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Desempenho de Aplicativos em Computadores 32/64 bits
Rodrigo Almeida dos SantosArquitetura dos Computadores
Mestrado em Computação – UFCG
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Arquitetura dos Computadores2
Agenda
Análise de Arquiteturas 32/64 bits– Evolução IA-32 (x86)– Arquitetura Itanium 2 (IA-64)
Necessidades Gerais de tecnologias 64 bits Aplicações que necessitam de 64 bits
– Windows ruma para 64 bits Análise de Performance
– Windows Server 2003– Processamento de Heuristica
Resultados Bibliografia
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Arquitetura dos Computadores3
::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Evolução IA-32::
(1978) A família da arquitetura IA-32 foi precedida pelos processadores de 16 bits (ex: 8086)
– Possui 14 registradores de 16 bits;– 16 bits de barramento de dados;– Barramento de endereços de 20 bits (consegue endereçar
1Mb posições de memória)– Arquitetura dividida em duas unidades: Execution Unit e
Business Interface Unit ;– Introdução de segmentação na arquitetura IA-32.
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Arquitetura dos Computadores4
::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Evolução IA-32 ::
(1982) Intel 286:– Processador de 16 bits;– Utilizava palavras de 16 bits;– Permitia o uso de um coprocessador aritmético, o
80287;– Modos de operação “Real” e “Protegido”
No modo protegido incorporava funções avançadas como acessar 16MB de memoria RAM, multitarefa e memória virtual em disco
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Arquitetura dos Computadores5
::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Evolução IA-32 ::
(1985) Intel 386:– Utilizava palavras de 32 bits;– Capaz de acessar até 4 gigabytes de RAM– O processador também prevê um “modo virtual
8086” que permite executar aplicações desenvolvidas para processadores 8086;
– Paginação, com tamanho de página fixo de 4KB provendo método para gerenciamento de memória virtual;
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Arquitetura dos Computadores6
::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Evolução IA-32 ::
(1989) Intel 486:– Acréscimo de um cache interno (L1) de 8KB e
coprocessador aritmético interno;– Versões de 25Mhz, 33Mhz e 40Mhz;– Recurso da multiplicação de clock: Processador
trabalha à uma velocidade maior que a velocidade da placa mãe;
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Arquitetura dos Computadores7
::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Evolução IA-32 ::
(1993) Intel Pentium:– Introdução de um segundo pipeline de execução
(duas instruções por clock) – Dois processadores de 32 bits;
– Memória cache L1 com 16KB;– Acesso a memória com palavras de 64 bits;
(1995 - 1999) A família de processadores P6
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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Evolução::
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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::
Inicialmente chamado de Merced, em seu lançamento a Intel adotou o nome Itanium;
Suporte a paralelismo explícito em hardware. Inserção da filosofia VLIW
Técnica Prediction: Executa dois ou mais caminhos de um branch, até o momento em que um de 64 registradores de 1 bit associados com cada branch indique que o caminho é falso.
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Arquitetura dos Computadores10
::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::
Formato das Instruções:– São empacotadas em grupos de 3 em uma
palavra de 128 bits (x86: 8 a 128 bits);– O paralelismo é determinado pelo compilador e
indicado explicitamente na própria palavra de instruções.
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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::
Há grande necessidade de uma boa sinergia com o compilador para otimizar características do IA-64, tais como branch hints, paralelismo explícito, operações de pilha, rotação de registradores, especulação de dados/controle e memory hints.
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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::
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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::
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Arquitetura dos Computadores14
::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::
128 registradores inteiros, 128 registradores de ponto flutuante, 64 registradores de predicados, 8 registradores de branchs;
Capaz de atingir até 6 gigaflops; Até 4MB de cache L3; Capacidade de endereçamento de 16GB; A execução de operações pelas ULAs é realizada
em um único ciclo de clock. A pré-busca e busca de instruções é capaz de carregar até 6 instruções por ciclo de máquina. O despacho das possíveis 6 instruções é feita para 9 portas.
