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[PROCESSADORES]
1
[GUIA/SUMÁRIO]
• DEFINIÇÃO
• SURGIMENTO
• EVOLUÇÃO
• FUNCIONAMENTO
• COMPOSIÇÃO
• SOQUETES
2
[PROCESSADORES]
[DEFINIÇÃO]
• CPU/Central Processing Unit
• CIRCUITOS INTEGRADOS PROGRAMÁVEIS
• EXECUÇÃO DE CÁLCULOS
• ARMAZENAMENTO DE INSTRUÇÕES
• DECISÕES LÓGICAS
• RECEBE DADOS E APRESENTA RESULTADOS
O processador é um circuito integrado programável responsável por receber as
entradas de dados, processá-las e fornecer resultados como saída. Tais tarefas podem
ser exemplificadas por: execução de cálculos, armazenamento de instruções e
tomada de decisões lógicas de forma sincronizada dentro de um sistema operacional
ou computador. Recebe um determinado volume de dados em padrões binários 0 e 1
e tem a função de responder a esse volume realizando o processamento das
informações com base nas instruções que estão armazenadas em sua memória
interna. É sempre acompanhado por pasta térmica para dissipação do calor e por um
sistema de refrigeramento (cooler).
O processador adere na placa-mãe através de um soquete, de onde recebe energia
elétrica. Possui um ou mais núcleos que dividem entre si as tarefas a eles atribuídas.
3
[PROCESSADORES]
[SURGIMENTO]
Intel 4004
4 bits
1MHz
Calculadora Busicom 141-PF
Intel 8080
8 bits
2MHz
ALTAIR 8800
Federico Faggin, Ted Hoff e Mazor Stanley
O processador surgiu com o pedido de uma empresa japonesa de calculadoras,
Busicom, de 12 chips para seu mais novo carro chefe, a Busicom 141-PF.
Como não haveria tempo para produzir 12 chips, os engenheiros Ted Hoff, Federico
Faggin e Stanley Mazor decidiram desenhar um circuito central no qual se
encontravam todas as funções de cálculo desejadas com apenas 4 chips. Surgiu,
então, em 1971, o primeiro microprocessador da história, o Intel 4004, com 4 bits e
1MHz.
Embora fosse muito limitado, ele foi muito usado em calculadoras, área em que
representou uma pequena revolução, começando com o modelo de bastante sucesso
da Busicom. Ele foi também usado em diversos equipamentos científicos e até
mesmo na sonda Pioneer 10, lançada pela NASA em 1972.
4
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
[LEI DE MOORE - 1965]
[“Opoder de processamento
(número de transistores dos
processadores) dos
computadores dobraria a
cada 18 meses de forma
constante.”]
5
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
INTEL 4004
4 BITS
2.300 TRANSISTORES
0,7 MHz
INTEL 8008
8 BITS
02 a 0,8 MHz
3.500 TRANSISTORES
PROTEÇÃO DE DADOS
INTEL 8080
8 BITS
2 a 3,125 MHz
6.000 TRANSISTORES
[197’] [1973]
[1974]
1971 - O primeiro microchip comercial produzido no mundo foi o Intel 4004, que
possuía uma CPU de 4 bits e cerca de 2300 transistores, tinha tanto poder de
processamento quanto o ENIAC, que ocupava mais de 900m3 com suas 18.000
válvulas.
1973 - A Intel lança seu novo processador, o Intel 8008, que possuía uma CPU de
8 bits implementada sobre as tecnologias TTL MSI e com aproximadamente 3.500
transistores. Sua nomenclatura foi definida com base no marketing, por ser o dobro
do Intel 4004.
1974 - A Intel lança o primeiro processador voltado para computadores pessoais. O
Intel 8080, com 4.800 transistores, herdava várias características do seu predecessor
Intel 8008TM, possuindo também uma CPU de 8 bits, porém, com uma frequência de
operação maior, era capaz de executar 290.000 operações por segundo, oferecendo
uma performance cerca de 10 vezes maior que seu predecessor. Ele foi considerado o
primeiro processador do mundo verdadeiramente de propósito geral. Enquanto o
Intel 4004 e o Intel 8008 usavam a tecnologia P-channel MOS, o Intel 8080 inovou
com a utilização de um processo N-channel, resultando em maiores ganhos de
velocidade, consumo de energia, densidade do projeto e capacidade de
processamento.
6
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
INTEL 8088
8 BITS
29.000 TRANSISTORES
8MHz
↑ COMPATIBILIDADE
INTEL 80286
16 BITS
12 MHz
134.000 TRANSISTORES
PROTEÇÃO DE DADOS
AMD286
16 BITS
16 MHz
134.000 TRANSISTORES
[1979] [1982]
1978 - O Intel 8086 é lançado, contendo 29.000 transistores, sua performance era 10
vezes maior que o Intel 8080, com frequência de 8MHz.
No mesmo ano, a empresa AMD surge no mercado de microprocessadores,
conseguindo a licença para produzir hardware construído de acordo com a
especificação dos processadores x86, incluindo direitos de produzir o hardware 286 e
derivado do 286. Deste ano em diante a Intel passa a ter que dividir seu mercado
com uma grande concorrente.
1979 – Surge o Intel 8088, uma versão do 8086 com barramento de 8 bits. A Intel
lançou uma campanha para fazer da arquitetura 8086/8088 o padrão da indústria de
computadores. A escolha do Intel 8088 como a arquitetura do primeiro computador
pessoal da IBM foi uma grande ajuda para a empresa. A estratégia da IBM era criar
um padrão “aberto” de sistema computacional baseado no modelo de
microprocessador da Intel. Esse padrão aberto é capaz de fornecer uma transição
fácil à geração seguinte de microprocessadores, existindo assim a compatibilidade de
softwares entre as gerações diferentes de microprocessadores. Isso fez com que a
Intel conseguisse consolidar a especificação da arquitetura 8086/8088 como o padrão
mundial de 16 bits.
1982 - O Intel 80286, mais conhecido como Intel 286, era já um processador de 16
bits. Ele possuía 134.000 transistores e estava tecnologicamente muito distante dos
7
anteriores, com uma frequência máxima de 12 MHz. Era multitarefa e possuía uma
função de segurança embutida que garantia a proteção dos dados.
Neste mesmo ano a AMD consegue terminar e lançar seu processador baseado no
Intel 286, o Am286. Como ela implementava microprocessadores baseados em
tecnologias criadas pela Intel, a AMD estava sempre um passo atrás de sua
concorrente. Porém, o Am286 possuía alguns recursos interessantes que o Intel 286
não era capaz de fazer. Ele tinha um emulador EMS (Expanded Memory Specification)
e a capacidade de sair do modo de proteção. Ele era formado por 134.000
transistores e com frequência máxima de 16MHz.
7
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
INTEL 386
32 BITS (x86)
285.000 TRANSISTORES
33MHz
5 MIPS
(milhões de instruções por
segundo )
[1985]
AMD 386
32 BITS (x86)
285.000 TRANSISTORES
40MHz
INTEL 386 SX
2,5 A 3 MIPS
VERSÃO COMERCIAL
1985 - Em 1985, após uma grande crise mundial da indústria de semicondutores e do
mercado de eletrônicos, a Intel lança a grande inovação da década, o processador de
32 bits. Com 275.000 transistores, o Intel 386 operava a uma velocidade máxima de 5
milhões de instruções por segundo (MIPS) e frequência de 33MHz.
Em sequência, a AMD lança o Am386, sua versão do Intel 386, que possuía 275.000
transistores, frequência máxima de 40 Mhz e uma CPU de 32 bits.
