quarta-feira, 14 de outubro de 2015

SUTILEZAS DO “CÉREBRO DO PC” QUE VOCÊ TALVEZ NÃO CONHEÇA.


ÀS VEZES SÃO AS ESCOLHAS ERRADAS QUE TE BOTAM NO CAMINHO CERTO.

O processador sempre foi considerado o cérebro do computador. Nos tempos de antanho, era comum a gente se referir ao PC pelo modelo da CPU (*) que o equipava, acrescendo ou não a respectiva velocidade. Assim, fulano tinha um “386” (referência ao chip Intel 80386); sicrano, um Pentium 200” (200 MHz, no caso, que correspondem a 200 milhões de ciclos por segundo); beltrano, um K6 II (modelo da AMD que antecedeu o Athlon e concorreu diretamente com o festejado Pentium II), e por aí afora.

Note que avaliar um processador (ou um computador) levando em conta somente sua frequência de operação deixou de fazer sentido quando as arquirrivais Intel e AMD passaram aumentar o poder de processamento de seus chips mediante inovações tecnológicas como o coprocessador matemático, o cache de memória, o multiplicador de clock, etc. Até então, o poder de processamento era diretamente proporciona à frequência de operação, mas a partir daí tornou-se comum dois modelos diferentes, trabalhando à mesma frequência, apresentarem performances diversas.

Observação: Para entender isso melhor, tenha em mente que velocidade do processador corresponde à sua frequência de operação, que é medida em ciclos de clock por segundo. Em tese, quanto maior a velocidade, melhor o desempenho, mas na prática a teoria é outra: uma CPU que opera a 3 GHz, por exemplo, realiza 3 bilhões de ciclos a cada segundo, mas o que ela é capaz de fazer em cada ciclo é outra história.

Enfim, o tempo foi passando, a Intel e a AMD, crescendo e suas concorrentes, desaparecendo. Hoje, a supremacia da primeira é nítida, mas até poucos anos atrás as duas gigantes disputavam “ciclo a ciclo” a preferência dos consumidores. Entretanto, o fato de o melhor aproveitamento de cada ciclo de clock permitir aos chips da AMD fazer frente a modelos da Intel de frequências significativamente superiores confundiu os usuários que tinham na velocidade do processador a referência primária (se não a única) de desempenho do chip – quando não do próprio computador.

Observação: Embora distorcida, essa interpretação tinha lá suas razões de ser, não só pelo fato de maus hábitos e velhos vícios serem difíceis de erradicar, mas também devido à famosa Lei de Moore (Gordon Moore foi um dos fundadores da Intel), segundo a qual o poder de processamento dos computadores (entenda-se computadores como a informática geral, e não apenas os PCs) dobraria a cada 18 meses. Em face do exposto, na visão limitada dos leigos o processador mais veloz tinha que ser o melhor, e o mesmo valia para o computador que o dito-cujo equipasse. Simples assim.

No final de 2001, ao lançar o Athlon XP (codinome Palomino), a AMD precisou reverter esse quadro, ou seja, convencer os consumidores de que seus produtos rivalizavam em desempenho com os da concorrência, embora apresentassem velocidades inferiores e custassem menos. Para tanto, partindo da fórmula P = F x IPC, onde “P” é a performance; “F”, a frequência; e IPC, o número de instruções por ciclo de clock, a empresa criou o índice PR (performance relativa) e passou a catalogar seus chips usando um número seguido pelo sinal de adição. Assim, o Athlon XP 1600+ operava a apenas 1.4GHz, mas seu desempenho era compatível com o de um T-Bird a 1.6GHz. A velocidade real de um Athlon XP 1.700+ era de apenas 1,47GHz; a do modelo 1900+, de 1.6GHz, e assim por diante.
A Intel, por seu turno, levou 30 anos para quebrar a barreira psicológica do Gigahertz (1 GHz corresponde a 1.000.000.000 de ciclos por segundo), mas não precisou de mais de 30 meses para triplicar essa velocidade – o que só foi possível devido à evolução da nanoeletrônica, que permitiu reduzir cada vez mais o tamanho dos transistores e “empacotar” cada vez mais transistores numa mesma pastilha de silício. Nos jurássicos 4004, lançados no início dos anos 70, os transistores eram do tamanho de uma cabeça de alfinete, mas encolheram para apenas 3 micra nos 8088 (micra é o plural de mícron; 1μm corresponde a um milésimo de milímetro), para 1 nos 486, para 0,5μm nos Pentium, para 0.09μm nos Pentium 4 Prescott.

Observação: De uns tempos a esta parte, o nanômetro substituiu o mícron como unidade de medida dos transistores. Um nanômetro (nm) corresponde à bilionésima parte de um metro e, portanto, a um milésimo de mícron. Assim, em vez de dizer que o processador X é fabricado com a tecnologia de 0,045μm, é preferível (até por ser mais fácil) usar a forma “45 nanômetros”.

O espantoso nível de miniaturização alcançado nos últimos anos permitiu empacotar uma quantidade cada vez maior de transistores em áreas extremamente reduzidas (o tamanho do núcleo de um processador não costuma passar de 1cm2), originando chips de altíssima densidade. Os P4 Prescott, lançados há pouco mais de uma década, integravam 125 milhões de transistores (de 90nm). Se isso lhe parece muito, então saiba que o Core i5-2435M, lançado pela Intel no terceiro trimestre de 2011, já contava 624 milhões de transistores (de 32nm), e que a barreira dos 10nm – considerada até pouco tempo atrás o limite físico da microeletrônica – foi quebrada recentemente por engenheiros da IBM e da Samsung, que conseguiram fabricar chips com detalhes de apenas 7 nanômetros! Com esse grau de miniaturização, logo será possível empacotar 20 bilhões de transistores num único chip!

Observação: Os processadores de última geração têm componentes na faixa dos 14 nm, enquanto a tecnologia dos 10 nm está quase chegando à escala industrial. A expressiva redução conseguida pela IBM/Samsung Menos só foi possível com o uso de uma liga de silício e germânio, que oferece maior mobilidade dos elétrons do que o silício puro e permite aumentar ainda mais a densidade dos chips, já que os transistores são colocados a apenas 30nm de distância uns dos outros.

Mas nem tudo são flores nesse jardim, como veremos na continuação desta matéria, que eu interrompo momentaneamente para evitar que a postagem fique extensa demais. Abraços a todos e até a próxima.

(*) CPUSigla de Central Processing Unit ou unidade central de processamento, que remete ao processador principal do computador e, portanto, jamais deve ser usada como sinônimo de gabinete (aquela caixa metálica que abriga os componentes internos do PC na arquitetura desktop).
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