Atividade de Pesquisa Arquiteturas X86 64 e Arm

1 UNIFAFIBE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO ARQUITETURA DOS COMPUTADORES Atividade de Pesquisa Arquiteturas x8664 e ARM Objetivo Nesta atividade os alunos deverão realizar uma pesquisa aprofundada sobre as arquiteturas x8664 e ARM compreendendo suas principais características exemplos de processadores mais atuais e suas aplicações O foco será comparar essas duas arquiteturas amplamente utilizadas e explorar as tecnologias e extensões do conjunto de instruções que tornam os processadores mais eficientes e poderosos Instruções 1 Pesquisa sobre Arquitetura x8664 o Explique a origem e evolução da arquitetura x86 e sua extensão para 64 bits x8664 o Descreva as principais características dessa arquitetura como processamento CISC e otimizações atuais o Escolha dois exemplos de processadores atuais desenvolvidos na arquitetura x8664 como Intel Core i913900K e AMD Ryzen 9 7950X o Para cada processador descreva Tecnologias de extensão de instruções como SSE42 AVX2 AVX512 o Cite algumas aplicações em que esses processadores se destacam como jogos computação gráfica e servidores de alto desempenho 2 Pesquisa sobre Arquitetura ARM o Explique a origem da arquitetura ARM e suas principais características como sua filosofia RISC e foco em eficiência energética o Pesquise sobre Apple Silicon especialmente a família de processadores Apple M como M1 M2 e o Snapdragon X Elite da Qualcomm o Para os processadores Apple M1M2 e Snapdragon X Elite descreva Tecnologias de extensão de instruções suportadas como NEON SVE Scalable Vector Extension o Destaque a performance dos processadores ARM em dispositivos móveis e PCs como laptops ultraleves e dispositivos 2em1 3 Comparação entre x8664 e ARM o Compare as arquiteturas x8664 e ARM mencionando Diferenças no design das instruções CISC vs RISC 2 Eficiência energética e desempenho em diferentes aplicações ex desktops vs dispositivos móveis Adoção em diferentes mercados ex PC gaming servidores smartphones 4 Extensões do Conjunto de Instruções o Pesquise sobre as extensões do conjunto de instruções nas arquiteturas x8664 e ARM o Explique as principais extensões encontradas nos processadores estudados como SSE AVX AVX2 AVX512 para x8664 NEON e SVE para ARM o Explique como essas extensões otimizam o desempenho para tarefas como processamento de gráficos cálculos vetoriais e inteligência artificial Entrega Os alunos deverão entregar um relatório contendo Descrição detalhada de cada arquitetura e exemplos de processadores Comparação entre x8664 e ARM Explicação das extensões de instruções e suas aplicações Uma apresentação em slides que resuma os principais pontos da pesquisa Adicione as referências de pesquisa Arquitectura de computadores Origem e Evolução da Arquitetura x86 Origem A arquitetura x86 foi introduzida pela Intel em 1978 com o processador 8086 Evolução Ao longo dos anos evoluiu com versões como 80286 80386 até chegar ao x8664 ou AMD64 em 2003 desenvolvido pela AMD que trouxe a extensão para 64 bits Principais características Processamento CISC A arquitetura x86 é classificada como CISC Complex Instruction Set Computing o que significa que possui um conjunto complexo de instruções o Suporte a múltiplos núcleos o Tecnologias de hyperthreading o Cache de alta eficiência o Extensões de instruções para aumentar o desempenho em aplicações específicas Exemplos de Processadores x8664 Intel Core i913900K AMD Ryzen 9 7950X Aplicações destacadas Jogos Ambos os processadores são excelentes para jogos de alto desempenho Computação Gráfica Ideal para renderização e modelagem 3D Servidores de Alto Desempenho Utilizados em ambientes de servidores devido ao seu processamento robusto