Von Neumann VS Harvard

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

Nessas distintas arquitecturas, temos vantagens e desvantagens:

Arquitetura tipo Harvard: Caminhos de dados e de instrução distintos, dessa forma, seus componentes internos têm a seguinte disposição. Já na arquitetura Von-Neumann, é processada uma única informação por vez, visto que nessa tecnologia, execução e dados percorrem o mesmo barramento, o que torna o processo lento em relação à arquitetura Harvard. Essa é a tecnologia mais utilizada nos PC’s e microcontroladores, pois proporcionam maior velocidade de processamento, pois enquanto a CPU processa uma informação, outra nova informação está sendo buscada, de forma sucessiva.

Arquitetura Harvard

A Arquitectura de Harvard baseia-se num conceito mais recente que a de Von-Neumann, vindo da necessidade de por o micro controlador para trabalhar mais rápido. É uma arquitectura de computador que se distingue das outras por possuir duas memórias diferentes e independentes em termos de barramento e ligação ao processador.
Baseia-se na separação de barramentos de dados das memórias onde estão as instruções de programa e das memórias de dados, permitindo que um processador possa acessar as duas simultaneamente, obtendo um desempenho melhor do que a da Arquitectura de Von Neumann.
A principal vantagem desta arquitectura é dada pela dupla ligação às memórias de dados e programa, permitindo assim que o processador leia uma instrução ao mesmo tempo que faz um acesso à memória de dados.

Arquitetura Von Neumann

John Von Neumann, introduziu o projecto lógico de computadores com programa armazenado na memória.

Os computadores até então não podiam armazenar programas em memória para interpretá-los.
Primeiro computador (EDVAC) com este fim surgiu em 1944. O projeto durou 1944—1951 e computador foi utilizado até 1962.
Surge então a expressão Arquitectura de Von Neumann : “... Estrutura de computadores digitais com programas armazenados na memória e, portanto, passível de auto modificação e de geração por outros programas.”
Em 1945, primeiro algoritmo para testar a máquina, cujo objetivo era a classificação de uma série de dados em ordem não decrescente de uma chave. Algoritmo chamado de classificação por intercalação. Objetivo de mostrar que o EDVAC tinha propósitos gerais e não apenas de 
cálculos científicos. Toda a codificação foi feita em linguagem de máquina.

Evolução dos processadores da Intel

 Um dos primeiros processadores a ser lançado foi o processador Intel 4004 foi o primeiro microprocessador a ser lançado, em 1971. Sendo desenvolvido para o uso em calculadoras.

 Em 1972 a Intel desenvolveu o processador 8008, esse era uma CPU de 8 bits, com barramento externo de 14 bits e a sua memória de 16 KB, o seu clock trabalhava na frequência máxima de 0,8 MHz.

Em 1974 a Intel desenvolveu o processador Intel 8080, que substituiu o processador Intel 8008, também era um processador de 8 bits, com algumas limitações podia executar 16 bits de operações Tinha um clock de 2 MHz, era um valor muito alto para a época e tinha 64 KB de memória.

Os processadores Intel 80386 e 80486, lançadas entre o meio e o fim da década de 80, trabalhavam com clocks que iam de 33 MHz a 100 MHz Processador Intel 80486 Processador Intel 80386

O Pentium 4 é a quinta geração de micro processadores com arquitetura x86 é o primeiro CPU totalmente redesenhado desde o Pentium Pro de 1995. Ao contrário do Pentium II, o Pentium III, e os vários Celerons, herdou muito pouco do design do Pentium Pro, tendo sido criado do zero desde o inicio. Uma das características da micro arquitectura NetBurst era seu pipeline longo, desenhado com a intenção de permitir frequências elevadas. Também foi introduzido a instrução SSE2 com um integrador SIMD mais rápido, e cálculo de pontos flutuantes em 64-bit.

Em 2008 a  intel desenvolveu o core i7. É o primeiro processador lançado que utiliza a micro arquitectura Intel Nehalem. Este processador possui 8 MB de cache inteligente, e trabalha com memórias de até 1066 MHZ em modo Triple Channel.

