Vimos que o processador é composto por bilhões de transistores encapsulados numa pastilha de silício, e que seu desempenho depende tanto da quantidade de transístores quanto do clock (frequência de operação). Quanto mais transistores, maior a densidade do chip; quanto maior a velocidade com que eles abrem e fecham a passagem de corrente, maiores a geração de calor, o consumo de energia e o comprometimento da condutividade elétrica do silício.
A produção de chips em escala nanométrica — 1 nm equivale a 1 milionésimo do milímetro — limitou os avanços previstos pela Lei de Moore — segundo a qual a densidade dos microchips dobraria a cada 18 meses. Nos desktops, o aumento da temperatura e do consumo de energia é menos preocupante do que em portáteis e ultraportáteis, já que as dimensões reduzidas desses aparelhos inviabilizam a instalação coolers e ventiladores adicionais ou a adoção de refrigeração líquida. Isso sem falar que a autonomia dos notebooks, smartphones e tablets é limitada pela capacidade de armazenamento da bateria que os alimenta.
Esses problemas não vêm de hoje, mas se agravaram com o passar do tempo. No alvorecer da computação pessoal, o PC era identificado pelo processador que o equipava. Assim, fulano tinha um tinha um “286” (numa alusão ao chip Intel 80286), sicrano, um “Pentium 200” (referência à frequência "velocidade" do processador, que era de 200 MHz), beltrano, um K6 II (modelo da AMD que antecedeu o Athlon e concorreu diretamente com o Intel Pentium II), e por aí afora.
Avaliar o desempenho do pc com base frequência de operação da CPU deixou de fazer sentido quando que as arquirrivais Intel e AMD implementaram soluções inovadoras para “vitaminar” seus produtos. Para entender melhor, tenha em mente que a velocidade do processador corresponde a sua frequência de operação, que é medida em ciclos de clock por segundo, ao passo que o desempenho — tanto do chip quanto do computador — depende de outras variáveis. Uma CPU que opera a 3 GHz realiza 3 bilhões de ciclos a cada segundo, mas o que ela é capaz de fazer em cada ciclo de clock é outra história.
Nos tempos de antanho, o poder de processamento dos chips dependia diretamente do clock. Mais adiante, o coprocessador aritmético, a memória cache e o multiplicador do clock, entre outras inovações, resultaram num melhor aproveitamento do clock. Assim, chips “mais lentos” (operando em frequências inferiores, melhor dizendo) passaram a superar modelos “mais velozes” (com frequências de operação mais elevadas). Lá pela virada do século, quando lançou o Athlon XP, a AMD teve um trabalho danado para convencer seu público alvo de que o novo chip era “mais rápido” que modelos da arquirrival Intel que operavam em frequências superiores.
Essa “mágica” é representada pela fórmula P = F x IPC, onde “P” corresponde à performance; “F”, à frequência; e “IPC”, ao número de instruções por ciclo de clock. Com base nesses parâmetros, a empresa criou o índice PR (de Performance Relativa) e passou a catalogar seus produtos utilizando um número seguido do sinal de adição (+). Assim, o Athlon XP 1.700+ operava a 1,47GHz, o modelo 1900+, a 1.6GHz, e por aí afora.
Paralelamente, os transistores, que eram do tamanho de uma cabeça de alfinete nos jurássicos 4004 dos anos 1970, encolheram para apenas 3 micra nos 8088, para 1μm nos 486, para 0,5μm nos Pentium e para 0.09μm nos Pentium 4 Prescott.
Observação: Depois que o nanômetro substituiu o mícron como unidade de medida dos transistores, passou-se a dizer que o processador tal é fabricado com a tecnologia de 45nm, e não de 0,045μm, como se dizia até então.
O Intel Core i5-2435M, lançado no final de 2011, era composto por 624 milhões de transistores de 32 nm. A barreira dos 10nm — considerada até então o limite da microeletrônica — foi quebrada por engenheiros da IBM e da Samsung, que conseguiram fabricar chips com transistores de apenas 7 nm, tornando possível o encapsulamento de 20 bilhões de transistores em um único chip. Para ter uma ideia melhor, imagine o chip como uma caixa de 1 m3, os transístores de antigamente como bolas de basquete, os posteriores como bolinhas de gude e os atuais como miçangas.
Continua...
