Trabalho de Arquitetura de Computadores

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Arquitetura de Computadores
Prof. xxxxx
Processador Apple A8
João, Maria, José
UNIFACS – Universidade de Salvador
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Assuntos Abordados
Abordarei sobre a arquitetura do chip Apple A8, sobre suas características, sobre arquitetura ARM e sua atual utilização.
Categorias Abordadas
Processador Apple A8, ARMv8, Memória LPDDR3, GPU PowerVR GX6450, Arquitetura ARM.
Palavras Chave
Processador, ARM, ARMv8, A8, Registradores, 64-Bits, LPDDR3, GPU, CPU, Dual Core, Quad-Core.
1. INTRODUÇÃO
O Apple A8 é um chip de 64-bits projetado pela Apple Inc. com microarquitetura Cyclone. Foi inicialmente apresentado junto ao iPhone 6 no dia 9 de setembro de 2014. A Apple afirma que ele possui 25% de mais performance da CPU (Unidade Central de Processamento) e 50% de mais performance gráfica (GPU – Unidade de Processamento Gráfico) enquanto gasta somente 50% de energia em comparação com seu antecessor, o Apple A7.
O A8 é fabricado em um processo de 20 nanômetros pela empresa TSMC, que substituiu a Samsung como empresa fabricante dos processadores de dispositivos da Apple. Ele possui 2 bilhões de transistores. Apesar do número de transistores em comparação ao A7 ser o dobro, seu tamanho físico foi reduzido em 13% com 89 mm2 (consiste somente em um encolhimento, sem virar uma nova microarquitetura). Ele possui 1 GB de memória RAM LPDDR3 incluído no pacote, o seu processador é dual core e possui uma frequência de 1,4 GHz compatível com ARMv8 (AARCH-32 / AARCH64), tem suporte para o Open GL ES 3.0 e com um poderoso GPU Quad-core PowerVR GX6450.
2. CPU – Compatível com ARMv8
2.1 Visão Geral
A arquitetura ARMv8 introduz suporte de 64 bits para a arquitetura ARM com foco na implementação eficiente de energia, mantendo a compatibilidade com software de 32 bits existente. Ao adotar uma abordagem limpa os processadores ARMv8-A estende a faixa de desempenho disponíveis, mantendo as características de baixo consumo de energia dos processadores ARM que equipará dispositivos mais inovadores e eficientes.
A arquitetura ARMv8 mantém a compatibilidade com o ecossistema de software abrangente para componentes de 32 bits. Isto permite uma grande variedade de software otimizado para processadores ARM existente para beneficiar o desempenho melhorado de processadores baseados na arquitetura ARMv8, enquanto a adição de instruções de criptografia de 32 bits permite uma maior otimização para requisitos emergentes.
3. MEMÓRIA - LPDDR3
3.1 Visão Geral
LPDDR3 - Low Power DDR – é uma memória DDR3 com baixo custo de energia e alta taxa de transmissão de dados.
Em maio de 2012, JEDEC publicou o dispositivo de memória JESD209-3 Low Power Padrão. O LPDDR3 oferece uma taxa muito elevada de dados, eficiência de largura de banda e poder de densidade de memória. A memória LPDDR3 alcança uma velocidade de 1600 MT/s de dados e utiliza novas tecnologias-chave: write-leveling and command/address training (comando e nivelamento/ formação de endereçamento) optional on-die termination (ODT), and low-I/O capacitance. LPDDR3 suporta tanto pacote-on-package (PoP) e tipos de embalagens discretas.
3.2 Especificações Técnicas – LPDDR3
Taxa de acesso interno : 200 MHz 
Tamanho da pré-busca : 8N 
Freqüência de clock: 800 MHz 
Taxa de transferência de dados(DDR): 1600 MT/s 
Tensão de fornecimento : 1,2 V, 1,8 V 
Bus Command / Endereço : 10 bits, DDR 
4. GPU - PowerVR GX6450
4.1 Arquitetura e Desempenho
A GPU é baseado no 6XT PowerVR série arquitetura de sombreamento unificada de (Rogue) e íntegra quatro grupos com dois TMUs e 32 FP32-ALUs cada. Portanto, o desempenho de computação teórico FP32 (precisão total) por clock é idêntico do anterior G6430 (também 4 clusters) encontrados em Apple A7. Graças a FP16 dedicados adicionais-ALUs, no entanto, o desempenho de (precisão metade) também importante FP16 foi muito melhorado.
No Apple A8, a GPU deve ser cronometrado em cerca de 450 MHz, entregando cerca de 115 GLOPS (FP32). Em comparação com outras soluções de gráficos móveis, o GX6450 supera o Qualcomm Adreno 330 (Snapdragon 800/801) e coincide com o mais recente Adreno 420 (Snapdragon 805). Exceto para o chip de tablet com fome de poder do Nvidia Tegra K1 e seu primo maior GX6650, a GX6450 é dentre as GPUs móveis mais rápidas em 2014 atrasado. Mesmo os mais avançados jogos e monitores de alta resolução são tratadas sem problemas. Entre outros, a GPU suporta OpenGL 3.x/4.x, OpenGL ES 3.0, bem como o DirectX 10.