Origem da arquitetura ARM Origem Desenvolvida na década de 1980 pela Acorn Computers a ARM se destacou pela sua eficiência e baixo consumo de energia Principais Características o Filosofia RISC Utiliza um conjunto reduzido de instruções permitindo maior eficiência o Foco em Eficiência Energética Ideal para dispositivos móveis e sistemas integrados Origem e Evolução da Arquitetura x86 Origem A arquitetura x86 foi introduzida pela Intel em 1978 com o processador 8086 Evolução Ao longo dos anos evoluiu com versões como 80286 80386 até chegar ao x8664 ou AMD64 em 2003 desenvolvido pela AMD que trouxe a extensão para 64 bits Principais características Processamento CISC A arquitetura x86 é classificada como CISC Complex Instruction Set Computing o que significa que possui um conjunto complexo de instruções 1 Pesquisa sobre Arquitetura x8664 Origem e Evolução da Arquitetura x86 Origem A arquitetura x86 foi introduzida pela Intel em 1978 com o processador 8086 Evolução Ao longo dos anos evoluiu com versões como 80286 80386 até chegar ao x8664 ou AMD64 em 2003 desenvolvido pela AMD que trouxe a extensão para 64 bits Principais Características Processamento CISC A arquitetura x86 é classificada como CISC Complex Instruction Set Computing o que significa que possui um conjunto complexo de instruções Otimizações atuais o Suporte a múltiplos núcleos o Tecnologias de hyperthreading o Cache de alta eficiência o Extensões de instruções para aumentar o desempenho em aplicações específicas Exemplos de Processadores x8664 1 Intel Core i913900K Tecnologias de Extensão de Instruções o SSE42 Otimiza operações em strings e cálculos de hash o AVX2 Melhora o desempenho em operações de ponto flutuante e vetoriais o AVX512 Aumenta a largura dos registros para cálculos ainda mais eficientes 2 AMD Ryzen 9 7950X Tecnologias de Extensão de Instruções o SSE42 Similar ao Intel otimiza operações em strings o AVX2 Aumenta o desempenho em cálculos vetoriais o AVX512 Maximize a eficiência em workloads pesados Aplicações Destacadas Jogos Ambos os processadores são excelentes para jogos de alto desempenho Computação Gráfica Ideal para renderização e modelagem 3D Servidores de Alto Desempenho Utilizados em ambientes de servidores devido ao seu processamento robusto 2 Pesquisa sobre Arquitetura ARM Origem da Arquitetura ARM Origem Desenvolvida na década de 1980 pela Acorn Computers a ARM se destacou pela sua eficiência e baixo consumo de energia Principais Características o Filosofia RISC Utiliza um conjunto reduzido de instruções permitindo maior eficiência o Foco em Eficiência Energética Ideal para dispositivos móveis e sistemas integrados Apple Silicon Família de Processadores Apple M o M1 e M2 Processadores com alto desempenho e eficiência energética utilizados em laptops e desktops da Apple Snapdragon X Elite da Qualcomm Focado em desempenho para dispositivos móveis e laptops Tecnologias de Extensão de Instruções Apple M1M2 o NEON Otimiza o processamento de dados vetoriais o SVE Scalable Vector Extension Melhora o desempenho em aplicações que exigem processamento paralelo Snapdragon X Elite o NEON Também presente otimiza operações em multimídia e aprendizado de máquina Performance em Dispositivos Móveis e PCs Desempenho Processadores ARM como M1 e M2 são reconhecidos pela sua eficiência em dispositivos móveis oferecendo desempenho superior em laptops ultraleves e dispositivos 2em1 1 Pesquisa sobre Arquitetura x8664 Origem e Evolução da Arquitetura x86 Origem A arquitetura x86 foi introduzida pela Intel em 1978 com o processador 8086 Evolução Ao longo dos anos evoluiu com versões como 80286 80386 até chegar ao x8664 ou AMD64 em 2003 desenvolvido pela AMD que trouxe a extensão para 64 bits Principais