cpu-processadores - vera cymbron

CPU PROCESSADORES

UFCD - Processamento Computacional

Por Vera Cymbron 2013

2Conteúdo

CPU – UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO.................................................................2

Definição..................................................................................................................................2

O processador:.............................................................................................................................2

O CPU pode ser dividido em três partes principais:....................................................................2

Unidade de Controlo (UC).......................................................................................................2

Unidade Lógica e Aritmética (ULA)..........................................................................................2

Registadores............................................................................................................................2

Processadores de 4bits............................................................................................................3

Processadores de 8bits............................................................................................................3

Processadores de 16bits..........................................................................................................3



Processadores INTEL....................................................................................................................4

Processadores AMD.....................................................................................................................8

Processadores CYRIX.................................................................................................................11

Processadores ARM...................................................................................................................12

Processador Intel i3...............................................................................................................13



Arquitetura "Reduced Instruction Set Computer" (RISC)...................................................15

Arquitetura "Complex Instruction Set Computer" (CISC)...................................................15

3CPU – UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO

DefiniçãoA Unidade Central de Processamento é o que normalmente chamamos de processador.É o cérebro da máquina. A peça mais importante. É a unidade responsável pelo processamento de tudo o que entra no computador através dos periféricos e dos próprios dispositivos internos do computador, além de ser responsável também pelo controlo e gestão do hardware e da realização de cálculos lógicos e aritméticos.

O processador:

- Executa as instruções dos programas, quando são executados;- Controla os programas que estão sendo executados;- Realiza cálculos lógicos e aritméticos;- Controla os dispositivos de entrada e saída;

O CPU pode ser dividido em três partes principais:

- Unidade de Controlo (UC);- Unidade Lógica e Aritmética (ULA);- Registadores.

Unidade de Controlo (UC)

A Unidade de Controlo é responsável pela leitura e sequência do programa de processamento. É esta unidade que envia ordens de cálculo para a ULA, que indica os valores a processar, e os coloca nos registadores para esse efeito. Nesta unidade são geridos os sinais que controlam as operações no exterior do CPU e são fornecidas todas as instruções para o correto funcionamento interno do CPU, para tal tem o apoio de uma outra estrutura (o descodificador de instruções). A unidade de controlo executa três ações básicas intrínsecas e pré-programadas pelo próprio fabricante do processador, são elas: busca, descodificação e execução. A partir da UC que a informação é transferida para as outras partes que constituem o computador, como a memória, os sistemas de I/O, etc.

Unidade Lógica e Aritmética (ULA)

Esta unidade é responsável, como o seu nome indica pelas operações matemáticas e pelas operações lógicas ocorridas no processamento. Ela soma, subtrai, divide, determina se um número é positivo ou negativo ou se é zero. Além de executar funções aritméticas, uma ULA deve ser capaz de determinar se uma quantidade é menor ou maior que outra e quando quantidades são iguais. A ULA pode executar funções lógicas com letras e com números. Para essas operações utiliza os dados existentes nos Registadores, aí colocados pela UC e actualizados em certos casos pela própria ULA, aquando das operações.

Registadores

Os Registadores são células de memória, em número inconstante mas bastante limitado, e com capacidade normal de 8, 16, 32 ou 64 bits cada (consoante se trate de microprocessadores ditos a 8, 16, 32 ou 64 bits), embora no mesmo processador seja comum

4existirem registadores com vários destes tamanhos. Os registadores estão no topo da hierarquia de memória, sendo assim, são o meio mais rápido e caro de se armazenar um dado.São utilizados na execução de programas de computadores, disponibilizando um local para armazenar dados. Na execução das instruções de um programa, os dados são movidos da memória principal para os registadores. Então, as instruções que utilizam estes dados são executadas pelo processador e, finalmente, os dados são movidos de volta para a memória principal.

Quando se classifica um processador como sendo de 4, 8, 16, 32 ou 64 bits, referimo-nos à dimensão dos seus registadores internos.

Processadores de 4bits

O Intel 4004 foi o primeiro chip de único microprocessador disponível comercialmente e tinha um CPU de 4 bits. Uma calculadora científica comun é basicamente uma máquina de 4 bits, embora encadeie palavras múltiplas juntas, por exemplo, a memória tem 20 bits de endereçamento. Nos anos 70 surgiram muitas aplicações de software de 4 bits para os mercados de massa, como calculadoras de bolso. Com 4 bits, é possível criar 16 valores diferentes. Todos os dígitos simples hexadecimais podem ser escritos com 4 bits.


Os processadores de 8 bits utilizam um barramento de dados de 8 bits e um barramento de endereço de 16 bit, o que significa que o espaço de endereçamento é de 64 KB. O primeiro processador 8 bit foi o Intel 8080, utilizado por muitos informáticos do final da década de 70 e início dos anos 80, executando o sistema operacional CP/M. O Zilog Z80 (compatível com o 8080) e o Motorola 6800 também foram processadores similares. Atualmente vários processadores 8 bit ou microcontroladores são base de muitos sistemas.