A diferença entre o i3 e o i5 é que  enquanto o i3 disponibiliza no mercado apenas dois processadores, o i5 conta com seis.  Uma das grandes vantagens do core i5 é possuir o clock bem menor do processador possibilitando a redução do aquecimento e consequentemente diminuindo o gasto de energia.

A chegada do Core 2 significou a substituição da marca Pentium como designação dos modelos topo de linha, como vinha sendo feito pela companhia desde 1993 (recentemente, a Intel voltou a usar a marca Pentium, mas para modelos intermediários e de entrada).

Em  1995, o processador Pentium Pro deu um novo ar para os servidores de rede e estações de trabalho, assim como ocorrera com o Pentium no segmento doméstico.

Pequeno video sobre a evolução dos processadores da Intel

Tecnologias do microprocessador

MMX (MultiMedia Extensions)

MMX é uma tecnologia lançada como marca registada pela Intel para os seus processadores Pentium MMX em 1997.Esta tecnologia oferece um modelo de execução SIMD simples, capaz de efectuar processamentos de dados inteiros, empacotados em registos de 64 bits. 

Pentium MMX

Overclocking

Overclocking é o nome que se dá ao processo de forçar um componente de um computador a rodar numa frequência, definida em hertz . Apesar de haver diferentes razões pelas quais o overclock é realizado, a mais comum é para aumentar o desempenho do hardware. Ooverclocking pode resultar em super-aquecimento do processador.

Hyper-Threading

Hyper-Threading ou hiper-processamento 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. 



Cisc


CISC( Complex Instrucion set Computer) é complexo um conjunto constituído de grande quantidade de instruções, com múltiplos modos de endereçamento. Numa época inicial da computação em que a memoria era cara e pequena e, por isso, os códigos gerados pelos compiladores derivam ser compactados e eficientes na execução.


RISC


RISC (Reduced Instruction Set Computing) são muito mais velozes do que os processadores comuns (CISC). O termo RISC refere-se ao número de ciclos de clock que o processador leva para seleccionar uma instrução. Processadores comuns levam vários ciclos de clock para seleccionar uma única instrução. Um chip RISC, por outro lado, pode seleccionar e executar uma instrução a cada ciclo de clock.

Funcionamento de um microprocessador

Unidade de controlo

        A unidade de controlo tem uma maior importaria nas operações de um computador, esta unidade assume todas as tarefas de controle das acções a serem realizadas pelo computador,comandando todos os componentes da sua arquitectura. Este deve garantir a correta execução dos programas e a utilização dos dados correctos. 

 Unidade lógica e aritmética

É um circuito digital que realiza operações lógicas e aritméticas. Uma peça fundamental da unidade central de processamento (CPU), e até dos mais simples microprocessador. 

Unidade de vírgula flutuante

É o hardware dedicado a executar operações matemáticas de dados representados em ponto flutuante num computador. Esta unidade pode estar integrada na unidade central de processamento, como acontece na generalidade dos processadores modernos, ou pode ser implementada através de um co-processador matemático externo.

Unidade de descodificação

Tem como objectivo descodificar as instruções e as informações vindas da cache para o CPU as processar.

Registos

É uma unidade de memoria capaz de armazenar n bits. Os registadores estão no topo da hierarquia da memoria. São o meio mais rápido e caro de se armazenar dados.

Unidade de ligação com o BUS

Conjunto de ligações físicas (cabos, pistas de circuitos impressos, etc.) que podem ser usadas conjuntamente pelos vários elementos materiais a fim de comunicar.

 Unidade de memória Cache interna

A memória cache é uma memória intermediária entre a memória principal e os registadores do processador.

Unidade de Pré-escolha 

Requisita á memoria cache uma lista de instruções a executar, armazena essas instruções, de modo a prepara-las para serem enviadas a unidade de descodificação.

Barramentos internos

Também chamados de LPC, são utilizados na comunicação com a BIOS e com o chip Super I/O.

Unidade de segmentação e unidade de paginação

Converte endereços lógicos em endereços físicos.

MotherBoard BTX

Apresentação Eletrónica