8
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
INTEL 486
32 BITS (x86)
1.200.000 TRANSISTORES
ATÉ 50MHz
CACHE L1
COPROCESSADOR
MATEMÁTICO INTEGRADO
[1989]
AMD 486
32 BITS (x86)
1.200.000 TRANSISTORES
40MHz
+ RÁPIDO QUE OS PRIMEIROS
INTEL 486
↑ POPULARIDADE DA AMD
1988 - Apesar do Intel 386 ter sido uma grande revolução na indústria de
microprocessadores, ele era voltado para usuários comerciais – muito poderoso, e
caro, para o usuário comum. Por esse motivo a Intel lança em 1988 o Intel 386SX,
chamado de “386 Lite”. Esse processador representa a adição de um novo nível na
família Intel 386, com preço mais competitivo e, ao mesmo tempo, capaz de
processar de 2,5 a 3 MIPS, sendo um upgrade natural ao Intel 286. Ele também
possuía uma vantagem distinta, podia rodar softwares de 32 bits. Os processadores
de 32 bits colocam a Lei de Moore novamente em evidência, acelerando ainda mais a
corrida contra o tempo pela miniaturização dos transistores.
A exemplo da Intel, a AMD lança uma versão mais acessível aos usuários domésticos.
1989 - Em 1989, é lançada uma nova família de processadores. O Intel 486 possuía
1.200.000 transistores e foi o primeiro com um coprocessador matemático integrado
e cache L1. Ele trabalhava a uma frequência máxima de 50MHz.
Como o Intel 486, o Am486 da AMD é construído com um coprocessador matemático
integrado. Porém, a frequência do seu barramento interno era de 40MHz, fazendo ele
ser mais rápido que as primeiras versões do Intel 486 em diversos benchmarks. Ele
proporcionou o início da popularidade da AMD.
9
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
INTEL PENTIUM
32 BITS (x86)
3.100.000 TRANSISTORES
CMOS 0.8µm
66MHz → 233MHz
112 MIPS
[1993]
1993 - O lançamento do grande astro da Intel se deu em 1993. O Pentium foi um
marco na linha do tempo do avanço tecnológico, possuindo cerca de 3.100.000
transistores construídos com a tecnologia CMOS de 0.8µm. Em suas primeiras
versões, trabalhava a uma frequência de 66MHz e executava cerca de 112 MIPS,
posteriormente chegando aos 233MHz. Este processador incluía duas caches de 8Kb
no chip e uma unidade de ponto integrada.
Após assistir ao lançamento do Pentium, a AMD lança o Am586, uma versão
melhorada do Am486 que mesmo com sua frequência máxima de 150MHz e
1.600.000 transistores não era competitivo ao rival e não foi bem aceito pelos
consumidores.
10
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
INTEL PENTIUM PRO
32 BITS (x86)
5.500.000 TRANSISTORES
CACHE L2
0.35µm
200MHz
[1995]
AMD K5
32 BITS (x86)
1º INDEPENDENTE DA INTEL
SOQUETE COMPATÍVEL
1995 - A Intel investe no mercado de servidores lançando o Pentium PRO. Ele
introduziu a novidade da cache L2, rodava a 200MHz e possuía 5,5 milhões de
transistores, sendo o primeiro processador a ser produzido com a tecnologia de
0.35µm. Neste mesmo ano a AMD decide sair da sombra da Intel e introduz o
microprocessador AMD-K5, que foi a primeira arquitetura concebida
independentemente, porém com soquete compatível com microprocessador x86.
11
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
AMD K6
32 BITS (x86)
TEC. MMX (SIMD)
1,5 a 2x MAIS RÁPIDO
DO QUE SEM MMX
[1997]
INTEL PENTIUM II
32 BITS (x86)
1997 - A AMD sabia que estava perdendo a batalha contra a gigante Intel e resolveu
colocar novas ideias em desenvolvimento, e foi neste momento que souberam que
uma empresa de microprocessadores estava vendendo sua tecnologia. Essa empresa
possuía um core revolucionário em seu estágio final de desenvolvimento. A
conclusão do projeto desse novo core deu origem ao AMD-K6, que oferecia um
desempenho competitivo em aplicativos comerciais e desktop sem perder
desempenho com o cálculo de ponto flutuante, que é uma funcionalidade essencial
para os jogos e de algumas tarefas de multimídia. Esse processador possuía a
tecnologia Intel MMX, que amplia a arquitetura do processador para melhorar seu
desempenho de processamento multimídia, comunicação, numérico e de outras
aplicações. Essa tecnologia usa um SIMD (single-instruction, multiple-data) técnica
para explorar o paralelismo possível em muitos algoritmos, produzindo um
desempenho total de 1,5 a 2 vezes mais rápido do que as mesmas aplicações
executando no mesmo processador sem MMX.
O AMD-K6 foi o processador mais rápido por alguns meses, mas a Intel já havia
desenvolvido seu novo processador e tinha depósitos cheios dele, prontos para seu
lançamento no final de 1997. É claro que, ao saber do sucesso do K6, a Intel decide
antecipar o lançamento do Pentium II.
Seguindo a Lei de Moore, o crescimento do desempenho dos processadores estava
12
atingindo proporções incríveis, pois o Pentium II possuía 7,5 milhões de transistores
produzidos na tecnologia de 0.25µm e também incorporava a tecnologia Intel MMX.
Foi introduzido também um chip de memória cache de alta velocidade.
12
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
INTEL PENTIUM II XEON
32 BITS (x86)
MÉDIOS E GRANDES
SERVIDORES
TEC. MMX (SIMD)
1,5 a 2x MAIS RÁPIDO
DO QUE SEM MMX
[1998]
AMD K6 2 / 3
32 BITS (x86)
SIMD
SUPER SOQUETE 7
ATÉ 550MHz
AMD 3DNOW!
CACHE L2 256KB
1998 - O Intel Pentium II Xeon é concebido para satisfazer os requisitos de
desempenho de médios e grandes servidores e estações de trabalho. Consistente na
estratégia da Intel para prover, em um único processador, diversos produtos para
segmentos de mercados específicos, o Xeon possui características inovadoras e
técnicas especificamente concebidas para estações de trabalho e servidores que
utilizam aplicações profissionais exigentes, tais como serviços de Internet,
armazenamento de dados corporativos, criação de conteúdos digitais e automação
eletrônica e mecânica. Sistemas computacionais baseados nesse processador podem
ser configurados para utilizar quatro, oito, ou mais processadores.
Neste ano surge o processador AMD-K6-2, que acrescentou suporte para instruções
SIMD (Single Instruction Multiple Data) e passou a usar uma forma mais avançada do
Soquete 7, agora chamada Super Soquete 7. Esse novo formato acrescentava suporte
para um barramento externo de 100 MHz. O AMD-K6-2 400 utilizou uma modificação
de um multiplicador anterior, permitindo que ele operasse a 400 MHz mesmo em
placas-mãe mais antigas. Operava em até 550MHz e foi o primeiro processador a
incorporar a inovadora tecnologia AMD 3DNow!, que proporciona uma excelente
combinação de preço e desempenho, juntamente com um poderoso conjunto de
instruções para processamento 3D. O 3DNow! é um conjunto de 21 novas instruções
projetadas para acabar com tradicional gargalo no tratamento de ponto flutuante e
13
aplicações multimídia. Ele foi criado quando a AMD decidiu projetar do zero as
instruções para processamento de ponto flutuante e instruções do MMX para seu
novo processador. Logo depois, a AMD acrescentou ao núcleo do K6-2 256 KB de
cache L2 incorporado ao die, o que resultou em um aumento significativo da
performance.
Esse novo processador foi chamado de AMD-K6-3.
13
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
AMD ATLHON (AMDK7)
32 BITS (x86)
+ DE 1GHz
EXECUTA VÁRIAS INSTRUÇÕES
DE PONTO FLUTUANTE EM
PARALELO
37.000.000 TRANSISTORES
DO QUE SEM MMX
[2000]
INTEL PENTIUM III
32 BITS (x86)
9.700.000 TRANSISTORES
500MHz
ATÉ 550MHz
AMD 3DNOW!
CACHE L2 256KB
1999 - Em 1999 a AMD toma a liderança na corrida pela performance, lançando o
AMDK7, ou AMD Athlon, o primeiro processador com frequência acima de 1GHz.