Os processadores que utilizam 16 bits são da "era" dos conhecidos Intel 80188 e 80286. Eles foram os mais utilizados no mundo, tendo função em escolas, instituições governamentais, escritórios e em casas.Estes processadores tinham registadores que trabalhavam com 4 grupos de 4 bits cada (4x4 = 16), através de seus registadores ah (registador acumulador), bh (registador de base indexado), ch (registador para laços), dh (registador de "contas" com palavras), com os quais é possível realizar muitas tarefas no computador.Um processador de 16 bits é capaz de aceder uma memória de até 64 KB.


Os processadores de 32 bits conseguem intervalos de valores (números inteiros) que podem ser armazenados por uma "palavra" de 32 bits é de 0 até 4294967295, ou de −2147483648 até 2147483647 se for utilizada a codificação de dois complementos. Consequentemente, um processador de 32 bits pode aceder a uma memória de até 3GB. Ou seja, se o utilizador quiser ter uma Memória RAM acima de 3GBs, será necessário ter um sistema operacional e um processador de 64bits.

5Processadores de 64bits

Processadores modernos de 64 bits são capazes de processar 64 bits por vez, melhorando significativamente seu desempenho. Os processadores de 64 bits não são caracterizados pela sua "velocidade", mas sim "capacidade". Podemos fazer uma comparação com uma locomotiva cujo motor é preparado para suportar mais carruagens, ela carregará mais, o que diminui a quantidade de viagens, mas sua velocidade continuará a mesma. A velocidade dos processadores alcançará um limite, por isso outras características devem ser consideradas para que um processador seja vantajoso em relação a outro, pelo menos até que uma nova tecnologia para esses chips surja (como os computadores quânticos). Um processador de 64 bits tem um número maior de registradores e maior capacidade de endereçamento de memória, mas que é capaz também de rodar aplicativos de 32 bits nativamente, sem perda de desempenho.

Processadores INTEL

A Intel foi fundada em 1968, inicialmente utilizando o nome de NM Eletronics. Posteriormente, foi modificado para INTegrated ELetronics ou INTEL. Seus primeiros produtos foram memórias SRAM (Static Random Access Memory ou, em português, Memória estática de acesso aleatório). Na década de 70 a Intel expandiu seus processos produtivos para manufatura em larga escala, ainda tendo como produto principal memórias.

Logo da IntelEm 1971 lançaram seu primeiro microprocessador e um microcomputador em 1972, embora antes da década de 80 o foco da companhia estivesse voltado para a produção de memórias DRAM (Dynamic Random Access Memory ou, em português, Memória dinâmica de acesso aleatório). Devido a alta concorrência e ao sucesso alcançando pelo computador pessoal lançado pela IBM em 1981, a empresa alterou seu produto principal para microprocessadores.

O Intel 80286 (conhecido como 286 e também chamado de i286), foi lançado em 1982 pela Intel e passou a ser utilizado primeiramente pela IBM no PC AT em 1984. Basicamente, como novidades ele trazia o uso do barramento de 16 bits, possibilidade de acesso a até 16 MB de memória e unidade de gerenciamento de memória integrada (permitia multitarefa em quantidade limitada).

6O Intel 80386 (386 ou i386) trouxe como principal diferencial de seu antecessor a capacidade de executar multitarefa preventiva (mais conhecida como multitarefa de antecipação), que em poucas palavra seria atender a diversos processos ao mesmo tempo por prioridade. Além disto, ele utilizava o barramento de 32 bits e memória em modo protegido.

O Intel i486 (486 ou 80486), o sucessor do 80386, foi nomeado sem o prefixo “80” por motivos de direitos de patente. Este processador, em termos de arquitetura, representou um grande avanço se comparado com o 386. Ele já contava com cache de dados, instruções no chip, uma unidade de barramento melhorada (embora ainda com 32 bits) e executava instruções por ciclo de clock.

O Intel Pentium com tecnologia MMXLançado em 1993, o Pentium (conhecido em alguns meios também como i586) foi o quinto representante da Intel dos processadores de arquitetura x86. Sucessor do 486 e o primeiro a não adotar apenas números em seu nome. Com relação ao seu predecessor, as principais alterações foram o barramento de 64 bits (porém os registradores permaneciam de 32 bits), duplicando a quantidade de informações para as operações de leitura de memória. Além disto, ele possuía em sua arquitetura dois canais de execução de dados (conhecidos como “pipelines”) de forma que ele podia executar mais do que uma instrução por ciclo de clock. As linhas posteriores possuíam suporte a instruções MMX (utilizadas em aplicações multimídia). Os primeiros modelos do Pentium tinham sua frequência de 60 MHz e técnica de fabricação de 0.8 microns. Posteriormente foram lançados com frequências de 75 a 233 MHz.

