1. 1. INTRODUÇÃO
Nada mais necessário nos dias atuais que o uso dos aparelhos celulares. Sua
utilidade está tão inserida em nossa sociedade que não lembramos mais dos dias
em que a telefonia se restringia aos telefones fixos, residenciais e os orelhões. Estes
últimos substituídos quase que completamente pelos aparelhos celulares. Mas não é
de conhecimento da maior parte da sociedade o processo de micro-engenharia que
reduziu os processadores ao ponto de celulares substituírem os computadores em
algumas funções, como mandar e receber e-mails, acessar redes sociais e editar
documentos. Nesse artigo iremos abordar o processo que levou a evolução dos
aparelhos celulares e a diminuição progressiva dos processadores.
Nos capítulos que virão, serão comentados o processo de arquitetura de
celulares que nos trouxe a este admirável mundo novo, onde celulares evoluíram
para smartphones e estes aos tablets.
2. HISTÓRIA DOS APARELHOS CELULARES
Como tudo de faz parte da nossa vida, nós utilizamos os aparelhos celulares
sem que tenhamos a preocupação com sua origem, até porque muitos convivem
com este aparelho desde que nasceram. Mas como tudo tem um início, vamos
tentar resumir a sua história.
A origem dos celulares está inteiramente ligada a hollywood. Foi uma atriz
austríaca de nome Hedwig Kiesler, mais conhecida pelo seu nome artístico Hedy
Lamaar, famosa pelo filme Sansão e Dalila (1949) que idealizou um dispositivo que
permitia que duas pessoas se comunicassem sem haver a queda ou a interceptação
do sinal, através da mudança do canal automaticamente. Este foi na verdade a
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2. primeira concepção de um aparelho celular. Foi patenteada em 1940. (Tutoria para
tudo, 2010).
Mas foi apenas em 1947 que a empresa de tecnologia americana AT&T fez
uso desta tecnologia para desenvolver um sistema de comunicação interligado por
várias antenas, cada uma funcionando de forma independente, como uma célula.
Daí o nome celular. (culturadbolso.blogspot.com.br)
No entanto, foi apenas em 16 de outubro de 1956, que o primeiro aparelho
celular da história foi criado, pela empresa americana Ericsson. Com o nome de
Sistema Automático de Telefonia Móvel ou MTA, ele pesava aproximadamente 40
kg. Apesar de ser considerado o primeiro Celular, ele não era muito portátil, como
visto na figura 1.
Figura 1 - Ericsson MTA
Mas foi apenas em 1983 que surgiu o primeiro celular para uso comercial, o
DynaTAC 8000X da Motorola, que até então já havia investido uma quantia de U$$
15 milhões em 15 anos de pesquisa em tecnologia móvel celular.
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3. O aparelho, como mostra a figura 2, pesava 1kg, tinha a capacidade de 1h de
conversação e 8h em stand by. A memória não era lá essas coisas, tinha a
capacidade para apenas 30 números e display em LED (Light Emitting Diodes). O
preço era salgado, cerca de U$$ 4.000. Mas os consumidores ficaram tão
impressionados com a possibilidade de permanecer constantemente em contato que
o preço e o peso não foram problema. As listas de espera chegavam aos milhares.
Figura 2 - Motorola 8000x
Para comparação, hoje, um aparelho smartphone de última geração custa no
máximo U$$ 1.000, pesa 100g e a funcionalidade menos importânte é a de telefone.
No brasil, a entrada da telefonia móvel se deu em 1990. De lá até o
ano de 2003, passamos de 667 para 43 milhões de usuários. Um crescimento
impressionante para uma tecnologia tão restrita. (Dias et al, 2002).
Em agosto de 2003, o número de assinantes de telefonia celular
passou o de telefonia fixa no país. (A Agência Nacional de Telecomunicação –
ANATEL, 2003).
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4. Hoje, quase todos possuem um ou mais de um aparelho celular. Muitas vezes
a região padesse de água e comida, mas as pessoas tem um celular. (Dias et al,
2002).
Alguns dizem que a tecnologia é um bem para a sociedade, mantendo todos
contectados as atualidades. Outros dizem que o excesso de informação e a
substituição do contato físico pelas redes sociais prejudicam a sociedade na sua
base fundamental, o convívio. Ideologias à parte, o que não podemos negar é que a
tecnologia da informação, a digitalização da sociedade e o mundo em rede mudou
completamente a história da humanidade a um ponto em que, se for subtamente
retirada, o mundo voltará para a idade média tecnologica, como mostra a figura 3.
Figura 3 - Comunicação sem Celular
.
3. CELULAR E SMARTPHONE
Como apresentado no capítulo anterior, o telefone celular passou por um
longo processo de desenvolvimento para se tornar realidade. Hoje sabemos que a
evolução destes dispositivos são os smartphones, cuja principal diferênça está na
capacidade de processamento de informações.