Com a criação do Atlhon, a AMD rompe de vez com a criação de chips compatíveis
com os Intel. Os processadores AMD Athlon foram projetados especificamente do
zero para executar sistemas Windows com performance excepcional. Eles oferecem
várias inovações que os destacam em benchmarks com os produtos equivalentes da
Intel e representam a primeira grande vitória da AMD sobre a Intel no mercado. Para
substituir a única unidade de FPU sem pipeline do AMD-K6, a AMD criou uma FPU
com vários pipelines, capaz de executar várias instruções de ponto flutuante em
paralelo. As gerações posteriores introduziram o cache L2 incorporado com o mesmo
clock do processador.
Estes processadores possuíam excepcionais 37 milhões de transistores, porém ainda
utilizavam a tecnologia de fabricação de 0.25 µm e geravam muito calor. Pela
primeira vez foi cogitado o fim da Lei de Moore, pois os processadores esbarraram na
barreira térmica e ainda não existia tecnologia suficiente para diminuir ainda mais o
tamanho dos transistores e consequentemente diminuir suas temperaturas.
Como resposta, a Intel lança o Pentium III, que possuia 70 novas instruções, que
aumentaram visivelmente o desempenho de gráficos avançados, 3D, streaming de
áudio, vídeo e aplicações de reconhecimento de voz. Foi concebido para melhorar
14
significativamente as experiências na Internet, permitindo aos usuários navegar em
museus e lojas on-line e fazer download de vídeos de alta qualidade. Suas primeiras
versões possuam 9.7 milhões de transistores operando a uma frequência de até
500MHz. Pouco antes, a Intel havia lançado uma nova versão do Pentium II, que
chega a 400MHz e foi o primeiro processador produzido com a nova tecnologia de
0.18µm.
No terceiro trimestre de 2000, o processador AMD Athlon XP incluiu as instruções
SSE, e a AMD tornou-se o primeiro fabricante de processadores de uso geral a
suportar a memória DDR.
2000 - No ano 2000 as novas tecnologias desenvolvidas, como a fabricação de
transistores com fios de 0.18µm, deram novo folego para a Lei de Moore e
possibilitaram a criação de processadores muito mais rápidos, com menos consumo
de energia e dissipação de calor.
Foi baseado nessa tecnologia de fabricação que a Intel lança o Pentium 4, um dos
processadores mais vendidos na história. Com 42 milhões de transistores, suas
primeiras versões chegavam a 1,5 Ghz de frequência, possibilitando usar
computadores pessoais para edição de vídeos profissionais, assistir filmes pela
internet, comunicar-se em tempo real com vídeo e voz, renderizar imagens 3D em
tempo real e rodar inúmeras aplicações multimídia simultaneamente, enquanto
navega na internet.
14
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
[2000]
INTEL PENTIUM IV
32 BITS (x86)
1 DOS MAIS VENDIDOS DA
HISTÓRIA
42.000.000 TRANSISTORES
1,5GHz
15
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
[2001 A 2006]
AMD ATHLON 64
64 BITS
1 DOS MAIS VENDIDOS DA
HISTÓRIA
42.000.000 TRANSISTORES
1,5GHz
INTEL PENTIUM M
2001 a 2006 - No período de 2001 a 2006, surgem diversas novas tecnologias e
processadores, sempre confirmando a previsão de Gordon Moore. Contudo, a partir
de 2001, após o lançamento de novas versões do Pentium 4, a industria já podia
construir processadores com transistores tão pequenos (tecnologia de 0.13µm) que
tornou-se muito difícil aumentar o clock por limitações físicas, principalmente porque
o calor gerado era tão grande que não podia ser dissipado pelos resfriadores
convencionais.
Intel e AMD desenvolveram suas próprias arquiteturas 64 bits, contudo, somente o
projeto da AMD (x86-64 AMD64) foi vitorioso. O principal fato para isso ter
acontecido foi porque a AMD evoluiu o AMD64 diretamente do x86-32, enquanto
que a Intel tentou criar o projeto (Itanium) do zero.
Com o sucesso do Athlon 64, o primeiro processador de 64 bits, as duas empresas
criaram um acordo no uso desta arquitetura, onde a AMD licenciou a Intel para o uso
do padrão x86-64. Logo, todos os modelos de processadores 64 bits atuais rodam
sobre o padrão x86-64 da AMD.
Em 2004 surge a tecnologia de fabricação de 90nm, que possibilitou o lançamento do
Intel Pentium M, para maior economia de energia em dispositivos móveis, e novas
versões do AMD Athlon 64 mais econômicas e estáveis.
16
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
[2006]
INTEL PENTIUM D
64 BITS
MULTI CORE
2 NÚCLEOS
2MB CACHE L2
800MHz
AMD ATHLON 64 X2
64 BITS
MULTI CORE
2 NÚCLEOS
HYPERTRANSPORT
800MHz
2006 – Na era do multi core. As barreiras térmicas que atrasavam o avanço dos
processadores levaram os fabricantes a criar novas saídas para continuar
desenvolvendo novos produtos com maior poder de processamento que os
anteriores. Uma das saídas mais palpáveis foi colocar vários núcleos em um mesmo
chip. Esses novos processadores ficaram conhecidos como multi core.
O primeiro processador dessa categoria foi o Intel Pentium D, que nada mais é do que
dois núcleos de Pentium 4 em um mesmo chip com adaptações para o
compartilhamento do barramento. Suas melhores versões eram produzidas com a
tecnologia de 65nm, possuía 2MB de cache de L2 por núcleo e seu barramento tinha
frequência de 800MHz.
Porém, mais uma vez a AMD sai ganhando com o lançamento do seu primeiro multi
core, o Athlon 64 X2, que tinha muitas vantagens sobre o Pentium D, como o
HyperTransport. A tecnologia HyperTransport é uma conexão pontoa-ponto de alta
velocidade e baixa latência, projetada para aumentar a velocidade da comunicação
entre os circuitos. Ela ajuda a reduzir a quantidade de barramentos em um sistema, o
que pode diminuir os gargalos e possibilitar que os microprocessadores utilizem a
memória de forma mais eficiente.
A Intel lança sua nova linha de processadores multi core e deixa o Athlon 64 X2 para
trás. Essa nova linha abandona a marca Pentium e passa a utilizar a Core2, trazendo
17
também algumas melhorias que tornariam a Intel novamente a líder de mercado.
Com as mais novas tecnologias de fabricação de processadores, agora com
transistores de 45nm (e diminuindo), os fabricantes investem em chips com mais e
mais cores. Lançamentos recentes para desktops chegam a possuir 4 cores (Intel
Core2 Quad e AMD PhenomTMX4) e para servidores 6 cores (AMD Opteron Six-Core),
enquanto já existem pesquisas em desenvolvimento na AMD e Intel para produzir
processadores com dezenas de cores em um único chip.
17
[PROCESSADORES]
[EVOLUÇÃO]
[2006→]
18
[PROCESSADORES]
[FUNCIONAMENTO]
ADIÇÃO
ATRIBUIÇÃO
GRAVAÇÃO
MEMÓRIA
FUNCIONAMENTO:
O processador funciona como o “cérebro” do computador. Realiza apenas 4
instruções simples através de uma linguagem de programação: adição, atribuição,
leitura e gravação. Quando as informações do programa são mais complexas, são
quebradas em informações mais básicas que possam ser lidas pelo processador.
O processo de leitura das informações pelo processador pode ser dividido em três
partes: decodificador de instruções, unidade de controle e unidades de execução.
O decodificador de instruções recebe as instruções de programa em x86 (complexas)
e quebra em instruções mais simples. Essas informações são enviadas às unidades de
controle, que as organizam em filas independentes para serem processadas a partir
das unidades de execução.
Fisicamente, o processador pode ser dividido em duas partes principais: o front-end,
onde encontram-se o decodificador de instruções e a unidade de controle, e o back-
end, composto pelas unidades de execução.