O Pentium II foi lançado no mercado a partir de 1997 e suas primeiras versões utilizavam um formato chamado de encapsulamento SEPP (Singled Edge Processor Package). A aparência dele era muito semelhante a de um cartucho de videogame, sendo composto de um circuito como processador e o cache L2 integrado com uma capa plástica protegendo esta placa. O Socket deste processador era chamado de Slot 1. Em geral, o Pentium II comportava 32KB (16 KB para dados e 16 KB para instruções) de cache L1, 512 KB de cache L2. Ele foi produzido em duas arquiteturas, Klamath com tecnologia de fabricação de 0.35 mícron e Deschutes (frequências a partir de 333 Mhz) com tecnologia de fabricação de 0.25 mícron.

O Pentium III foi um dos processadores que teve um grande número de variações. As primeiras, com arquitetura chamada de Katmai, trabalhavam com um freqüência de 450, 500, 550 e 600 MHz, cache L1 de 32 KB, cache L2 de 512 KB (funcionando à metade da frequência do processador), FSB de 100 MHz, tecnologia de fabricação de 0,25 mícrons e socket como slot 1. Houve uma variação para algumas versões do Katmai que utilizavam o barramento de 133 MHz ao invés de 100 MHz. Em seguida, foi lançada a arquitetura chamada de Coppermine, incluindo as versões que utilizavam frequências de 650, 667, 700, 733, 750, 800, 850, 900 MHz e 1 GHz. Estes modelos possuíam tecnologia de fabricação com 0,18 mícron (portanto geravam menos calor e eram mais rápidos), o cache L2 foi integrado ao núcleo (operando na mesma frequência do processador) e possuía 256 KB. Já ao final da família Pentium III, foi lançado o de arquitetura Tualatin, com fabricação de 0,13 mícron e 512 KB de cache L2 (na mesma frequência do processador).

O Celeron, assim como o Pentium III, desde seu lançamento em 1998, o Celeron passou por diversas modificações. Quando a Intel lançou o Pentium II, acabou por não fabricar mais o Pentium I MMX (Pentium MMX). O problema é que o custo deste novo processador era muito alto e eles passaram a perder mercado para concorrentes com computadores de custo mais baixo. Em resposta a isto, a Intel lançou o primeiro Celeron, baseado no Pentium II. O primeiro desta linha, o Convington (Celeron SEPP), era uma espécie de “primo pobre” do Pentium II sem

7cache L2 (o que o tornava extremamente lento) e o protetor plástico. Como este modelo não foi muito bem aceito devido à lentidão, em seguida, foi lançado o Mendocino (Celeron A), que também era baseado no Pentium II, porém com cache L2 de 128 KB integrado (operando na mesma frequência do processador). Ao longo do tempo e à medida que os processadores evoluíram, novas versões do Celeron foram lançadas, baseadas nos processadores do Pentium III, Pentium 4 e até mesmo do Core 2 Duo. Basicamente, a diferença entre o Celeron e os modelos de processador nos quais ele é baseado, são frequência, FSB e tamanho do cache L2. Desta forma, embora ele tenha um desempenho menor, pode ser produzido a um custo mais baixo, tornando-se mais acessível e uma boa alternativa para quem não precisa de um computador muito potente.

O Pentium 4 foi lançado em novembro de 2000, representando a sétima geração dos processadores Intel. Foi produzido com três versões de núcleo: Willamette, Northwood e Prescott. Sua arquitetura foi muito alterada com relação aos seus antecessores e foi chamada de Netburst. Basicamente, as principais mudanças foram utilizar um barramento de dados que fizesse quatro transferências por ciclo de clock, cache L1 mais rápido e o uso de um longo “pipeline” para que ele pudesse alcançar frequências mais altas. O maior problema encontrado pela Intel com relação ao Pentium 4 foi o fato de ele dissipar muito calor, impedindo que esta linha possuísse processadores operando com frequências superiores a 3,8 GHz. O Willamette tinha cache L2 de 256 KB, frequência de 1,3 a 2 GHz e FSB de 400 MHz (com taxa de transferência de quatro dados por ciclo de clock) e tecnologia de fabricação de 0,18 mícrons. O Northwood adotou o processo de fabricação de 0,13 mícrons, sendo menor do que o Willamente. A frequência variando entre 1,6 a 3,4 GHz, FSB de 400, 533 ou 800 MHz. O núcleo Prescott teve versões com cache L2 variando entre 512 KB, 1 MB ou 2 MB, FSB de 533 ou 800 MHZ e tecnologia de fabricação de 0,09 mícrons. Lançado em 2003, o Pentium 4 Extreme Edition trouxe como inovação o fato de possuir cache L3 integrado. Os primeiros modelos desta linha eram baseados no núcleo Gallatin e os atuais adotaram o núcleo Prescott.

O Pentium D nada mais é do que uma versão de dois núcleos do Pentium 4 (em outras palavras, ele é um dual core com arquitetura Netburst). Já o Pentium Extreme Edition é uma versão do Pentium D com tecnologia HyperThreading (faz simulação de dois processadores, tornando o sistema mais rápido). Para ilustrar melhor as especificações desta linha, segue a tabela abaixo. Este processador adota a arquitetura de construção da família Core. Em outras palavras, esta é uma versão com menor custo do Core 2 Duo que opera com frequências mais baixas e possui uma quantidade menor de cache L2. As três primeiras versões lançadas deste processador possuíam um FSB de 800 MHz visando manter compatibilidade com placas mãe mais antigas. A ideia central deste produto foi muito semelhante àquela adotada pelo Celeron – diminuir um pouco da “potência” do processador para se obter custos mais baixos.