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5. Mas houve um processo de evolução dos aparelhos celulares, que chamamos
de gerações, e é isso que abordaremos a seguir.
1ª Geração – Caracterizada por aparelhos não tão portáteis. A maioria era
instalada em automóveis e pesavam mais de 1kg. O preço era proporcional ao seu
peso. (tecmundo, 2009)
2ª Geração – Já nos anos 1990, os fabricantes começaram a produzir
aparelhos que fossem realmente portáteis. Surgiram novos aparelhos e um novo
padrão de comunicação. TDMA, CDMA e GSM. Essa geração prevaleceu durante
toda a década de 1990 e início da década de 2000. (tecmundo,2009)
2,5ª Geração – Como diferêncial da 2ª geração apenas um acesso mais veloz
a internet, através da tecnologia 2G. Uma nova funcionalidade havia se incorporado
aos aparelhos celulares. (tecmundo, 2009)
3ª Geração – Eles ficaram inteligentes. Surge os smartphones.
Um smartphone não é uma marca específica, mas sim um nome dado a
alguns tipos de telefone celular que agregam várias tecnologias antes só disponíveis
para PCs ou notebooks. São os chamados celulares de terceira geração, ou 3G.
Possuem diversas características de alta tecnologia, como teclado QWERTY ou a
tela sensível ao toque, chamada de Touch Screem.(megacontador, 2009)
Hoje, com o grande avanço tecnológico, diversas funcionalidades como MP3,
câmera digital e o acesso a Internet fez do celular um aparelho completo, tornando a
comunicação apenas uma das várias funções. Tem como principal característica a
utilização de aplicativos. Estes podem ser instalados nos aparelhos através da
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6. Internet e permitem a edição e manipulação de dados, e-mails, jogos, acesso a sites
diversos, além de permitir a abertura de mais de um aplicativo ao mesmo tempo
através de um bom processador. Isso faz com que o Smartphone tenha a
característica de um pequeno computador. (tecmundo, 2009)
Mas tudo isso só foi possível através da minituarização de vários
componentes, como o processador. E é isso que vamos abordar no capítulo
seguinte.
4. ARQUITETURA DOS APARELHOS
Com a evolução dos smartphones, os aparelhos passaram a incorporar mais
funções. Isso significou mais chips e mais ciclos de processamento, o que traduz em
um maior consumo elétrico. Como as baterias não acompanham a evolução dos
aparelhos, oferecer aparelhos compactos e com uma boa autonomia de bateria se
tornou uma tarefa cada vez mais difícil.
Nos PCs são usados processadores de x86, como o Core 2 Duo e o Phenom.
Eles são chips otimizados para o desempenho, que incluem um grando volume de
transístores, cache L2, unidades dedicadas de decodificação e agendamento de
instruções, com circuitos de brach-prediction além de várias execuções por núcleo.
Um processador Core 2 Duo E8200 baseado no Core Penryn possui nada mais do
que 410 milhões de transístores e tem um consumo de 65 watts.
Um fabricante de smartphone que se interessasse em usá-lo, precisara
encontrar uma forma de colocar um cooler de 80mm com dissipador de cobre e uma
bateria de 6 células dentro do aparelho.
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7. As restrições de tamanho e o consumo fizeram com que a evolução de
hardware do smartphone seguisse por um caminho diferente dos PCs.
(slideshare.net/murilknot/arquitetura-de-celulares, 2011)
A mudança mais notável foi a utilização de processadores ARM no lugar do
x86.
5. PROCESSADORES ARM
Os chips ARM são processadores RISC (Reduced Instruction Set
Computer ou Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções) de 32 bits que
apresentam uma arquitetura muito otimizada com poucos transístores e um
consumo elétrico bem mais baixo. (Carlos E. Morimoto, 2007).
Embora não sejam tão conhecidos, os processadores ARM (Figura 4) são
produzidos em grande escala e usados em todo o tipo de dispositivos. Roteadores,
Modems ADSL, video-games. Você com certeza terá um eletrodomestico em casa,
que use um processador de 32 bits e não seja um PC, usando um ou mais
processadores ARM, incluindo, logicamente, seu smartphone.
Figura 4 - Processador ARM
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8. Usando controladores dedicados para diversas funções, os smartphones
permitem o uso de vários aplicativos. Os controladores dedicados executam suas
funções diretamente via hardware. Desta forma eles conseguem executar suas
tarefas com menos transístores e menos ciclos de processamento, o que se traduz
em um consumo elétrico mais baixo. Qualquer smartphone hoje em dia possui
diversos destes controladores, que ficam desligados na maior parte do tempo e são
acordados apenas quando possuem algum trabalho para fazer.