Características Processamento CISC A arquitetura x86 é classificada como CISC Complex Instruction Set Computing o que significa que possui um conjunto complexo de instruções Otimizações atuais o Suporte a múltiplos núcleos o Tecnologias de hyperthreading o Cache de alta eficiência o Extensões de instruções para aumentar o desempenho em aplicações específicas Exemplos de Processadores x8664 1 Intel Core i913900K Tecnologias de Extensão de Instruções o SSE42 Otimiza operações em strings e cálculos de hash o AVX2 Melhora o desempenho em operações de ponto flutuante e vetoriais o AVX512 Aumenta a largura dos registros para cálculos ainda mais eficientes 2 AMD Ryzen 9 7950X Tecnologias de Extensão de Instruções o SSE42 Similar ao Intel otimiza operações em strings o AVX2 Aumenta o desempenho em cálculos vetoriais o AVX512 Maximize a eficiência em workloads pesados Aplicações Destacadas Jogos Ambos os processadores são excelentes para jogos de alto desempenho Computação Gráfica Ideal para renderização e modelagem 3D Servidores de Alto Desempenho Utilizados em ambientes de servidores devido ao seu processamento robusto 2 Pesquisa sobre Arquitetura ARM Origem da Arquitetura ARM Origem Desenvolvida na década de 1980 pela Acorn Computers a ARM se destacou pela sua eficiência e baixo consumo de energia Principais Características o Filosofia RISC Utiliza um conjunto reduzido de instruções permitindo maior eficiência o Foco em Eficiência Energética Ideal para dispositivos móveis e sistemas integrados Apple Silicon Família de Processadores Apple M o M1 e M2 Processadores com alto desempenho e eficiência energética utilizados em laptops e desktops da Apple Snapdragon X Elite da Qualcomm Focado em desempenho para dispositivos móveis e laptops Tecnologias de Extensão de Instruções Apple M1M2 o NEON Otimiza o processamento de dados vetoriais o SVE Scalable Vector Extension Melhora o desempenho em aplicações que exigem processamento paralelo Snapdragon X Elite o NEON Também presente otimiza operações em multimídia e aprendizado de máquina Performance em Dispositivos Móveis e PCs Desempenho Processadores ARM como M1 e M2 são reconhecidos pela sua eficiência em dispositivos móveis oferecendo desempenho superior em laptops ultraleves e dispositivos 2em1 Fontes Utilizadas httpsptwikipediaorgwikiAMD64 httpsappmasterioptblogarquiteturax8664umacartilhaparadesenvolvedores httpsprlalmeidacombrassemblyAula11pdf httpsinspergithubioSistemasHardwareSoftwareaulas03arquiteturax86 httpstransparencia59704combrcmclaudiomgmediak2attachmentsespecificacaopdf 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e cálculos de hash o AVX2 Melhora o desempenho em operações de ponto flutuante e vetoriais o AVX512 Aumenta a largura dos registros para cálculos ainda mais eficientes 2 AMD Ryzen 9 7950X Tecnologias de Extensão de Instruções o SSE42 Similar ao Intel otimiza operações em strings o AVX2 Aumenta o desempenho em cálculos vetoriais o AVX512 Maximize a eficiência em workloads pesados Aplicações Destacadas Jogos Ambos os processadores são excelentes para jogos de alto desempenho Computação Gráfica Ideal para renderização e modelagem 3D Servidores de Alto Desempenho Utilizados em ambientes de servidores devido ao seu processamento robusto 2 Pesquisa sobre Arquitetura ARM Origem da Arquitetura ARM Origem Desenvolvida na década de 1980 pela Acorn Computers a ARM se destacou pela sua eficiência e baixo consumo de energia Principais Características o Filosofia RISC Utiliza um conjunto reduzido de instruções permitindo maior eficiência o Foco em Eficiência Energética Ideal para dispositivos móveis e sistemas integrados Apple Silicon Família de Processadores Apple M o M1 e M2 Processadores com alto desempenho e