Melhorias da Arquitetura Core

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Melhorias da Arquitetura Core
Davison André Zangerolami de Oliveira1
1

Faculdade de Computação – Universidade Federal do Mato Grosso do Sul (UFMS)
Cidade Universitária, Caixa Postal 549, CEP 79070-900
Campo Grande - MS - Brasil
dazocc@gmail.com.br

Abstract. This paper describes the major enhancements present in the Core
microarchitecture, such as sharing cache, improved search Unit,fusion of
instructions, execution units, internal data path and advanced switching
electric.
Resumo. Este artigo descreve as principais melhorias presentes na
arquitetura Core, tais como: compartilhamento de cache, melhoria na
Unidade de busca, fusão de instruções, as unidades de execução, caminho
interno de dados e chaveamento elétrico avançado.

1. Introdução
Desde 1971, quando oprimeiro processador foi lançado os processadores evoluíram
muito. E nos dias de hoje a arquitetura Core está entre uma dessas evoluções, pois os
Processadores Pentium não conseguiam mais alcançar freqüências maiores e estavam
pouco eficientes. Nessa nova arquitetura foi privilegiado a melhoria de barramento, do
cache e outras coisas que permitissem um aumento de performance sem um grande
aumento dafreqüência, do consumo elétrico e do calor dissipado. A eficiência
energética da arquitetura Core em relação aos seus antecessores era de cerca de 40%
maior. Note na figura abaixo que mesmo o processador Core 2 Duo E6300 tendo uma
freqüência bem menor 1,86GHz, ainda consegue ter uma performance melhor que o
Pentium D 945 com freqüência de 3,4GHz.

Figura 1 - Eficiência da arquitetura Core Para evitar confusões a primeira coisa que se deve saber é que, apesar do nome,
a arquitetura Core não tem nada a ver com os processadores Core Solo e Core Duo. O
Core Solo é construído a partir da arquitetura do Pentium M, enquanto que o Core Duo,
também conhecido pelo seu nome código Yonah, é uma versão de dois núcleos do
processador Pentium M.
A arquitetura Core tem um pipeline de 14estágios. A Intel não divulga o as
características destes 14 pipelines, o que nos impossibilita de fornecer informações mais
detalhas sobre o assunto. O pipeline do Pentium III tinha 11 estágios, o Pentium 4
original tinha um pipeline de 20 estágios e os novos modelos de Pentium 4 baseados no
núcleo Prescott tem um pipeline de 31 estágios.

2. Cache e Unidade de Busca
A arquitetura Core foicriada para aceitar múltiplos núcleos, ou seja, mais de um núcleo
por processador, assim como o Pentium D é uma versão de dois núcleos de um Pentium
4 e cada núcleo tem seu próprio L2. No Pentium D e 4 a implementação das caches L2
são independentes e durante a execução de um programa a cache de uma das L2 pode
não ter mais espaço livre, enquanto na outra cache ainda há bastante espaço nãoutilizados, isto faz com que a cache que está cheia tenha que ir a memória RAM para
ficar trocando valores que poderiam estar no cache se ela fosse maior, evitando caches
misses, pensando nisso foi criado na arquitetura Core um compartilhamento de L2, que
eles chamaram de Advanced Smart Cache, nesta cache ambos processadores podem usar
a mesma memória configurando dinamicamente a quantidade quecada núcleo usará.
Em um processador com 4 MB de L2, pode ser configurado dinamicamente para um
núcleo usar 1,5 MB e o outro usar 2,5 MB e assim diminuir o cache miss do
processador.

Figura 2 - Arquitetura da Cache

Além disso, um esquema de pré-buscas é feito em toda a L2, ou seja, se um dos
processadores precisar de um dado que esteja na parte da L2 do outro processador ele
terá acessoao dado, já na arquitetura anterior se ele precisasse do dado que está na outra
parte da L2 ele teria que acessar o dado através do barramento externo ou buscar na
memória RAM, o que é extremamente mais lento.
Também foi aprimorado a unidade de pré-busca do processador, que procura por
padrões utilizados pelo processador na hora de buscar dados na memória, com o
objetivo de tentar...
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