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::Análise de Arquiteturas 32/64 bits::::Arquitetura Itanium 2 (IA-64) ::
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Necessidades Gerais de tecnologias 64 bits
Alto Desempenho; Grande uso de memória física e virtual; Tratamento de arquivos de grande extensão.
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Aplicações que necessitam de 64 bits
Aplicações de criação de conteúdo digital– Video streaming em tempo real;
Grande número de usuários concorrentes– Data warehouse, ERP ...
Grande espaço de endereçamento– Modelagens científicas ...– Aplicações com múltiplas instâncias
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Aplicações que necessitam de 64 bits
Jogos Alta precisão em matemática de ponto
flutuante– Análise financeira;– ...
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Aplicações que necessitam de 64 bitsWindows Ruma para 64 bits
Windows XP Professional X64:– CPUs de 64 bits;– O RC1 Suporta 32GB de RAM, e 16 Terabytes de
memória virtual;– Traz a versão 32 bits do Media Player;– Ausência do subsistema de 16 bits que capacita
execução de aplicativos DOS;– Ausência de protocolos de rede legados
(AppleTalk e NetBEUI)
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Análise de PerformanceWindows Server 2003
Utilizado na plataforma IA-64:– Chega a valores de 700 mil TPM;– Windows Server + Itanium 1) HP ProLiant ML370 G4 Model HPS,
2-way SMP, Intel XEON (3.6 GHz)
2)HP ProLiant DL585, 4-way SMP, AMD
Opteron processor Model 852
(2.6 GHz),
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Análise de PerformanceWindows Server 2003
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Análise de PerformanceProcessamento de Heurística
Utilizada uma heurística de menor caminho; Análise de 200 iterações; Tabela representativa 50x500; Análise para processamento de números
inteiros.
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Análise de PerformanceProcessamento de Heurística
Utilizada as máquinas da HP, através de seu site http://testdrive.hp.com;
Máquinas escolhidas:– spe141.testdrive.hp.com:
Red Hat Ent Linux ES 4.0, ProLiant ML530, Pentium III 1 GHz– spe147.testdrive.hp.com:
HP Tru64 UNIX 5.1B, AlphaServer ES45, 4EV68 1GHz– spe187.testdrive.hp.com:
SuSE enterprise Server 9, Integrity rx 1620, Itanium II 1.6 GHz– spe190.testdrive.hp.com:
SuSE enterprise Server 9, ProLiant DL145, AMD Opteron 2.2 GHz
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Resultados
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Resultados
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Conclusão
Os computadores de 64 bits vêm trazer um acréscimo de desempenho;
O QUE JÁ EXISTE E O QUE ESTÁ PREVISTO NA ÁREA DA COMPUTAÇÃO DE 64 BITS• CPUs desktop AMD Athlon 64: setembro de 2003• Windows XP Professional X64 Edition: primeiro semestre de 2005• Intel X64 Pentium 4: fevereiro de 2005• Segunda geração de CPU de notebook de 64 bits, denominada Turion, da AMD: primeiro semestre de 2005• Longhorn X64: 2006
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Bibliografia
Ricardo Zenelovsky e Alexandre Mendonça, Arquitetura de 64 bits da Intel (IA-64) , acessado em
http://www.clubedohardware.com.br/artigos/375 em 11/05/2005
Sérgio Bampi, Arquitetura IA-64 (EPIC) , acessado em http://www.inf.ufrgs.br/procpar/disc/inf1191/trabs/992/IA64/ia64.html em 15/05/2005
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Bibliografia
PCWORLD OnLine – “Windows XP ruma para os 64
bits” achado em http://pcworld.uol.com.br/AdPortalV3/adCmsTesteShow.aspx?Documento=8205687
TestDrive HP – http://www.testdrive.hp.com
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Bibliografia
IA-32 Architecture – Software Developer’s Manual Volume 1: Basic Architecture, Intel Corporation;
64 bit Computing com Windows server 2003, achado em http://www.microsoft.com/windowsserversystem/64bit/bulletin.mspx