19
[PROCESSADORES]
[FUNCIONAMENTO]
[FRONT-END] [BACK-END]
DECODIFICADOR
DE
INFORMAÇÕES
UNIDADE DE
CONTROLE
UNIDADE DE
EXECUÇÃO
UNIDADE DE
EXECUÇÃO
UNIDADE DE
EXECUÇÃO
20
[PROCESSADORES]
[COMPOSIÇÃO]
UNIDADE DE
PONTO
FLUTUANTE
REGISTRADORES
CACHE
UNIDADE DE
LÓGICA
ARITMÉTICA
CLOCK DE FREQUÊNCIA
Dentro dos processadores existem equipamentos responsáveis por diversos tipos de
procedimentos que, em conjunto, desempenham as principais funções para que
estes periféricos possam trabalhar de maneira eficaz e contínua em seu objetivo.
Abaixo estão os principais equipamentos que juntos desempenham tais funções:
Unidade de ponto flutuante: Também chamado de Unidade de Controle. É o que há
de mais próximo a um cérebro dentro do processador. Esse controlador define o
regime de funcionamento e da ordem às diversas tarefas do processador.
Unidade de Lógica Aritmética: Trata-se do circuito que se encarrega de realizar as
operações matemáticas requisitadas por um determinado programa. Processadores
atuais possuem outra unidade para cálculos, conhecida como Unidade de Ponto
Flutuante. Essa, por sua vez, serve para trabalhar com números enormes, de 64, 128
bits, por exemplo.
Cache: Este é o espaço onde são armazenadas e alocadas informações
constantemente requisitadas pelo processador, assim reduzindo o número de
operações em que é preciso buscar dados na memória RAM. Mesmo uma pequena
quantidade de memória cache é capaz de melhorar bastante o desempenho do
processador.
Registradores: Os registradores são a memória do processador. É neles que são
armazenadas e programadas as instruções de máquinas que ajudam a unidade lógica
21
aritmética calcular e dar sentido aos dados que são recebidos.
Transistores - passando uma informação ou não (chaves de 0 e 1) ou amplificam finais
Clock - Frequência com que o processador executa milhares tarefas
Slot
21
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
386
SOLDADOS OU ENCAIXADOS EM
SOQUETES DE PRESSÃO
386 - Soldados ou encaixados em soquetes de pressão. Frequência das placas mãe
fixa e não se usava ainda a multiplicação de clock.
22
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
486
ZIF (ZERO INSERTION FORCE)
486 - Introdução dos soquetes ZIF (Zero Insertion Force), sistema de trava por
alavanca para facilitar os upgrades de processador.
23
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
SLOT 1 (INTEL) X SLOT A (AMD)
FIM DA COMPATIBILIDADE INTEL X AMD
Slot 1 - Usado pelo Pentium II, Pentium III (algumas versões) e Celeron (os modelos
sem cache). Ele marcou o fim da compatibilidade de placas entre processadores da
Intel e da AMD.
Slot A: Usado no Athlon. Assim como no caso do Pentium II, elas usavam o formato
de cartucho, com chips externos de memória cache.
24
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
SOQUETE 7
OPÇÃO DE BAIXO CUSTO
100MHz DE BARRAMENTO
Soquete 7 - Suporte ao Pentium, MMX, K5, K6 e ao 6×86 da Cyrix. Mais tarde foram
atualizadas com suporte a bus de 100 MHz, que foram usadas ao longo da era K6-2,
servindo como uma opção de baixo custo às placas slot 1 e ao Pentium II.
25
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
370 (INTEL) X A (AMD)
MINIATURA DO SLOT1 E DO SLOT A
PARA PROCESSADORES COM CACHE L2
Soquete 370: Foi uma versão miniaturizada do Slot 1 (basicamente a mesma
sinalização, mas em um formato mais eficiente) destinada aos processadores com
cache L2 integrado.
Soquete A: Com o lançamento do Athlon Thunderbird (com cache L2 integrado), a
versão miniaturizada do Slot A, deu origem ao soquete A. Usado em todas as versões
sendo substituído apenas com o lançamento do Athlon 64.
26
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
478
PENTIUM 4 (2ª E 3ªG), CELERON D
Soquete 478: Foi introduzido junto com o lançamento do Pentium 4 Northwood (2ª
geração) e continuou sendo usado pelos Pentium 4 com core Prescott (3ª geração) e
pelos modelos iniciais do Celeron D, bastante populares devido ao baixo custo.
27
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
754
ATHLON 64, SEMPRON
Soquete 754 Usado pelas versões single channel do Athlon 64 e do Sempron, que
conviveram com as placas soquete 939, destinadas ao Athlon FX que dava suporte ao
dual channel, resultando em um ganho de desempenho perceptível.
28
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
939
ATHLON 64 FX, ATHLON X2
940 DESKTOP OPTERON
Soquete 939: Foi usado pelo Athlon 64 FX (DDR comuns) e Athlon X2. Dele surgiu
uma versão desktop do soquete 940 que era usado pelo Opteron (DDR registered)
29
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
AM2 / AM2+
ATHLON 64, ATHLON X2
HYPERTRANSPORT 3.0
Soquete AM2: O uso do controlador de memória integrado migrou para um novo
soquete com a transição para as memórias DDR2, dando origem ao soquete AM2
com suporte a DDR2 e dual-channel, que substituiu tanto o soquete 754 quanto o
939. O primeiro processador a usá-lo foi o Athlon 64 com Core Orleans e continuou
sendo usado durante a era Athlon X2.
Soquete AM2+: O AM2+ é uma versão atualizada do soquete AM2, que oferece
suporte ao HyperTransport 3.0 e permite o uso de tensões separadas para os cores e
o controlador de memória (split power planes), usado a partir do Phenom para
reduzir o consumo elétrico.
30
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
AM3
MESMA PINAGEM DO AM2+
SUPORTE PARA DDR3
Soquete AM3: Necessidade de oferecer um soquete compatível com as memórias
DDR3, O AM3 mantém a mesma pinagem do AM2+, o que permitiu à AMD adicionar
um sistema de compatibilidade de mão única que incluem um controlador de
memória duplo (DDR3 e DDR2) e podem ser usados tanto em placas AM3 quanto em
placas AM2+ capazes de fornecer as tensões adequadas. A migração para as
memórias DDR3 quebrou a compatibilidade com os processadores AM2 e AM2+
antigos, que não podem ser usados nas novas placas. O AM3 adotou o uso de 3 pinos
de controle, que impedem o encaixe os processadores incompatíveis.
31
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
LGA-775
PADRÃO LGA
Soquete LGA-775: O soquete 775 marcou a migração para o padrão LGA, onde os
pinos foram movidos do processador para o soquete, encurtando o comprimento das
trilhas e permitindo assim o uso de frequências ligeiramente mais altas.
32
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
LGA-1366 / 1156 / 1150
PCI – EXPRESS
COMPATÍVEL COM GRANDE QUANTIDADE
DE PROCESSADORES
Soquete LGA-1366: A introdução do Nehalem marcou a migração da Intel para o uso
de controladores de memória integrados. O número de contatos no processador
aumentou bastante, foi baseados no Bloomfield, com suporte a triple channel.
Soquete LGA-1156: O uso do controlador PCI-Express integrado e de um controlador
de memória dual channel (que levou à redução no número de contatos). O LGA-1156
marcou também o fim da ponte-norte do chipset, movida para dentro do
processador.
Soquete LGA-1150: O LGA1150 arquiteturas Haswell e Broadwell (quarta e quinta
gerações). Assim como é norma entre os sistemas da Intel, eles apresentam pinos e
permitem o encaixe de uma enorme quantidade de processadores.
33
[PROCESSADORES]
[SOQUETES]
LGA – 2011 / 2066
↑TOP DE LINHA
Soquete LGA-2011: Destinado ao uso em placas para computadores top de linha, e
projetado para prevenir que processadores não compatíveis sejam encaixados no
soquete. Há um mecanismo de trava, que garante encaixe bem justo do processador.
LGA1151 - O soquete LGA1151 arquitetura Skylake (sexta geração). Os processadores
dessa família de CPUs rompem, portanto, com o LGA1150, usado nas séries
anteriores.