eficiência energética utilizados em laptops e desktops da Apple Snapdragon X Elite da Qualcomm Focado em desempenho para dispositivos móveis e laptops Tecnologias de Extensão de Instruções Apple M1M2 o NEON Otimiza o processamento de dados vetoriais o SVE Scalable Vector Extension Melhora o desempenho em aplicações que exigem processamento paralelo Snapdragon X Elite o NEON Também presente otimiza operações em multimídia e aprendizado de máquina Performance em Dispositivos Móveis e PCs Desempenho Processadores ARM como M1 e M2 são reconhecidos pela sua eficiência em dispositivos móveis oferecendo desempenho superior em laptops ultraleves e dispositivos 2em1 1 Pesquisa sobre Arquitetura x8664 Origem e Evolução da Arquitetura x86 Origem A arquitetura x86 foi introduzida pela Intel em 1978 com o processador 8086 Evolução Ao longo dos anos evoluiu com versões como 80286 80386 até chegar ao x8664 ou AMD64 em 2003 desenvolvido pela AMD que trouxe a extensão para 64 bits Principais Características Processamento CISC A arquitetura x86 é classificada como CISC Complex Instruction Set Computing o que significa que possui um conjunto complexo de instruções Otimizações atuais o Suporte a múltiplos núcleos o Tecnologias de hyperthreading o Cache de alta eficiência o Extensões de instruções para aumentar o desempenho em aplicações específicas Exemplos de Processadores x8664 1 Intel Core i913900K Tecnologias de Extensão de Instruções o SSE42 Otimiza operações em strings e cálculos de hash o AVX2 Melhora o desempenho em operações de ponto flutuante e vetoriais o AVX512 Aumenta a largura dos registros para cálculos ainda mais eficientes 2 AMD Ryzen 9 7950X Tecnologias de Extensão de Instruções o SSE42 Similar ao Intel otimiza operações em strings o AVX2 Aumenta o desempenho em cálculos vetoriais o AVX512 Maximize a eficiência em workloads pesados Aplicações Destacadas Jogos Ambos os processadores são excelentes para jogos de alto desempenho Computação Gráfica Ideal para renderização e modelagem 3D Servidores de Alto Desempenho Utilizados em ambientes de servidores devido ao seu processamento robusto 2 Pesquisa sobre Arquitetura ARM Origem da Arquitetura ARM Origem Desenvolvida na década de 1980 pela Acorn Computers a ARM se destacou pela sua eficiência e baixo consumo de energia Principais Características o Filosofia RISC Utiliza um conjunto reduzido de instruções permitindo maior eficiência o Foco em Eficiência Energética Ideal para dispositivos móveis e sistemas integrados Apple Silicon Família de Processadores Apple M o M1 e M2 Processadores com alto desempenho e eficiência energética utilizados em laptops e desktops da Apple Snapdragon X Elite da Qualcomm Focado em desempenho para dispositivos móveis e laptops Tecnologias de Extensão de Instruções Apple M1M2 o NEON Otimiza o processamento de dados vetoriais o SVE Scalable Vector Extension Melhora o desempenho em aplicações que exigem processamento paralelo Snapdragon X Elite o NEON Também presente otimiza operações em multimídia e aprendizado de máquina Performance em Dispositivos Móveis e PCs Desempenho Processadores ARM como M1 e M2 são reconhecidos pela sua eficiência em dispositivos móveis oferecendo desempenho superior em laptops ultraleves e dispositivos 2em1 Fontes Utilizadas httpsptwikipediaorgwikiAMD64 httpsappmasterioptblogarquiteturax8664umacartilhaparadesenvolvedores httpsprlalmeidacombrassemblyAula11pdf httpsinspergithubioSistemasHardwareSoftwareaulas03arquiteturax86 httpstransparencia59704combrcmclaudiomgmediak2attachmentsespecificacaopdf httpsptwikipediaorgwikiArquiteturaARM httpswwwredhatcomptbrtopicslinuxwhatisarmprocessor httpsembarcadoscombrbrevehistoricodaarm httpsdocsoraclecomptbriaasContentComputeReferencesarmhtm