4.2 Consumo de Energia
Graças ao processo avançado de 20 nanômetros e a taxa de pulso de disparo relativamente baixa, a implementação de GX6450 na A8 da Apple oferece uma eficiência de energia muito alta. Por outro lado, o GPU tem uma arquitetura comparativamente "ampla", um monte de transistores e o tamanho (19 mm ² em 20 nm).
5. ARQUITETURA ARM
5.1 Visão Geral
Arquitetura ARM (primeiramente Acorn RISC Machine, posteriormente Advanced RISC Machine) é uma arquitetura de processador de 32 bits usada principalmente em sistemas embarcados. São processadores que visam a simplificação das instruções, com o intuito de atingir a máxima eficiência por ciclo, podendo realizar tarefas menores com ciclos mais curtos, e uma maior ordenação das operações dentro do núcleo de processamento. Muito usada na indústria e na informática, seu desenvolvimento se deu visando obter o melhor desempenho possível, com a limitação de ser simples, ocupar pouca área e ter baixo consumo de energia.
Os processadores ARM são conhecidos pela sua versatilidade, pois possuem poucas instruções para programação. São encontrados em PDAs, telefones celulares, calculadoras, periféricos de computador, equipamentos POS e aplicações industriais.
O padrão RISC do processador permite que estes processadores tenham menos transístores que processadores CISC (x86). Essa abordagem reduz custos, liberação de calor e consumo de energia. Essas são características desejáveis para dispositivos portáteis, como smartphones, laptops, tablets e outros dispositivos embarcados. Uma estrutura mais simples facilita a criação de multi-core CPUs, o que impacta na redução de custos de produção. Os processadores ARM são 90% dos processadores embarcados RISC de 32 bits.
O processador ARM possui sete modos de operação que podem ser intercambiados através do software, interrupções externas e processamento de execuções. Normalmente as aplicações são executadas em nível de usuário. Enquanto o processador está no modo usuário o programa sendo executado é incapaz de acessar alguns recursos protegidos do sistema ou mudar de modo.
Os outros modos além do modo usuário são denominados modos privilegiados. Eles tem acesso completo aos recursos do sistema e podem mudar de modo livremente.
 
5.2 Registradores
Os registradores podem ser utilizados para manipular dados de um byte, de meia palavra (16 bits) ou de uma palavra completa (32 bits). Quando instruções de um byte são utilizadas somente o byte menos significativo é utilizado. Quando instruções de meia palavra são utilizadas somente a palavra menos significativa é utilizada. Ao fazer referência a algum destes registros de propósito específico deve-se sempre levar em consideração qual o modo de operação corrente. Um outro registrador importante é o CPSR (Current Processor Status Register), que carrega informações sobre o estado corrente do processador, inclusive o modo de execução atual.
6. CONCLUSÃO
Com este artigo aprendo que o processador Apple A8, tem um desempenho muito maior da CPU e da GPU, uma economia de energia superior comparado ao seu antecessor o Apple A7. Compatibilidade com a arquitetura moderna ARMv8 que possibilita a maior eficiência na energia e no processamento.
Com o diferencial na tecnologia de Low Power DDR – LPDDR3 economizando energia gasta em grande escala.
Portanto, concluímos que a partir dessa tecnologia apresentada, o futuro da arquitetura mobile é muito promissor.
7. REFERÊNCIAS1. Fichas Tecnicas do Iphone 6http://www.tudocelular.com/Apple/fichas-tecnicas/n2714/Apple-iPhone-6.html
2. Memória LPDDR3 https://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_DDR
3. Especificação iphone 6 – Apple http://www.apple.com/br/iphone-6/specs/
4. Arquitetura ARM https://pt.wikipedia.org/wiki/Arquitetura_ARM
5. Processador Apple A8 https://pt.wikipedia.org/wiki/Apple_A8
6. Especificação Apple A8 APl1011 RISC SoC http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?ref=SERP&br=ro&mkt=pt-BR&dl=pt&lp=EN_PT&a=http%3a%2f%2fpdadb.net%2findex.php%3fm%3dcpu%26id%3da80005x%26c%3dapple_a8_apl1011
7. PowerVR GX6450 http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?ref=SERP&br=ro&mkt=pt-BR&dl=pt&lp=EN_PT&a=http%3a%2f%2fwww.notebookcheck.net%2fImagination-PowerVR-GX6450.128938.0.html
8. Arquitetura ARMV8-A http://www.arm.com/products/processors/armv8-architecture.php�
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