34
[PROCESSADORES]
DÚVIDAS?
BIBLIOGRAFIA: Manual de Hardware
Completo 3º ed. - Carlos E. Morimoto
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Aula 3 processadores

  • 2. [GUIA/SUMÁRIO] • DEFINIÇÃO • SURGIMENTO • EVOLUÇÃO • FUNCIONAMENTO • COMPOSIÇÃO • SOQUETES 2
  • 3. [PROCESSADORES] [DEFINIÇÃO] • CPU/Central Processing Unit • CIRCUITOS INTEGRADOS PROGRAMÁVEIS • EXECUÇÃO DE CÁLCULOS • ARMAZENAMENTO DE INSTRUÇÕES • DECISÕES LÓGICAS • RECEBE DADOS E APRESENTA RESULTADOS O processador é um circuito integrado programável responsável por receber as entradas de dados, processá-las e fornecer resultados como saída. Tais tarefas podem ser exemplificadas por: execução de cálculos, armazenamento de instruções e tomada de decisões lógicas de forma sincronizada dentro de um sistema operacional ou computador. Recebe um determinado volume de dados em padrões binários 0 e 1 e tem a função de responder a esse volume realizando o processamento das informações com base nas instruções que estão armazenadas em sua memória interna. É sempre acompanhado por pasta térmica para dissipação do calor e por um sistema de refrigeramento (cooler). O processador adere na placa-mãe através de um soquete, de onde recebe energia elétrica. Possui um ou mais núcleos que dividem entre si as tarefas a eles atribuídas. 3
  • 4. [PROCESSADORES] [SURGIMENTO] Intel 4004 4 bits 1MHz Calculadora Busicom 141-PF Intel 8080 8 bits 2MHz ALTAIR 8800 Federico Faggin, Ted Hoff e Mazor Stanley O processador surgiu com o pedido de uma empresa japonesa de calculadoras, Busicom, de 12 chips para seu mais novo carro chefe, a Busicom 141-PF. Como não haveria tempo para produzir 12 chips, os engenheiros Ted Hoff, Federico Faggin e Stanley Mazor decidiram desenhar um circuito central no qual se encontravam todas as funções de cálculo desejadas com apenas 4 chips. Surgiu, então, em 1971, o primeiro microprocessador da história, o Intel 4004, com 4 bits e 1MHz. Embora fosse muito limitado, ele foi muito usado em calculadoras, área em que representou uma pequena revolução, começando com o modelo de bastante sucesso da Busicom. Ele foi também usado em diversos equipamentos científicos e até mesmo na sonda Pioneer 10, lançada pela NASA em 1972. 4
  • 5. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] [LEI DE MOORE - 1965] [“Opoder de processamento (número de transistores dos processadores) dos computadores dobraria a cada 18 meses de forma constante.”] 5
  • 6. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] INTEL 4004 4 BITS 2.300 TRANSISTORES 0,7 MHz INTEL 8008 8 BITS 02 a 0,8 MHz 3.500 TRANSISTORES PROTEÇÃO DE DADOS INTEL 8080 8 BITS 2 a 3,125 MHz 6.000 TRANSISTORES [197’] [1973] [1974] 1971 - O primeiro microchip comercial produzido no mundo foi o Intel 4004, que possuía uma CPU de 4 bits e cerca de 2300 transistores, tinha tanto poder de processamento quanto o ENIAC, que ocupava mais de 900m3 com suas 18.000 válvulas. 1973 - A Intel lança seu novo processador, o Intel 8008, que possuía uma CPU de 8 bits implementada sobre as tecnologias TTL MSI e com aproximadamente 3.500 transistores. Sua nomenclatura foi definida com base no marketing, por ser o dobro do Intel 4004. 1974 - A Intel lança o primeiro processador voltado para computadores pessoais. O Intel 8080, com 4.800 transistores, herdava várias características do seu predecessor Intel 8008TM, possuindo também uma CPU de 8 bits, porém, com uma frequência de operação maior, era capaz de executar 290.000 operações por segundo, oferecendo uma performance cerca de 10 vezes maior que seu predecessor. Ele foi considerado o primeiro processador do mundo verdadeiramente de propósito geral. Enquanto o Intel 4004 e o Intel 8008 usavam a tecnologia P-channel MOS, o Intel 8080 inovou com a utilização de um processo N-channel, resultando em maiores ganhos de velocidade, consumo de energia, densidade do projeto e capacidade de processamento. 6
  • 7. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] INTEL 8088 8 BITS 29.000 TRANSISTORES 8MHz ↑ COMPATIBILIDADE INTEL 80286 16 BITS 12 MHz 134.000 TRANSISTORES PROTEÇÃO DE DADOS AMD286 16 BITS 16 MHz 134.000 TRANSISTORES [1979] [1982] 1978 - O Intel 8086 é lançado, contendo 29.000 transistores, sua performance era 10 vezes maior que o Intel 8080, com frequência de 8MHz. No mesmo ano, a empresa AMD surge no mercado de microprocessadores, conseguindo a licença para produzir hardware construído de acordo com a especificação dos processadores x86, incluindo direitos de produzir o hardware 286 e derivado do 286. Deste ano em diante a Intel passa a ter que dividir seu mercado com uma grande concorrente. 1979 – Surge o Intel 8088, uma versão do 8086 com barramento de 8 bits. A Intel lançou uma campanha para fazer da arquitetura 8086/8088 o padrão da indústria de computadores. A escolha do Intel 8088 como a arquitetura do primeiro computador pessoal da IBM foi uma grande ajuda para a empresa. A estratégia da IBM era criar um padrão “aberto” de sistema computacional baseado no modelo de microprocessador da Intel. Esse padrão aberto é capaz de fornecer uma transição fácil à geração seguinte de microprocessadores, existindo assim a compatibilidade de softwares entre as gerações diferentes de microprocessadores. Isso fez com que a Intel conseguisse consolidar a especificação da arquitetura 8086/8088 como o padrão mundial de 16 bits. 1982 - O Intel 80286, mais conhecido como Intel 286, era já um processador de 16 bits. Ele possuía 134.000 transistores e estava tecnologicamente muito distante dos 7
  • 8. anteriores, com uma frequência máxima de 12 MHz. Era multitarefa e possuía uma função de segurança embutida que garantia a proteção dos dados. Neste mesmo ano a AMD consegue terminar e lançar seu processador baseado no Intel 286, o Am286. Como ela implementava microprocessadores baseados em tecnologias criadas pela Intel, a AMD estava sempre um passo atrás de sua concorrente. Porém, o Am286 possuía alguns recursos interessantes que o Intel 286 não era capaz de fazer. Ele tinha um emulador EMS (Expanded Memory Specification) e a capacidade de sair do modo de proteção. Ele era formado por 134.000 transistores e com frequência máxima de 16MHz. 7
  • 9. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] INTEL 386 32 BITS (x86) 285.000 TRANSISTORES 33MHz 5 MIPS (milhões de instruções por segundo ) [1985] AMD 386 32 BITS (x86) 285.000 TRANSISTORES 40MHz INTEL 386 SX 2,5 A 3 MIPS VERSÃO COMERCIAL 1985 - Em 1985, após uma grande crise mundial da indústria de semicondutores e do mercado de eletrônicos, a Intel lança a grande inovação da década, o processador de 32 bits. Com 275.000 transistores, o Intel 386 operava a uma velocidade máxima de 5 milhões de instruções por segundo (MIPS) e frequência de 33MHz. Em sequência, a AMD lança o Am386, sua versão do Intel 386, que possuía 275.000 transistores, frequência máxima de 40 Mhz e uma CPU de 32 bits. 8