Processador Intel Core 2 Duo foi lançado para substituir completamente a Netburst, que até então vinha sendo utilizada. As principais características dos processadores desta família são 64 KB de cache L1 (em dois blocos, 32 KB para dados + 32 KB para instruções) por núcleo, socket 775 (exceção: Core 2 Extreme no modelo QX9775 que utiliza o 771), cache de memória L2 a partir de 2MB compartilhado e tecnologia de virtualização. Os computadores que adotam processadores com tecnologia Core 2 são mais rápidos, eficientes e consomem uma menor quantidade de energia do que seus antecessores. Além disto, toda a parte de multitarefa e processamento foi aperfeiçoada para garantir maior satisfação mesmo para os usuários mais exigentes. As outras especificações serão descritas com mais detalhes dentro de cada um dos modelos. Lançados a partir de 2006, esta linha é composta por um processador de dois núcleos. As principais características do Core 2 Duo são desempenho até três vezes mais rápido devido ao sistema de processamento multi-core, que por sua vez combina dois núcleos

8de processadores independentes em uma unidade física, execução de mais instruções por ciclo de clock, maior aproveitamento de energia.

Os Core 2 Extreme são modelos com tecnologia de 2 e 4 núcleos. Ao menos em um primeiro momento, a Intel voltou seu apelo com relação a estes processadores para os jogadores que sentiam falta de poderem desfrutar de todos os recursos que os “games” tinham para oferecer. Como principais características eles permitiam mais instruções por ciclo de clock, menor consumo de energia, sistema de cache otimizado voltado para jogos de multiprocesso.

Os Core 2 Quad são formado por dois processadores Core 2 Duo em uma mesma unidade física. O principal objetivo desta linha foi suportar melhor aplicativos que necessitam de grande capacidade de processamento (como por exemplo, carregamento de recursos gráficos e programas de imagem). Como características, esta linha possui aperfeiçoamento no sistema de cache de memória, otimização do uso da largura de banda de dados para acesso à memória, tecnologia de virtualização, instruções “Intel Streaming SIMD Extension 4” (oferecem maior desempenho para multimídia nos quesitos de edição e codificação de vídeo com alta definição).

Lançado a partir de 2008, os processadores Core i7 foram os primeiros da Intel com controlador de memória integrado (função antes exercida pelo chip da Ponte Norte). Esta característica capacita até três canais de memória DDR3 de 1066 MHz, aumentando consideravelmente a largura da banda para o acesso à memória. Outra de suas principais características é o fato de possuírem o sistema HyperThreading, que faz com que possam executar mais tarefas ao mesmo tempo. Além disto, como em seus antecessores, eles contam com tecnologia de virtualização, um sistema aperfeiçoado de cache de memória e suporte a programas que exigem muitos recursos gráficos e de processamento (como os jogos mais recentes do mercado).

O Core i7 Extreme Edition possui todas as características da Core i7, com melhorias voltadas para desempenho de processamento e acesso à memória. Assim como foi o caso do Core 2 Extreme, esta linha foi lançada pensando nos “gamers”, com toda a tecnologia empregada com o intuito de que você possa desfrutar de todo o desempenho oferecido pelo jogo escolhido.

O Core i5Este foi o nome adotado para a nova série de processadores da Intel, lançada a partir de 2009. A principal diferença entre o i5 e o i7 está no socket (agora 1156 e não 1366), suporte para memórias DDR3 1333 (porém Dual Channel ao contrário do i7 que suporta Triple) e controladoras de vídeo presentes no próprio processador, dispensando um intermediário para comunicação.

9Processadores AMD

O primeiro processador da AMD era uma cópia perfeita do Intel 8080 (tecnologia anterior à x86), criado através de engenharia reversa. Era só o início das “cópias”, já que a AMD, como segunda fornecedora de chips da IBM, faria processadores idênticos aos modelos da Intel que ainda seriam lançados. Para cada processador x86 lançado pela Intel, um correspondente idêntico era fabricado pela AMD: o Am286 era idêntico ao Intel 80286; o Am386 era idêntico ao 80386, e assim por diante, mas somente até certo momento.

A história da briga (briga de verdade) entre AMD e Intel durou vários anos, com direito a processos e quebras de contrato. Porém, nosso intuito neste artigo é mostrar a você os processadores da AMD, desde o primeiro, passando pelos atuais, e por fim os que ainda serão lançados. A empresa já era fabricante de chips antes de começar a fazer processadores, mas como nosso foco é o cérebro do PC, começaremos pelos chips fabricados para entrar na luta pelo domínio do mercado da tecnologia x86.

