instruções por segundo. Mil megahertz (1000 MHz) equivalem a um gigahertz (1 GHz) que, por sua vez, significa um bilhão de instruções por segundo. Sendo assim, através da unidade de medida hertz, podemos analisar o desempenho do processador.
Arquitetura Externa do Processador
- Barramento de Dados: Responsável pelo trafego de dados que são transmitidos ou recebidos pelo processador. Sendo um barramento bidirecional, podendo receber ou enviar dados.
- Barramento de Endereços: Responsável por identificar a posição de memória a ser acessada ou qual dispositivo de entrada e saída deve ser ativado. As informações somente saem do processador, sendo esse barramento unidirecional.
- Barramento de controle: Responsável por controlar a comunicação do processador com o processador. Possuindo duas linhas, leitura e escrita, que especificam a direção do fluxo de dados.
Arquitetura Interna do Processador
Olhando a figura acima de um processador Pentium II, podemos observa que um processador é formado por diversos componentes, entre eles estão registradores, Memória Cache, ULA e UC.
- Registrador: Dispositivo responsável por armazenar dados, seu tamanho é medido em bits, variando de 32 à 256 bits nos processadores atuais. Todos os dados a serem processados, é necessário que sejam armazenados nos registradores, possibilitando a execução de instruções.
- Memória Cache: Memória intermediaria entre os registradores e a memória principal, esta memória é divida
- ULA: A Unidade Lógica e Aritmética é responsável por processar dados dos registradores, no intuito de gerar outros dados. Esse processamento é feito através de operações aritméticas (soma, subtração, multiplicação, divisão) e operações lógicas (AND, OR, XOR, NOT, SHIFTS, ROTATES).
- UC: É uma Unidade de Controle responsável por gerar sinais elétricos, que servirão para controlar outros componentes como a ULA e os Registradores.
Lei de Moore
Gordon Moore realizou uma profecia afirmando que, os processadores passariam a evoluir a cada 18 meses, tal profecia sobreviveu durante duas décadas e até os dias atuais podemos observar vestígios dela. A evolução dos processadores nos dias atuais, tem sido em menos de 18 meses em alguns casos, devido à facilidade dos fabricantes desenvolverem novas tecnologias e explorarem as já existentes como: Aperfeiçoamento dos transistores, desenvolvimento dos chips óticos, os nanotubos, os processadores quânticos.
PENTIUM II
O processador Pentium II representou na época uma grande inovação em tecnologia e performance dos processadores da linha Intel. Apresentava as vantagens do processador Pentium Pro, além de incorporar a tecnologia MMX. Deste modo foi especialmente indicado para aplicações profissionais onde alta velocidade e performance eram exigidas época, bem como para o uso de sistemas avançados baseados em Windows95, Windows NT e Unix.
A mudança mais visível no Pentium II é o novo encapsulamento SEPP (Singled Edge Processor Package). Ao invés de um pequeno encapsulamento de cerâmica, temos agora uma placa de circuito, que traz o processador e o cache L2 integrado. Protegendo esta placa, temos uma capa plástica, formando um cartucho muito parecido com um cartucho de video-game.
Novamente, foi alterado o encaixe usado pelo processador. O Pentium II não é compatível tanto com as placas soquete 7, quanto com as placas para Pentium Pro, exigindo uma placa mãe com o encaixe slot 1. A maioria dos usuários não gostou muito da idéia, já que por utilizar um novo encaixe, o Pentium II era incompatível com as placas mãe soquete 7 disponíveis até então, o que obrigava os usuários a trocar também a placa mãe no caso de um upgrade. O uso do slot 1 não deixa de ser uma política predatória da Intel, pois tendo sido criado e patenteado por ela, outros fabricantes não podem fazer uso dessa tecnologia em seus processadores. A utilização do slot 1 pela Intel foi o primeiro passo para a salada de padrões e tecnologias proprietárias que temos atualmente no ramos dos processadores.
Porém, do ponto de vista da Intel, a mudança foi necessária, pois a presença do cache L2 na placa mãe limitava sua freqüência de operação aos 66 ou 100 MHz da placa mãe, formando um gargalo.
Pentium II
A família de processadores, denominada de Intel P6, é constituída e classificada pela velocidade medida através do indice iCOMP2.0 (Intel) que atribui um valor de performance para cada processador.
· Pentium II 233 Mhz: 267
· Pentium II 266 Mhz: 303
· Pentium II 300 Mhz: 332
· Pentium II 333 Mhz: 366
· Pentium II 350 Mhz: 386
· Pentium II 400 Mhz: 440
· Pentium II 450 Mhz: 483
Principais Características
· Desenvolvido para suprir a necessidade de equipamentos tipo servidores e estações de trabalho onde o alto desempenho é necessário.