  • 10. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] INTEL 486 32 BITS (x86) 1.200.000 TRANSISTORES ATÉ 50MHz CACHE L1 COPROCESSADOR MATEMÁTICO INTEGRADO [1989] AMD 486 32 BITS (x86) 1.200.000 TRANSISTORES 40MHz + RÁPIDO QUE OS PRIMEIROS INTEL 486 ↑ POPULARIDADE DA AMD 1988 - Apesar do Intel 386 ter sido uma grande revolução na indústria de microprocessadores, ele era voltado para usuários comerciais – muito poderoso, e caro, para o usuário comum. Por esse motivo a Intel lança em 1988 o Intel 386SX, chamado de “386 Lite”. Esse processador representa a adição de um novo nível na família Intel 386, com preço mais competitivo e, ao mesmo tempo, capaz de processar de 2,5 a 3 MIPS, sendo um upgrade natural ao Intel 286. Ele também possuía uma vantagem distinta, podia rodar softwares de 32 bits. Os processadores de 32 bits colocam a Lei de Moore novamente em evidência, acelerando ainda mais a corrida contra o tempo pela miniaturização dos transistores. A exemplo da Intel, a AMD lança uma versão mais acessível aos usuários domésticos. 1989 - Em 1989, é lançada uma nova família de processadores. O Intel 486 possuía 1.200.000 transistores e foi o primeiro com um coprocessador matemático integrado e cache L1. Ele trabalhava a uma frequência máxima de 50MHz. Como o Intel 486, o Am486 da AMD é construído com um coprocessador matemático integrado. Porém, a frequência do seu barramento interno era de 40MHz, fazendo ele ser mais rápido que as primeiras versões do Intel 486 em diversos benchmarks. Ele proporcionou o início da popularidade da AMD. 9
  • 11. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] INTEL PENTIUM 32 BITS (x86) 3.100.000 TRANSISTORES CMOS 0.8µm 66MHz → 233MHz 112 MIPS [1993] 1993 - O lançamento do grande astro da Intel se deu em 1993. O Pentium foi um marco na linha do tempo do avanço tecnológico, possuindo cerca de 3.100.000 transistores construídos com a tecnologia CMOS de 0.8µm. Em suas primeiras versões, trabalhava a uma frequência de 66MHz e executava cerca de 112 MIPS, posteriormente chegando aos 233MHz. Este processador incluía duas caches de 8Kb no chip e uma unidade de ponto integrada. Após assistir ao lançamento do Pentium, a AMD lança o Am586, uma versão melhorada do Am486 que mesmo com sua frequência máxima de 150MHz e 1.600.000 transistores não era competitivo ao rival e não foi bem aceito pelos consumidores. 10
  • 12. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] INTEL PENTIUM PRO 32 BITS (x86) 5.500.000 TRANSISTORES CACHE L2 0.35µm 200MHz [1995] AMD K5 32 BITS (x86) 1º INDEPENDENTE DA INTEL SOQUETE COMPATÍVEL 1995 - A Intel investe no mercado de servidores lançando o Pentium PRO. Ele introduziu a novidade da cache L2, rodava a 200MHz e possuía 5,5 milhões de transistores, sendo o primeiro processador a ser produzido com a tecnologia de 0.35µm. Neste mesmo ano a AMD decide sair da sombra da Intel e introduz o microprocessador AMD-K5, que foi a primeira arquitetura concebida independentemente, porém com soquete compatível com microprocessador x86. 11
  • 13. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] AMD K6 32 BITS (x86) TEC. MMX (SIMD) 1,5 a 2x MAIS RÁPIDO DO QUE SEM MMX [1997] INTEL PENTIUM II 32 BITS (x86) 1997 - A AMD sabia que estava perdendo a batalha contra a gigante Intel e resolveu colocar novas ideias em desenvolvimento, e foi neste momento que souberam que uma empresa de microprocessadores estava vendendo sua tecnologia. Essa empresa possuía um core revolucionário em seu estágio final de desenvolvimento. A conclusão do projeto desse novo core deu origem ao AMD-K6, que oferecia um desempenho competitivo em aplicativos comerciais e desktop sem perder desempenho com o cálculo de ponto flutuante, que é uma funcionalidade essencial para os jogos e de algumas tarefas de multimídia. Esse processador possuía a tecnologia Intel MMX, que amplia a arquitetura do processador para melhorar seu desempenho de processamento multimídia, comunicação, numérico e de outras aplicações. Essa tecnologia usa um SIMD (single-instruction, multiple-data) técnica para explorar o paralelismo possível em muitos algoritmos, produzindo um desempenho total de 1,5 a 2 vezes mais rápido do que as mesmas aplicações executando no mesmo processador sem MMX. O AMD-K6 foi o processador mais rápido por alguns meses, mas a Intel já havia desenvolvido seu novo processador e tinha depósitos cheios dele, prontos para seu lançamento no final de 1997. É claro que, ao saber do sucesso do K6, a Intel decide antecipar o lançamento do Pentium II. Seguindo a Lei de Moore, o crescimento do desempenho dos processadores estava 12
  • 14. atingindo proporções incríveis, pois o Pentium II possuía 7,5 milhões de transistores produzidos na tecnologia de 0.25µm e também incorporava a tecnologia Intel MMX. Foi introduzido também um chip de memória cache de alta velocidade. 12
  • 15. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] INTEL PENTIUM II XEON 32 BITS (x86) MÉDIOS E GRANDES SERVIDORES TEC. MMX (SIMD) 1,5 a 2x MAIS RÁPIDO DO QUE SEM MMX [1998] AMD K6 2 / 3 32 BITS (x86) SIMD SUPER SOQUETE 7 ATÉ 550MHz AMD 3DNOW! CACHE L2 256KB 1998 - O Intel Pentium II Xeon é concebido para satisfazer os requisitos de desempenho de médios e grandes servidores e estações de trabalho. Consistente na estratégia da Intel para prover, em um único processador, diversos produtos para segmentos de mercados específicos, o Xeon possui características inovadoras e técnicas especificamente concebidas para estações de trabalho e servidores que utilizam aplicações profissionais exigentes, tais como serviços de Internet, armazenamento de dados corporativos, criação de conteúdos digitais e automação eletrônica e mecânica. Sistemas computacionais baseados nesse processador podem ser configurados para utilizar quatro, oito, ou mais processadores. Neste ano surge o processador AMD-K6-2, que acrescentou suporte para instruções SIMD (Single Instruction Multiple Data) e passou a usar uma forma mais avançada do Soquete 7, agora chamada Super Soquete 7. Esse novo formato acrescentava suporte para um barramento externo de 100 MHz. O AMD-K6-2 400 utilizou uma modificação de um multiplicador anterior, permitindo que ele operasse a 400 MHz mesmo em placas-mãe mais antigas. Operava em até 550MHz e foi o primeiro processador a incorporar a inovadora tecnologia AMD 3DNow!, que proporciona uma excelente combinação de preço e desempenho, juntamente com um poderoso conjunto de instruções para processamento 3D. O 3DNow! é um conjunto de 21 novas instruções projetadas para acabar com tradicional gargalo no tratamento de ponto flutuante e 13
  • 16. aplicações multimídia. Ele foi criado quando a AMD decidiu projetar do zero as instruções para processamento de ponto flutuante e instruções do MMX para seu novo processador. Logo depois, a AMD acrescentou ao núcleo do K6-2 256 KB de cache L2 incorporado ao die, o que resultou em um aumento significativo da performance. Esse novo processador foi chamado de AMD-K6-3. 13