O primeiro processador da AMD a fazer sucesso foi o Am386, lançado em 1991. Como já mencionamos, ele era um clone perfeito do 80386 da Intel. Surpreendentemente ou não, o Am386 vendeu milhões de unidades em questão de meses. Estava dada a largada para a competição do mercado de processadores. Em seguida, vieram o Am486 e o Am5x86, que se mostraram perfeitos como alternativas baratas para os processadores Intel, que eram um pouco mais poderosos, mas muito mais caros.

Estes três modelos de processador – Am386, Am486 e Am5x86 – foram todos desenvolvidos através de engenharia reversa, o que se tornava um processo inviável conforme o passar do tempo. Era chegada a hora de a AMD tomar uma atitude, e ela tomou: abandonou a engenharia reversa e lançou mão do know-how adquirido nos anos de “sombra da Intel” para lançar seu primeiro processador, criado completamente do início pela equipe da empresa. Nascia o K5.

O K5 foi o primeiro processador x86 desenvolvido totalmente pela AMD, sem qualquer cópia dos processos e códigos da Intel. Lançado em 1996, o K5 chegou para competir com a primeira versão do Pentium. Ele era superior ao Pentium em vários aspetos, mas não possuía instruções MMX, que a Intel já tinha nos processadores Pentium MMX. O K5 estava disponível em clocks de 75 a 133MHz.

Ainda em 1996, a AMD comprou a NexGen, outra fabricante de chips, adquirindo também os direitos de fabricação dos processadores x86 daquela empresa. Com muito investimento e liberdade, os ex-funcionários da NexGen e recém contratados da AMD criaram o K6, que foi lançado em 1997. O K6 foi lançado para entrar na competição com o Pentium II, e se deu muito bem, pois encaixava em qualquer máquina com suporte ao processador da Intel, e custava muito menos.

10Quem já mexia com computadores na época do K6 deve se lembrar muito bem da quantidade de PCs que vinha com um processador AMD, ao invés de um Intel. O sucesso do K6 foi tão grande que a AMD ganhou força e começou a ser um concorrente de peso, além de uma ótima alternativa aos caros chips da Intel. O K6 possuía instruções MMX e utilizava o Socket-7, ou seja, o mesmo dos processadores da Intel com os quais concorria.

Depois do K6, os usuários que gostavam de economizar foram brindados com uma evolução, o K6-2, que obteve aceitação altíssima do mercado e dos consumidores. Ele também foi lançado para competir com o Pentium II, e foi o primeiro processador a vir com instruções SIMD (Single Instruction, Multiple Data), rebatizadas de 3DNow! pela AMD. A nova tecnologia aumentava o desempenho do processador, mas não obteve muito sucesso.

Apesar de ainda manter internamente o K para se referir às gerações de seus processadores, na sétima geração (K7), a AMD começou a dar nomes comercialmente mais atrativos aos seus processadores. Era chegada a era dos nomes chiques, e o Athlon foi o que a inaugurou, em 1999. Em 2001, foi lançado o Athlon XP. O Athlon conseguiu ganhar dos processadores Intel, em desempenho, sendo o primeiro processador da história a ter o clock chegando à casa dos Gigahertz.

Em 2001, foi lançado o Athlon XP, para competir com o Pentium III. Ele tinha números de modelos dados a partir da comparação de seu desempenho com o modelo Thunderbird do Athlon Classic. As velocidades de clock variavam dos 1333 a 1533 MHz, com nomes de modelo como 1900+ e 3100+. Apesar de não fazer oficialmente referência ao Windows XP, o nome Athlon XP foi automaticamente associado àquela versão do Windows, já que ambos foram lançados na mesma época. Oficialmente, o XP dos processadores significava “Extreme Performance”.

No ano 2000, havia-se criado um novo mercado de processadores de baixo custo, alternativos aos mais caros, com desempenho ideal para a informática do dia a dia. O representante da AMD foi o Duron, que era essencialmente um Athlon de menor capacidade. Posteriormente, foi lançado o Sempron em substituição ao Duron, para assumir o mercado de processadores de baixo custo.

Inicialmente, o Sempron tinha os mesmos recursos que o Athlon XP, mas evoluiu até chegar ao patamar que se encontra hoje, acompanhando as novas gerações de microarquitetura. Poderia se definir o Sempron como o grande “coringa” dos processadores, devido à grande quantidade de modelos gerada por causa dessa evolução.

Em 2005, a AMD lançou o Sempron com tecnologia 64 bits, baseada no Athlon 64. Mais uma vez, o processador compartilhava características, mas tinha outras reduzidas para deixar o chip mais barato e adaptá-lo ao mercado “low-end”.

11O Athlon 64 é um dos membros da nova geração (K8) de processadores, que começaram a chegar com a tecnologia 64 bits incorporada. Essa geração também teve uma mudança na forma como o barramento do sistema funciona, recebendo a tecnologia HyperTransport. A tecnologia 64 bits foi desenvolvida inicialmente para o mercado de servidores, mas logo chegou às mãos dos usuários finais, em processadores domésticos — o Athlon 64 é baseado no processador para servidores Opteron.

