As Arquiteturas Intel Core I, AMD Ryzen e Suas Características

Arquiteturas Intel Core I, AMD Ryzen e suas características

 Wesley da Silva Ribeiro

Cursando Bacharelado em Ciência da Computação - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI) Av. BPS, 1303, Bairro Pinheirinho, Itajubá - MG Telefone: (35) 3629 - 1101 Fax: (35) 3622 – 3596 Caixa Postal 50 CEP: 37500 903

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Resumo. Essa pesquisa foi desenvolvida com o intuito de verificar as principais características e conceitos básicos sobre as arquiteturas Intel Core I e AMD Ryzen para que possamos avaliar quais traços ainda persistem, qual o grau de inovação e o potencial proporcionado por ambas arquiteturas.

Introdução a arquitetura Intel

Desde que o primeiro microprocessador Intel 4004 foi fabricado em 1971, a Intel produziu uma série ininterrupta de atualizações e melhorias em sua família de microprocessadores. Desde os primórdios de 8 bits, a arquitetura Intel abrange uma variedade de microprocessadores de 32 a 64 bits os quais atendem a uma variedade de aplicativos, requisitos de desempenho, níveis de energia e preços.

O pilar central que sustenta a popularidade da arquitetura Intel é a sua compatibilidade, cada nova geração de microprocessadores pode ser definida como um super conjunto de suas antecessoras, essa compatibilidade permite que engenheiros, programadores e equipes de desenvolvimento reutilizem o software de projetos anteriores, conservando seus investimentos em tempo e qualidade. Essa característica também facilita o desenvolvimento de novos sistemas baseados em Intel para desenvolvedores já familiarizados com a arquitetura.

Alguns dos chips mais antigos receberam numeração de peças técnicas como, 8086, 80386 ou 80486, isso levou à abreviação comumente usada para se referir a arquitetura como “arquitetura x86”. A partir de 1993 a nomenclatura “x86” deu lugar a nomes de produtos mais singulares como o processador Intel Pentium, Intel Celeron, Intel Core e Intel Atom. Obviamente embora cada novo ramo da família “x86” mantenha os mesmos recursos, funcionalidades e compatibilidade que os chips anteriores, cada nova geração também adiciona seus próprios recursos exclusivos a esse acervo.

Conceitos básicos de um sistema em arquitetura Intel

Logicamente os requisitos de hardware para cada aplicação serão diferentes, mas alguns princípios básicos se aplicam a todos. Em geral o processador trabalha em conjunto com chips de suporte compatíveis, diferentes processadores Intel trabalham com diferentes chips de suporte dessa forma, em geral toda plataforma de hardware em arquitetura Intel terá dois componentes principais: microprocessador e um auxiliar conhecido como hub do controlador de plataforma ou PCH. Antigamente os processadores Intel eram pareados com dois chips adicionais referidas frequentemente como “ponte norte” e “ponte sul” ou MCH e ICH. Atualmente as funções da “ponte norte” são geralmente incluídas no próprio processador, enquanto a “ponte sul’ foi substituída pelo PCH. Em configurações de chip único (SoC) não há PCH e suas funções estão incluídas no próprio processador.

        Adjacente a esses dois componentes outros serão adicionados de acordo com a necessidade da aplicação incluindo DRAM, ROM de inicialização, fonte de alimentação e as interfaces periféricas apropriadas para o sistema. A maioria dos sistemas incluirá alguma memória não volátil, flash ou E2PROM por exemplo, e talvez alguma “lógica de cola” específica para a aplicação.

Sistema baseado no processador Intel Core i7

Agora que já vimos um pouco da história e características gerais da família Intel vamos a um dos principais objetivos desse artigo que é verificar como funciona a arquitetura do ramo Core I, para isso iremos analisar como deverá ser um sistema baseado no processador Core i7.

O processador Intel core i7

O coração desse projeto de sistema que usaremos como exemplo é o processador Intel Core i7-4770S, uma implementação high-end de 64 bits da arquitetura Intel. A quarta geração tem alguns recursos que vale destacar como:

        • Quatro núcleos de CPU independentes

        • Multithreading bidirecional por núcleo da CPU

        • Um controlador de DRAM DDR3 de dois canais embutido

        • caches L1, L2 e L3 integrados

        • Conexão de Interface Direta de mídia (DMI) entre o processador e a PCH

        O processador Intel Core i7 alcança um alto desempenho através de sua CPU de múltiplos núcleos e seu multithreading simultâneo (SMT). Entre os quatro núcleos e nos dois sentidos multithreading por núcleo, o Intel Core i7 aparece ao software como oito CPUs independentes de 64 bits.

        O controlador DRAM do processador é responsável pela coerência da cache. Se os dados no endereço solicitado não estão em uma das caches ou se os dados na memória externa são mais recentes que os guardados em cache, o controlador de memória é solicitado a recuperar os dados no endereço de memória solicitado. Transferências de dados entre o processador e memória são sempre 64 bits de largura, a largura total da cache L2. Se apenas um byte de dados for solicitado, os 64 bits completos são recuperados, mas o processador pode usar apenas 8 desses bits.

Interface Direta de Mídia

DMI é implementado como quatro links seriais com pinos de transmissão e recepção dedicados. Esses links seriais são os já citados lanes e todos usam sinalização diferencial. Assim, o DMI possui 4 lanes 2 para transmitir e receber e 2 para sinalização diferencial totalizando 16 pinos.

        O DMI também integra recursos avançados baseados em prioridade de manutenção, permitindo tráfego e transferência isócrona de recursos que melhoram o desempenho e garante que o subsistema de E / S (PCI Express, áudio, SATA, USB, etc.) recebe a largura de banda necessário para o desempenho máximo.

Hub do controlador de plataforma

O PCH se conecta diretamente à interface DMI do processador, sem engenharia adicional, ele em si é um complexo e software-programável componente com vários recursos para melhorar o desempenho do sistema e confiabilidade. Os principais dentre eles são:

        • Controladores de porta raiz PCI Express. No o caso do chipset Intel Q87, o PCH suporta até oito portas raiz PCI Express 2.0 suportando até 5 GT / segundo (cinco
bilhões de transferências por segundo).

        • Até seis portas SATA, com integração do controlador AHCI e taxas de dados de 6.0, 3.0 e 1.5 Gb / s em todas as portas.