  • 17. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] AMD ATLHON (AMDK7) 32 BITS (x86) + DE 1GHz EXECUTA VÁRIAS INSTRUÇÕES DE PONTO FLUTUANTE EM PARALELO 37.000.000 TRANSISTORES DO QUE SEM MMX [2000] INTEL PENTIUM III 32 BITS (x86) 9.700.000 TRANSISTORES 500MHz ATÉ 550MHz AMD 3DNOW! CACHE L2 256KB 1999 - Em 1999 a AMD toma a liderança na corrida pela performance, lançando o AMDK7, ou AMD Athlon, o primeiro processador com frequência acima de 1GHz. Com a criação do Atlhon, a AMD rompe de vez com a criação de chips compatíveis com os Intel. Os processadores AMD Athlon foram projetados especificamente do zero para executar sistemas Windows com performance excepcional. Eles oferecem várias inovações que os destacam em benchmarks com os produtos equivalentes da Intel e representam a primeira grande vitória da AMD sobre a Intel no mercado. Para substituir a única unidade de FPU sem pipeline do AMD-K6, a AMD criou uma FPU com vários pipelines, capaz de executar várias instruções de ponto flutuante em paralelo. As gerações posteriores introduziram o cache L2 incorporado com o mesmo clock do processador. Estes processadores possuíam excepcionais 37 milhões de transistores, porém ainda utilizavam a tecnologia de fabricação de 0.25 µm e geravam muito calor. Pela primeira vez foi cogitado o fim da Lei de Moore, pois os processadores esbarraram na barreira térmica e ainda não existia tecnologia suficiente para diminuir ainda mais o tamanho dos transistores e consequentemente diminuir suas temperaturas. Como resposta, a Intel lança o Pentium III, que possuia 70 novas instruções, que aumentaram visivelmente o desempenho de gráficos avançados, 3D, streaming de áudio, vídeo e aplicações de reconhecimento de voz. Foi concebido para melhorar 14
  • 18. significativamente as experiências na Internet, permitindo aos usuários navegar em museus e lojas on-line e fazer download de vídeos de alta qualidade. Suas primeiras versões possuam 9.7 milhões de transistores operando a uma frequência de até 500MHz. Pouco antes, a Intel havia lançado uma nova versão do Pentium II, que chega a 400MHz e foi o primeiro processador produzido com a nova tecnologia de 0.18µm. No terceiro trimestre de 2000, o processador AMD Athlon XP incluiu as instruções SSE, e a AMD tornou-se o primeiro fabricante de processadores de uso geral a suportar a memória DDR. 2000 - No ano 2000 as novas tecnologias desenvolvidas, como a fabricação de transistores com fios de 0.18µm, deram novo folego para a Lei de Moore e possibilitaram a criação de processadores muito mais rápidos, com menos consumo de energia e dissipação de calor. Foi baseado nessa tecnologia de fabricação que a Intel lança o Pentium 4, um dos processadores mais vendidos na história. Com 42 milhões de transistores, suas primeiras versões chegavam a 1,5 Ghz de frequência, possibilitando usar computadores pessoais para edição de vídeos profissionais, assistir filmes pela internet, comunicar-se em tempo real com vídeo e voz, renderizar imagens 3D em tempo real e rodar inúmeras aplicações multimídia simultaneamente, enquanto navega na internet. 14
  • 19. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] [2000] INTEL PENTIUM IV 32 BITS (x86) 1 DOS MAIS VENDIDOS DA HISTÓRIA 42.000.000 TRANSISTORES 1,5GHz 15
  • 20. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] [2001 A 2006] AMD ATHLON 64 64 BITS 1 DOS MAIS VENDIDOS DA HISTÓRIA 42.000.000 TRANSISTORES 1,5GHz INTEL PENTIUM M 2001 a 2006 - No período de 2001 a 2006, surgem diversas novas tecnologias e processadores, sempre confirmando a previsão de Gordon Moore. Contudo, a partir de 2001, após o lançamento de novas versões do Pentium 4, a industria já podia construir processadores com transistores tão pequenos (tecnologia de 0.13µm) que tornou-se muito difícil aumentar o clock por limitações físicas, principalmente porque o calor gerado era tão grande que não podia ser dissipado pelos resfriadores convencionais. Intel e AMD desenvolveram suas próprias arquiteturas 64 bits, contudo, somente o projeto da AMD (x86-64 AMD64) foi vitorioso. O principal fato para isso ter acontecido foi porque a AMD evoluiu o AMD64 diretamente do x86-32, enquanto que a Intel tentou criar o projeto (Itanium) do zero. Com o sucesso do Athlon 64, o primeiro processador de 64 bits, as duas empresas criaram um acordo no uso desta arquitetura, onde a AMD licenciou a Intel para o uso do padrão x86-64. Logo, todos os modelos de processadores 64 bits atuais rodam sobre o padrão x86-64 da AMD. Em 2004 surge a tecnologia de fabricação de 90nm, que possibilitou o lançamento do Intel Pentium M, para maior economia de energia em dispositivos móveis, e novas versões do AMD Athlon 64 mais econômicas e estáveis. 16
  • 21. [PROCESSADORES] [EVOLUÇÃO] [2006] INTEL PENTIUM D 64 BITS MULTI CORE 2 NÚCLEOS 2MB CACHE L2 800MHz AMD ATHLON 64 X2 64 BITS MULTI CORE 2 NÚCLEOS HYPERTRANSPORT 800MHz 2006 – Na era do multi core. As barreiras térmicas que atrasavam o avanço dos processadores levaram os fabricantes a criar novas saídas para continuar desenvolvendo novos produtos com maior poder de processamento que os anteriores. Uma das saídas mais palpáveis foi colocar vários núcleos em um mesmo chip. Esses novos processadores ficaram conhecidos como multi core. O primeiro processador dessa categoria foi o Intel Pentium D, que nada mais é do que dois núcleos de Pentium 4 em um mesmo chip com adaptações para o compartilhamento do barramento. Suas melhores versões eram produzidas com a tecnologia de 65nm, possuía 2MB de cache de L2 por núcleo e seu barramento tinha frequência de 800MHz. Porém, mais uma vez a AMD sai ganhando com o lançamento do seu primeiro multi core, o Athlon 64 X2, que tinha muitas vantagens sobre o Pentium D, como o HyperTransport. A tecnologia HyperTransport é uma conexão pontoa-ponto de alta velocidade e baixa latência, projetada para aumentar a velocidade da comunicação entre os circuitos. Ela ajuda a reduzir a quantidade de barramentos em um sistema, o que pode diminuir os gargalos e possibilitar que os microprocessadores utilizem a memória de forma mais eficiente. A Intel lança sua nova linha de processadores multi core e deixa o Athlon 64 X2 para trás. Essa nova linha abandona a marca Pentium e passa a utilizar a Core2, trazendo 17
  • 22. também algumas melhorias que tornariam a Intel novamente a líder de mercado. Com as mais novas tecnologias de fabricação de processadores, agora com transistores de 45nm (e diminuindo), os fabricantes investem em chips com mais e mais cores. Lançamentos recentes para desktops chegam a possuir 4 cores (Intel Core2 Quad e AMD PhenomTMX4) e para servidores 6 cores (AMD Opteron Six-Core), enquanto já existem pesquisas em desenvolvimento na AMD e Intel para produzir processadores com dezenas de cores em um único chip. 17
  • 24. [PROCESSADORES] [FUNCIONAMENTO] ADIÇÃO ATRIBUIÇÃO GRAVAÇÃO MEMÓRIA FUNCIONAMENTO: O processador funciona como o “cérebro” do computador. Realiza apenas 4 instruções simples através de uma linguagem de programação: adição, atribuição, leitura e gravação. Quando as informações do programa são mais complexas, são quebradas em informações mais básicas que possam ser lidas pelo processador. O processo de leitura das informações pelo processador pode ser dividido em três partes: decodificador de instruções, unidade de controle e unidades de execução. O decodificador de instruções recebe as instruções de programa em x86 (complexas) e quebra em instruções mais simples. Essas informações são enviadas às unidades de controle, que as organizam em filas independentes para serem processadas a partir das unidades de execução. Fisicamente, o processador pode ser dividido em duas partes principais: o front-end, onde encontram-se o decodificador de instruções e a unidade de controle, e o back- end, composto pelas unidades de execução. 19