Pouco tempo depois de lançar o Athlon 64, a AMD criou seu primeiro processador com dois núcleos, que é o Athlon 64 X2. Trata-se de um processador com dois núcleos do Athlon 64 no mesmo chip. Como ficou redundante mencionar a tecnologia 64 bits, já que ela passou a estar presente na maioria dos processadores, a AMD parou de usar o “64” no nome dos processadores, renomeando as novas edições para Athlon X2 somente, para representar a quantidade de núcleos.

A décima geração de processadores da AMD possui uma gama enorme de modelos e características diferentes. Os modelos Phenom, por exemplo, estão disponíveis em versões com 3 ou 4 núcleos. Seu sucessor, o Phenom II, foi lançado em 2008, já com suporte a memória DDR3 e conector AM3. O Phenom II é um dos mais rápidos processadores da AMD, com cache L3 de 6 MB, em contrapartida aos 2 MB do seu antecessor.

O Phenom II pode chegar até a frequência nominal de 3.4 GHz, e é o primeiro capaz de suportar condições extremas de overclock, o que deixou muito felizes os entusiastas da área. CPUs anteriores simplesmente paravam de funcionar a temperaturas muito baixas quando se usavam os sistemas de resfriamento instalados pelos praticantes de overclock. O Phenom II superou esse problema e, portanto, suporta níveis elevadíssimos de overclock. Seus modelos possuem 2, 3 ou 4 núcleos.

No ano de 2008 a AMD utilizava sockets AM2+, sucessor do AM2. O socket AM2+ suportava os processadores Athlon 64, Athlon 64 X2, Athlon II, Opteron, Phenom series e Phenom II series. Sendo o Phenom II series o processador mais atual deste socket, lançado em 2008. Os Phenom II eram construídos com arquitetura AMD K10 com 45nm, utilizavam HyperTransport 3.0, controlador de memória integrado ao processador e memória cache L1 (2x) de 64KB, L2 de 512KB ou 1024KB e L3 de 2MB, 4MB ou 6MB e podiam ter 2, 3, 4 ou 6 núcleos.

Em 2009 a AMD lança seu socket AM3. Os novos processadores neste socket contam com a tecnologia HyperTransporte 3.0 e tem compatibilidade com memórias DDR3. Este socket foi utilizado pela AMD até o ano de 2010 em que lançaram a família do Phenom X4 e Phenom X6 construído também com 45nm e HyperTransport 3.0. Em 2011 AMD lançou os socket FS1, FM1 e AM3+. O socket FS1 e FM1 são utilizados por APUs (Application Process Unit) Fusion que receberão esse nome por terem o processador de vídeo (GPU) integrado ao processador.

Os Bulldozer da AMD foram lançados no final de 2011 junto com o socket AM3+. A sua arquitetura é completamente diferente das arquiteturas anteriores (AMD64) que a AMD vinha usando desde 2003. A AMD adotou uma nova abordagem para a nova arquitetura: agora cada dois núcleos compartilharão alguns recursos (a unidade de entrada, a unidade de ponto flutuante e o cache de memória L2), formando o que a empresa chamou de módulos. Ou seja, cada módulo será formado por dois núcleos de processadores, não sendo, portanto, completamente independentes entre si.

12Processadores CYRIX

A Cyrix entrou no mercado de processadores em 1993 com o modelo Cx486 com velocidade de até 100Mhz. Vários testes mostravam que esse processador chegava a ser mais rápido que os processadores equivalentes da Intel, por isso a Intel resolveu lançar os modelos DX2 e DX4 para não perder mercado.

Em 1995 a Cyrix lança o 5x86 que atingia a velocidade de 133Mhz. Esse processador tinha um dissipador integrado, uma novidade interessante, já que os processadores Cyrix tinham a fama de atingirem altas temperaturas. Este modelo era inferior ao Pentium da Intel.

Em 1996, confiante e com bons resultados dos lançamentos anteriores, a Cyrix resolveu fazer mais um lançamento, porém desta vez, de um processador com uma nova estrutura. O processador 6x86 prometia ser mais rápido que todos os processadores já produzidos, mas foi uma decepção e o mercado reagiu negativamente ao novo produto, mesmo com o preço muito mais baixo que o da concorrência.

Numa tentativa de se erguer no mercado, a Cyrix fez modificações no processador 6x86 e o lançou como a versão MX, mas a essa altura a Cyrix já não oferecia mais risco para as gigantes Intel e AMD.

Pouco depois do lançamento do 6x86 MX, a Cyrix focou o objetivo de integrar as funções de controle de som, vídeo, memória e slots pci ao processador, porém a tecnologia dos processadores que atingiam o máximo de 200Mhz não era suficiente para executar tais funções. Ela chegou a lançar o Cyrix Media GX, mas o produto não melhorou a imagem da empresa.

A Cyrix foi comprada National Semiconductor, e não produziu nenhum produto de expressão até a aquisição pela VIA. Após a compra da Cyrix pela VIA em 2000, ocorreu o lançamento de um novo processador: O VIA Cyrix 3.

