Atividade 1 - ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO

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Técnicas para melhoria do desempenho de hardware
Varia são as técnicas que podem ser usadas para melhorar o desempenho de um computador. Desde o primeiro computador esses equipamentos vêm evoluindo, aumentando a performance e a minimizando seu tamanho. Para isso melhorias nas partes físicas do computador foram feitas, assim como novas técnicas de processamento foram implantadas ao logo do desenvolvimento dos computadores. Atualmente, novas tecnologias continuam sendo buscadas para melhorar ainda mais os dispositivos eletrônicos. A seguir, citarei algumas das principais evoluções que o computador teve.
Começando com o avanço na parte física dos computadores, uma das grandes evoluções que podemos citar foi a substituição de válvulas por transistores que deu início à segunda geração dos computadores. Os transistores além de serem menores, consomem menos energia em relação as válvulas, o que ampliou a eficiência computacional e possibilitou desenvolver memórias com maior capacidade de armazenamento (STALLINGS, 2010). Outro avanço que marcou a história dos computadores, e possibilitou o desenvolvimento de componentes menores, mais eficientes e baratos foi a implementação de circuitos integrados, em 1958. Circuito integrado é a terminologia dada aos circuitos eletrônicos em que os componentes são integrados. Mais um grande avanço da tecnologia foi a redução drástica do tamanho dos componentes eletrônicos que aconteceu na quarta geração dos computadores, esse alto fator de integração é chamado de ULSI (Ultra Large Scale Integration). Atualmente esta é a mais alta densidade possível com que os componentes (transistores e outros elementos) são condensados em um circuito integrado.
Técnicas de Processamento
O avanço da eletrônica possibilitou a implementação de técnicas de processamento visando o aumento da performance dos computadores, como exemplo podemos citar o pipeline e a superescalaridade.
Pipeline e superescalaridade são técnicas, baseadas na execução paralela das instruções, que visam o aumento da performance dos sistemas computacionais.
PIPELINE
A técnica de segmentação de instruções (pipeline) é semelhante a uma linha de produção de fábrica. Cada instrução de um microprocessador passa por várias fases até sua execução. Essas fases podem ser:
· Decodificação
· Acesso à memória ou registros
· Processamento aritmético
Se pudéssemos separar todas essas fases independentemente e separar cada fase por ciclo de clock, teríamos (neste exemplo) três ciclos por instrução. Se usarmos uma técnica de segmentação de instruções, poderíamos colocar três instruções ao mesmo tempo no microprocessador (cada uma em um estágio diferente) e ter três instruções em três ciclos.
Algumas CPUs incluem conceitos muito mais avançados de segmentação de instruções: 
Pré-decodificação: a CPU pode iniciar a decodificação de diversas instruções (paralelamente) e antes do momento das mesmas serem executadas.
Execução fora-de-sequência: algumas CPUs podem além de pré-decodificar, executar previamente um determinado número de instruções. Numa etapa posterior, a ordem de execução é verificada e os resultados das operações são consolidados na sua ordem correta.
Previsão de desvio: caso exista uma instrução de desvio dentro da segmentação de instruções e a sua execução for consolidada, todas as instruções posteriores a mesma e que se encontram na fila devem ser abortadas.
SUPERESCALARIDADE
Além de implementar a técnica de pipeline, um processador pode ser,
também, superescalar. A superescalaridade consiste em se replicar unidades funcionais de processamento para que se possa processar duas ou mais instruções simultaneamente, ou seja, de forma paralela.
Na arquitetura superescalar, várias instruções podem ser iniciadas simultaneamente e executadas independentemente umas das outras. A arquitetura pipeline permite que diversas instruções sejam executadas ao mesmo tempo, desde que estejam em estágios diferentes do pipeline.
As arquiteturas superescalares incluem todos os aspectos do pipeline e ainda acrescentam o fato de as instruções poderem estar executando no mesmo estágio do pipelining (em linhas pipelining diferentes). Assim, elas têm a habilidade de iniciarem múltiplas instruções no mesmo ciclo de clock. A forma como estão dispostas e utilizadas as estruturas e os componentes do processador define o modelo da arquitetura de um processador. Há diversas classificações de arquiteturas de processadores baseadas nas suas políticas e nos caminhos de execução dos dados.
Bibliografia
STALLINGS, W. Arquitetura e Organização de Computadores. 8. ed. São Paulo: Pearson Pratice Hall, 2010.
Conteúdo da disciplina - Arquitetura e Organização de Computadores
Conteúdo da disciplina – Sistemas Operacionais