  • 26. [PROCESSADORES] [COMPOSIÇÃO] UNIDADE DE PONTO FLUTUANTE REGISTRADORES CACHE UNIDADE DE LÓGICA ARITMÉTICA CLOCK DE FREQUÊNCIA Dentro dos processadores existem equipamentos responsáveis por diversos tipos de procedimentos que, em conjunto, desempenham as principais funções para que estes periféricos possam trabalhar de maneira eficaz e contínua em seu objetivo. Abaixo estão os principais equipamentos que juntos desempenham tais funções: Unidade de ponto flutuante: Também chamado de Unidade de Controle. É o que há de mais próximo a um cérebro dentro do processador. Esse controlador define o regime de funcionamento e da ordem às diversas tarefas do processador. Unidade de Lógica Aritmética: Trata-se do circuito que se encarrega de realizar as operações matemáticas requisitadas por um determinado programa. Processadores atuais possuem outra unidade para cálculos, conhecida como Unidade de Ponto Flutuante. Essa, por sua vez, serve para trabalhar com números enormes, de 64, 128 bits, por exemplo. Cache: Este é o espaço onde são armazenadas e alocadas informações constantemente requisitadas pelo processador, assim reduzindo o número de operações em que é preciso buscar dados na memória RAM. Mesmo uma pequena quantidade de memória cache é capaz de melhorar bastante o desempenho do processador. Registradores: Os registradores são a memória do processador. É neles que são armazenadas e programadas as instruções de máquinas que ajudam a unidade lógica 21
  • 27. aritmética calcular e dar sentido aos dados que são recebidos. Transistores - passando uma informação ou não (chaves de 0 e 1) ou amplificam finais Clock - Frequência com que o processador executa milhares tarefas Slot 21
  • 28. [PROCESSADORES] [SOQUETES] 386 SOLDADOS OU ENCAIXADOS EM SOQUETES DE PRESSÃO 386 - Soldados ou encaixados em soquetes de pressão. Frequência das placas mãe fixa e não se usava ainda a multiplicação de clock. 22
  • 29. [PROCESSADORES] [SOQUETES] 486 ZIF (ZERO INSERTION FORCE) 486 - Introdução dos soquetes ZIF (Zero Insertion Force), sistema de trava por alavanca para facilitar os upgrades de processador. 23
  • 30. [PROCESSADORES] [SOQUETES] SLOT 1 (INTEL) X SLOT A (AMD) FIM DA COMPATIBILIDADE INTEL X AMD Slot 1 - Usado pelo Pentium II, Pentium III (algumas versões) e Celeron (os modelos sem cache). Ele marcou o fim da compatibilidade de placas entre processadores da Intel e da AMD. Slot A: Usado no Athlon. Assim como no caso do Pentium II, elas usavam o formato de cartucho, com chips externos de memória cache. 24
  • 31. [PROCESSADORES] [SOQUETES] SOQUETE 7 OPÇÃO DE BAIXO CUSTO 100MHz DE BARRAMENTO Soquete 7 - Suporte ao Pentium, MMX, K5, K6 e ao 6×86 da Cyrix. Mais tarde foram atualizadas com suporte a bus de 100 MHz, que foram usadas ao longo da era K6-2, servindo como uma opção de baixo custo às placas slot 1 e ao Pentium II. 25
  • 32. [PROCESSADORES] [SOQUETES] 370 (INTEL) X A (AMD) MINIATURA DO SLOT1 E DO SLOT A PARA PROCESSADORES COM CACHE L2 Soquete 370: Foi uma versão miniaturizada do Slot 1 (basicamente a mesma sinalização, mas em um formato mais eficiente) destinada aos processadores com cache L2 integrado. Soquete A: Com o lançamento do Athlon Thunderbird (com cache L2 integrado), a versão miniaturizada do Slot A, deu origem ao soquete A. Usado em todas as versões sendo substituído apenas com o lançamento do Athlon 64. 26
  • 33. [PROCESSADORES] [SOQUETES] 478 PENTIUM 4 (2ª E 3ªG), CELERON D Soquete 478: Foi introduzido junto com o lançamento do Pentium 4 Northwood (2ª geração) e continuou sendo usado pelos Pentium 4 com core Prescott (3ª geração) e pelos modelos iniciais do Celeron D, bastante populares devido ao baixo custo. 27
  • 34. [PROCESSADORES] [SOQUETES] 754 ATHLON 64, SEMPRON Soquete 754 Usado pelas versões single channel do Athlon 64 e do Sempron, que conviveram com as placas soquete 939, destinadas ao Athlon FX que dava suporte ao dual channel, resultando em um ganho de desempenho perceptível. 28
  • 35. [PROCESSADORES] [SOQUETES] 939 ATHLON 64 FX, ATHLON X2 940 DESKTOP OPTERON Soquete 939: Foi usado pelo Athlon 64 FX (DDR comuns) e Athlon X2. Dele surgiu uma versão desktop do soquete 940 que era usado pelo Opteron (DDR registered) 29
  • 36. [PROCESSADORES] [SOQUETES] AM2 / AM2+ ATHLON 64, ATHLON X2 HYPERTRANSPORT 3.0 Soquete AM2: O uso do controlador de memória integrado migrou para um novo soquete com a transição para as memórias DDR2, dando origem ao soquete AM2 com suporte a DDR2 e dual-channel, que substituiu tanto o soquete 754 quanto o 939. O primeiro processador a usá-lo foi o Athlon 64 com Core Orleans e continuou sendo usado durante a era Athlon X2. Soquete AM2+: O AM2+ é uma versão atualizada do soquete AM2, que oferece suporte ao HyperTransport 3.0 e permite o uso de tensões separadas para os cores e o controlador de memória (split power planes), usado a partir do Phenom para reduzir o consumo elétrico. 30
  • 37. [PROCESSADORES] [SOQUETES] AM3 MESMA PINAGEM DO AM2+ SUPORTE PARA DDR3 Soquete AM3: Necessidade de oferecer um soquete compatível com as memórias DDR3, O AM3 mantém a mesma pinagem do AM2+, o que permitiu à AMD adicionar um sistema de compatibilidade de mão única que incluem um controlador de memória duplo (DDR3 e DDR2) e podem ser usados tanto em placas AM3 quanto em placas AM2+ capazes de fornecer as tensões adequadas. A migração para as memórias DDR3 quebrou a compatibilidade com os processadores AM2 e AM2+ antigos, que não podem ser usados nas novas placas. O AM3 adotou o uso de 3 pinos de controle, que impedem o encaixe os processadores incompatíveis. 31
  • 38. [PROCESSADORES] [SOQUETES] LGA-775 PADRÃO LGA Soquete LGA-775: O soquete 775 marcou a migração para o padrão LGA, onde os pinos foram movidos do processador para o soquete, encurtando o comprimento das trilhas e permitindo assim o uso de frequências ligeiramente mais altas. 32
  • 39. [PROCESSADORES] [SOQUETES] LGA-1366 / 1156 / 1150 PCI – EXPRESS COMPATÍVEL COM GRANDE QUANTIDADE DE PROCESSADORES Soquete LGA-1366: A introdução do Nehalem marcou a migração da Intel para o uso de controladores de memória integrados. O número de contatos no processador aumentou bastante, foi baseados no Bloomfield, com suporte a triple channel. Soquete LGA-1156: O uso do controlador PCI-Express integrado e de um controlador de memória dual channel (que levou à redução no número de contatos). O LGA-1156 marcou também o fim da ponte-norte do chipset, movida para dentro do processador. Soquete LGA-1150: O LGA1150 arquiteturas Haswell e Broadwell (quarta e quinta gerações). Assim como é norma entre os sistemas da Intel, eles apresentam pinos e permitem o encaixe de uma enorme quantidade de processadores. 33
  • 40. [PROCESSADORES] [SOQUETES] LGA – 2011 / 2066 ↑TOP DE LINHA Soquete LGA-2011: Destinado ao uso em placas para computadores top de linha, e projetado para prevenir que processadores não compatíveis sejam encaixados no soquete. Há um mecanismo de trava, que garante encaixe bem justo do processador. LGA1151 - O soquete LGA1151 arquitetura Skylake (sexta geração). Os processadores dessa família de CPUs rompem, portanto, com o LGA1150, usado nas séries anteriores. 34
  • 41. [PROCESSADORES] DÚVIDAS? BIBLIOGRAFIA: Manual de Hardware Completo 3º ed. - Carlos E. Morimoto 35