O VIA Cyrix 3 não esquentava tanto quanto os antecessores além de economizar energia e ser compacto, o que o tornava muito interessante para a utilização em notebooks.

Logo após o seu lançamento as concorrentes Intel e AMD lançaram processadores equivalentes e até melhores que o VIA Cyrix 3.

13Processadores ARM

A arquitetura ARM descreve uma família de processadores de computador concebidos de acordo com modelo RISC CPU desenvolvido pela empresa britânica ARM Holdings. Arquitetura ARM está em desenvolvimento desde 1980 e é a arquitetura utilizada de 32-bit. ARM era uma sigla para Advanced RISC Máquina (anteriormente conhecido como Máquina Acorn RISC).Microprocessador sistema num chip.

Utilizando a abordagem RISC, o processador ARM requer apenas 35.000 transístores, em comparação com os milhões em muitos chips processadores convencionais, resultando em baixo consumo de energia e tornando-se muito atraente em dispositivos menores. A ARM não fabrica seus próprios chips eletrónicos, mas atribui licenças diferentes para os fabricantes de semicondutores. Assim, é fácil para as empresas a construir um baixo consumo de energia do sistema em um chip para um sistema embutido de memória incorporando, interfaces, rádios, etc. O primeiro exemplo foi a Apple Newton comprimido, mas essa mesma abordagem ainda é usado no Apple A4 e A5 fichas no iPad.

Em 2011, os clientes da ARM informou 7,9 bilhões processadores ARM enviados, representando 95% de smartphones, 90% das unidades de disco rígido, 40% dos televisores digitais e set-top boxes, 15% dos microcontroladores e 20% dos computadores móveis. As versões atuais usam instruções de 32 bits com 32 bits chegando a um byte de memória de largura, que é efetivamente reduzida para pouco mais de 24 bit de resolução devido ao alinhamento do byte 4, mas tem 16 bits de instruções para a economia e também pode lidar com bytecodes Java que usam endereços de 32 bits. Em 2012, a Microsoft apresentou o seu novo Surface tablet com a tecnologia ARM e AMD anunciou que iria começar a produzir chips para servidores baseados no núcleo ARM de 64 bits, em 2014.

14Processador Intel i3

A Intel lançou três modelos de processadores diferentes. Cada um possui um foco, pois existem usuários com interesses distintos. O Intel Core i3 é a linha de CPUs indicada para os menos exigentes. O i3 traz dois núcleos de processamento, tecnologia Intel Hyper-Threading, memória cache de 4 MB compartilhada (nível L3), suporte para memória RAM DDR3 de até 1333 MHz e muito mais.

Os CPUs da linha Core i3 parecem mais fracos, contudo eles vieram para substituir a antiga linha Core2Duo. Qualquer Core i3 vem equipado com um controlador de memória DDR interno, um controlador de vídeo integrado — Intel HD Graphics que opera na frequência de 733 MHz — e o suporte para utilização de duplo canal para memória RAM (o que significa que as memórias trabalham aos pares).

Numa época em que os processadores de múltiplos núcleos estão dominando, a Intel decidiu criar modelos que pudessem simular uma quantia ainda maior de núcleos, com a Tecnologia Intel Hyper-Threading. Com a utilização desta tecnologia os processadores i3 “ganham” dois núcleos a mais.Quem já possui um Intel Core i3 deve ter reparado que o Windows detecta quatro núcleos, contudo esse artifício da duplicação dos núcleos não significa muito. E quem pensa que o i3 realmente trabalha como um processador de quatro núcleos engana-se redondamente, porque se colocarmos um Core i3 ao lado de um Intel QuadCore, o QuadCore terá um desempenho muito maior (em qualquer atividade).

A Intel Hyper-Threading é ideal para momentos em que você precisa efetuar várias atividades simultaneamente. Essa tecnologia serve para que um núcleo consiga realizar duas atividades ao mesmo tempo, daí o motivo pelo qual a tecnologia, supostamente, faz os núcleos dobrarem em quantidade.

Os modelos da linha Intel Core i3 utilizam um novo soquete (encaixe na placa mãe), fator que forçou as montadoras a criarem placas exclusivas para eles. Conhecido como socket LGA 1156, esse novo tipo de soquete será utilizado para os processadores Intel Core i3, i5 e pelos novos i7.

Processador Intel i5

15Enquanto o i3 está destinado para utilizadores menos exigentes, o Intel Core i5 é encarregado de suprir as necessidades do mercado de porte intermediário, ou seja, aqueles mais exigentes que realizam tarefas mais pesadas. Disponível em modelos de dois ou quatro núcleos, os CPUs da linha i5 possuem até 8 MB de memória cache (nível L3) compartilhada, também utilizam o soquete LGA1156, controlador de memória DDR integrado, tecnologia Intel Hyper-Threading, tecnologia Turbo Boost e muito mais.