Assim como outros chips similares, ele é, na verdade, um SoC (system on a
chip ou Sistema em um chip), ou seja, é a combinação de um processador central
com diversos outros componentes em um único chip, inclusive um processador
ARM11, um chip DSP, transmissores para as faixas de freqüência suportadas e
interfaces para diversos outros componentes. (Carlos E. Morimoto, 2009)
Possui também um acelerador de vídeo (2D) e também, um acelerador 3D
dedicado, que é acionado quando são executados jogos ou outros aplicativos que
utilizam gráficos 3D, como mostra a figura 5.
Figura 5 - Quake Arena rodando em um Nokia N95
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9. 6. A FAMÍLIA ARM
Os processadores ARM usados nos aparelhos atuais são, em sua maioria,
chips ARM7, ARM9 e ARM11. Os chips ARM11, são utilizados em aparelhos como o
Nokia N95, o HTC TyTN II, enquanto os ARM9 são comuns em aparelhos mais
antigos, como os Nokia E61 e E62 (figura 6) e diversos modelos da Sony Ericsson,
Siemens e outros fabricantes. (Carlos E. Morimoto, 2009)
Figura 6 - Nokia E61
Os chips ARM11 oferecem um desempenho por ciclo ligeiramente superior ao
do ARM9, mas a grande diferença de desempenho entre os dois está no número de
estágios de pipeline, usados no processamento das instruções. Os chips ARM9
utilizam um pipeline de 5 estágios, enquanto os ARM11 utilizam um pipeline de 8
estágios. (Carlos E. Morimoto, 2009)
Similar ao que temos nos processadores para micros PC, o uso de mais
estágios de pipeline permite que cada estágio execute um volume menor de
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10. processamento por ciclo, desta forma o processador opera em uma freqüência mais
elevada.
Os chips ARM7 são processadores mais simples. Foram usados inicialmente
em alguns dispositivos da década de 1990, como o Psion5 e o Apple Newton(figura
7), mas recentemente reapareceram como chips auxiliares, usados como parte
integrante do transmissor 3G. Como são processadores mais simples, eles
desempenham essa tarefa de forma bastante eficiente, consumindo menos energia
que outros chips precisariam para executar a mesma carga de trabalho.
Figura 7 – Apple Newton
A migração para os chips ARM Cortex A8, que usa uma arquitetura mais
complexa e oferece um desempenho por clock superior e é capaz de operar a até
1.0 GHz, mantendo um consumo elétrico aceitável. É usado, como exemplo, no TI
OMAP3430 (Figura 8), um chip que pode vir a ser usado em aparelhos da próxima
geração. (Carlos E. Morimoto, 2009)
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11. Figura 8 – Processador OMAP3430
Uma questão interessante sobre os chips ARM, é que eles não são
produzidos por uma única empresa (como no caso dos processadores da Intel), mas
sim licenciados e produzidos por diversos fabricantes. A ARM Ltd. que é a
responsável pelo desenvolvimento dos chips e detentora dos direitos sobre a
arquitetura, não produz os processadores, se limitando a licenciar os projetos a
preços módicos para outros fabricantes, que podem optar por diversos tipos de
licença, incluindo opções que permitem modificar os chips e incluir componentes
adicionais. Este é o caso de fabricantes como a QualComm, a Texas Instruments e
a Samsung, que desenvolvem soluções próprias, incluindo controladores auxiliares e
modificações diversas. (Carlos E. Morimoto, 2009)
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12. 7. CONCLUSÃO
Uma questão interessante sobre os chips ARM, é que eles não são
produzidos por uma única empresa (como no caso dos processadores da Intel), mas
sim licenciados e produzidos por diversos fabricantes. A ARM Ltd. que é a
responsável pelo desenvolvimento dos chips e detentora dos direitos sobre a
arquitetura, não produz os processadores, se limitando a licenciar os projetos a
preços módicos para outros fabricantes, que podem optar por diversos tipos de
licença, incluindo opções que permitem modificar os chips e incluir componentes
adicionais. Este é o caso de fabricantes como a QualComm, a Texas Instruments e
a Samsung, que desenvolvem soluções próprias, incluindo controladores auxiliares e
modificações diversas.
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13. 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MARCOS, Sandro. Disponível em
http://tutorialparatudo.blogspot.com.br/2010/02/historia-dos-celulares.html.
14/02/2010.
SANCHES, Romannessa. Disponível em
http://culturadbolso.blogspot.com.br/2011/07/ha-quem-se-sinta-nu-sem-ele-e-que-
ache.html. 07/11/2011.
JORDÃO, Fábio. Disponível em http://www.tecmundo.com.br/celular/2140-historia-a-
evolucao-do-celular.htm. 22/05/2009.
ALEMEIDA, Murilo Vilela de. Disponível em http://www.slideshare.net/murilknot/
arquitetura-de-celulares. 10/06/2011.
MORIMOTO, Carlos E. Smartphone guia prático, Ed. GDH Press e Sul Editores,
2009.
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