· Disponível nas velocidades de 233Mhz, 266Mhz , 300Mhz , 333Mhz , 350Mhz , 400Mhz e 450Mhz
· Os processadores Intel Pentium II de 350Mhz , 400Mhz e 450Mhz requerem placas de CPU com barramento Bus de 100Mhz. Os modelos de menor velocidade trabalham com placas de CPU com barramento de 66Mhz.
· Utiliza a tecnologia Dual Independent Bus (DIB) o que proporciona ótimo desempenho em seu funcionamento e o processamento de múltiplas transações simultâneas.
· A existência de dois barramentos independentes - Arquiterura Dual Independente DIB - permite ao processador acessar dados através de qualquer um dos barramentos, simultaneamente e de forma paralela. Os processadores anteriores acessam apenas em modo sequencial devido a existência de barramento único. Desta forma verificamos um aumento de performance de até 3 vezes no desempenho do processador.
· Tecnologia MMX permitindo maior desempenho para aplicativos de comunicações e mídia. Esta tecnologia facilita a visualização de imagens 3D, estando preparada para as aplicações que irão surgir no futuro com animação total, cores mais vivas, gráficos realistas, etc.
As características avançadas alcançadas pela tecnologia MMX são devidas a técnica SIMD (Single Instruction, Multiple Data) que emprega 57 novas instruções com oito registros MMX e quatro novos tipos de dados.
As características avançadas alcançadas pela tecnologia MMX são devidas a técnica SIMD (Single Instruction, Multiple Data) que emprega 57 novas instruções com oito registros MMX e quatro novos tipos de dados.
· Disponíveis em cartuchos SEC (Single Edge Contact).
· Sua tecnologia permite a utilização de dois processadores trabalhando em conjunto.
· Técnica de processamento Execução Dinâmica que proporciona aumento no desempenho do software
· Possui cache nível 2 (L2) de 512kB e cache L1 de 32kB (16k para dados e 16k para instruções)
· Voltagem de alimentação de 2.8Volts, tolerando variações de 2,73V a 2,9V, consumindo 11,8A (233Mhz), 12,7A (266Mhz) 14,2A (300Mhz)
· Circuito interno equivalente a aproximadamente 7,5 milhões de transistores
Considerações de Montagem e Instalação do Processador Pentium II
Considerando a ventilação e refrigeração do sistema, é aconselhado o uso de gabinetes tipo ATX, que permitem uma circulação de ar mais eficiente . Este fato é apoiado pelo fato de que a maioria das placas de CPU orientadas ao processador Pentium II são do tipo ATX.
O processador é encaixado na placa de CPU através de um conector chamado de "Slot 1" que permite uma perfeita conexão entre o processador e a placa de CPU, além realizar sua proteção contra eventuais danos. Um apoio mecânico chamado "Retentor" que é fornecido junto com a placa de CPU ajuda na fixação do processador.
O processador Pentium II é fornecido com um ventilador e dissipador de calor, a temperatura máxima de operação do processador Pentium II é de 75º graus C, medição realizada no centro da placa de dissipação térmica do processador, abaixo da carcaça do ventilador.Cache L2 integrado
O Pentium II traz integrados ao processador, nada menos que 512 KB de cache L2, o dobro da quantidade encontrada na versão mais simples do Pentium Pro. No Pentium II porém, o cache L2 trabalha a apenas metade do clock do processador. Em um Pentium II de 266 MHz por exemplo, o cache L2 trabalha a 133 MHz, o dobro da frequência do cache encontrado nas placas mãe soquete 7, mas bem menos do que os 200 MHz do cache encontrado no Pentium Pro. A Intel optou por usar este cache mais lento para solucionar três problemas que atrapalharam o desenvolvimento e a popularização do Pentium Pro:
O primeiro é o alto grau de incidência de defeitos no cache. O cache full-spped do Pentium Pro era muito difícil de se produzir com a tecnologia existente na época, o que gerava um índice de defeitos muito grande. Como não é possível testar o cache separado do processador, era preciso ter o processador pronto para depois testar todo o conjunto. Se o cache apresentasse algum defeito, então todo o processador era condenado à lata do lixo. Este problema inutilizava boa parte dos processadores Pentium Pro produzidos, resultando em custos de produção mais altos e consequentemente preços de venda mais elevados, que tornavam o Pentium Pro ainda mais inacessível ao consumidor final. O cache mais lento utilizado no Pentium II era mais fácil de se produzir, e ao mesmo tempo o formato SEPP permite substituir os chips de cache durante o processo de fabricação, caso estes apresentassem defeito.