A tecnologia Turbo Boost da Intel aumenta a velocidade do processador automaticamente. Esta tecnologia é inteligente e trabalha 100% do tempo verificando frequência, voltagem e temperatura do processador. Ao notar uma baixa em um dos valores-padrão utilizados pelo CPU, este novo recurso aumenta a frequência e consegue um desempenho muito maior em qualquer aplicação.

Ou seja, se a temperatura do processador está abaixo do esperado e se desejamos aumentar a velocidade. Com a utilização da tecnologia Turbo Boost você não precisa s preocupar-se, porque o seu Intel Core i5 vai alterar a frequência ou a voltagem do CPU automaticamente e vai aumentar significativamente o desempenho. Falando especificamente dos modelos i5.

Processador Intel i7

A última palavra em tecnologia de processamento é o i7. É uma linha de processadores voltada ao público entusiasta e profissional traz muitos benefícios e especificações de cair o queixo. Todos os CPUs da série Core i7 possuem quatro núcleos (o i7-980X possui seis núcleos), memória cache L3 de 8 MB, controlador de memória integrado, tecnologia Intel Turbo Boost, tecnologia Intel Hyper-Threading, tecnologia Intel HD Boost e ainda o recurso Intel QPI.

Com o avanço constante dos processadores, os softwares foram forçados a evoluir. Existem softwares que trabalham com conjuntos de instruções específicas, as quais precisam estar presentes nos processadores para que o programa seja executado com a máxima performance. Os conjuntos de instruções principais são denominados como SSE, sendo que existem programas que utilizam instruções diferentes.

A linha de processadores Intel Core i7 trabalha com a tecnologia Intel HD Boost, a qual é responsável pela compatibilidade entre CPU e programas que usam os conjuntos de instruções SSE4. Tal característica possibilita um maior desempenho em aplicativos mais robustos que necessitam de um poder de processamento de alto nível.

O recurso Intel QPI, ou QuickPath Interconnect (Interconexão de caminho rápido), serve para aumentar o desempenho do processador, mas trabalha de uma maneira bem diferente. Ao

16invés de aumentar a frequência ou a tensão, o recurso Intel QPI aumenta a largura de banda (o que permite a transmissão de mais dados) e diminui as latências. Vale salientar que este recurso só está presente nos CPUs Intel Core i7 da série 900 e possibilita taxas de transferência de até 25.6 GB/s.

Arquitetura "Reduced Instruction Set Computer" (RISC)

Arquitetura que utiliza um conjunto relativamente pequeno de instruções. Os chips RISC são concebidos para executar, o mais rápido possível, estas instruções.A característica mais importante de uma máquina RISC é que as instruções são completadas em um único ciclo de via de dados. Se isso não ocorre, ela não pode fazer parte do conjunto de instruções. Isto acarreta em não ser possível ter instruções como de multiplicação, o que é resolvido por uma série de operações de soma e deslocamento.Uma instrução RISC é muito parecida com uma micro instrução. Uma operação de alto nível precisa de muitas instruções para ficar completa, por outro lado, uma instrução CISC pode levar, muitos ciclos para ficar completa devido a interpretação pelo micro programa. Os compiladores escritos para máquinas RISC fazem uso intenso de registadores, com intenção de reduzir o tráfego na via de dados em comunicação com a memória.Um processador RISC não tendo micro código, não ocupa área de memória para tal tipo de operação, portanto, pode construir um grande número de registadores utilizando esse espaço.Na arquitetura RISC, os registadores são organizados por janelas sobrepostas, e servem para armazenar as variáveis e parâmetros que são acedidas mais rapidamente. Esta filosofia coincide com a filosofia da memória cache utilizada pela maioria das arquiteturas conhecidas atualmente.

Arquitetura "Complex Instruction Set Computer" (CISC) Um processador com esta arquitetura é capaz de executar centenas de instruções complexas diferentes sendo, assim, extremamente versátil. Diferencia-se da tecnologia RISC, dado que é possível executar comandos mais complexos sem precisar fazer uma subdivisão de instruções. Também tem um uso mais eficiente da memória. Essas instruções podem executar operações dentro do processador, facilitando a implementação de um determinado programa. O processador tem uma memória embutida que contém grupos de instruções. Essas instruções em microcódigos perdem pouca velocidade em comparação a uma implementação somente em hardware e os chips requerem menos transístores. Assim são colocadas mais funcionalidades nas instruções, consumindo menos no total e faz um uso mais eficiente da memória principal. Como cada instrução torna-se mais capaz, menos instruções podem ser usadas para implementar uma dada tarefa.

Comparação de CISC X RISC

A principal diferença entre estas duas arquiteturas está na quantidade de instruções que o processador possui. A arquitetura RISC possui menos instruções e para executar as instruções mais complexas, tornando-as mais simples e assim executa de maneira mais rápida e consumindo menos energia, enquanto a arquitetura CISC, tem mais instruções implementadas e geralmente não necessita de tornar instruções complexas em outras simples, uma vez que a grande maioria já esta simplificada.

cpu-processadores - vera cymbron

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