O segundo problema é a dificuldade que a Intel encontrou para produzir memórias cache rápidas na época do Pentium Pro; dificuldade acabou impossibilitando o lançamento de processadores desta família operando a mais de 200 MHz. Naquela época, a Intel ainda não tinha tecnologia suficiente para produzir módulos de cache L2 capazes de trabalhar a mais de 200 MHz, com um custo de produção aceitável. Se o cache L2 do Pentium II operasse na mesma freqüência do processador, o mesmo problema logo voltaria a aparecer, atrapalhando o desenvolvimento de versões mais rápidas.
Por último, temos o fator custo, pois utilizando memórias cache um pouco mais lentas no Pentium II, os custos de produção se reduzem, tornando o processador mais atraente ao mercado doméstico.
Você nunca encontrará à venda uma placa mãe para Pentium II com cache, já que o cache L2 já vem embutido na placa de circuito do processador.
Arquitetura
O Pentium II foi produzido em duas arquiteturas diferentes. As versões de até 300 MHz utilizam a arquitetura Klamath, que consiste numa técnica de fabricação de 0.35 mícron, muito parecida com a utilizada nos processadores Pentium MMX. Nas versões a partir de 333 MHz já é utilizada a arquitetura Deschutes de 0.25 mícron, que garante uma dissipação de calor muito menor, o que possibilitou o desenvolvimento de processadores mais rápidos.
Vale lembrar também que no Pentium II não é preciso se preocupar em configurar corretamente a tensão do processador, pois isto é feito automaticamente pela placa mãe. Só para matar sua curiosidade, os processadores baseados na arquitetura Klamath utilizam 2.8 volts, enquanto os baseados na arquitetura Deschutes utilizam 2.0 volts.
Note apenas que é necessário que a placa suporte a voltagem utilizada pelo processador. Se você tiver em mãos uma placa slot 1 antiga, que trabalhe apenas com tensões de 2.8 e 2.0v, você não poderá utilizar por exemplo um Pentium III Coppermine, que usa tensão de 1.75v. Em muitos casos este problema pode ser resolvido com um upgrade de BIOS, cheque se existe algum disponível na página do fabricante.
Uma última consideração a respeito dos processadores Pentium II é sobre a freqüência de barramento utilizada pelo processador. As versões do Pentium II de até 333 MHz usam bus de 66 MHz, enquanto que as versões a partir de 350 MHz usam bus de 100 MHz, o que acelera a troca de dados entre o processador e a memória RAM.
Lembra-se do recurso de Pipeline introduzido no 486? Enquanto o Pentium clássico, assim como o Pentium MMX mantém a mesma estrutura básica do 486, com um Pipeline de 5 níveis, o Pentium II por utilizar a mesma arquitetura do Pentium Pro possui um Pipeline de 10 estágios. Além de melhorar a performance do processador, o uso de um Pipeline de mais estágios visa permitir desenvolver processadores capazes de operar a frequências maiores.
A idéia é que com um Pipeline mais longo, o processador é capaz de processar mais instruções simultaneamente. Porém, ao mesmo tempo, o Pentium II possui um núcleo RISC, o que significa que internamente ele processa apenas instruções simples. A combinação destes dois fatores permite simplificar a operação de cada estágio do Pipeline, fazendo com que cada estágio execute menos processamento, mas em conjunto consigam executar as mesmas tarefas, já que são em maior número. Executando menos processamento por ciclo em cada estágio, é possível fazer o processador operar a frequências mais altas, sem sacrificar a estabilidade. Na prática, existe a possibilidade de desenvolver processadores mais rápidos, mesmo utilizando as mesmas técnicas de fabricação.
Multiprocessamento
Ao contrário do Pentium Pro, o Pentium II oferece suporte ao uso de apenas dois processadores simultaneamente, como o Pentium comum. Esta é mais uma adaptação feita para diminuir um pouco o preço de venda.
Outra razão desta limitação, é tornar mais atraente o Pentium II Xeon (pronuncia-se “Zion”), basicamente um Pentium II equipado com um cache mais rápido, suporte ao uso de até 8 processadores e suporte a mais memória RAM. Naturalmente, o Xeon é um processador muito mais caro, dedicado ao mercado de servidores e Workstations.
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Um nerde identificado como Hackerman1 conseguiu colocar um Pentium II 266 MHz, com 96 MB de RAM de aproximadamente uma década para rodar com o sistema operacional Windows 7.
Segundo a Microsoft, a configuração mínima de hardware para o Windows 7 é um processador de 1 GHz, 1 GB de RAM e 16 GB de espaço livre no disco rígido. Mas limites foram feitos para serem quebrados: um geek identificado como Hackerman1 conseguiu rodar o novo Windows em um Pentium II.
O feito foi anunciado num post no fórum do site The Windows Club. Segundo o autor, a máquina roda a 266 MHz, com 96 MB de RAM e uma placa de vídeo de 4 MB. Ele até tentou ir além, mas com apenas 64 MB de RAM no computador o sistema reclama de “memória insuficiente”.
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Referencias Bibliográficas
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