A evolução dos microprocessadores

O primeiro microprocessador utilizado em um computador pessoal foi o Intel 8080. Ele era um computador de 8 bits completo dentro de um chip e foi lançado em 1974; mas o primeiro microprocessador que se tornou realmente popular foi o Intel 8088, lançado em 1979 e incorporado a um PC IBM - que apareceu em 1982. Se você está familiarizado com a história e o mercado de PCs, vai se lembrar da evolução dos processadores. O 8088 evoluiu para o 80286, depois para o 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III e Pentium 4, Celeron, Xeon, Itanium, Core, Core Duo, Quad... Todos estes microprocessadores foram produzidos pela Intel e são melhorias do design básico do 8088. Isso falando só de Intel. Seu principal concorrente, a AMD, evoluiu paralelamente, com o 286A, o 386, 486, 586, K5, K6-3, Athlon, Duron, Sempron, Athlon MX, AMD64, Phenom e Turion.

Um pouco de história

A maioria dos computadores existentes no mercado vem com processador Intel ou AMD. As duas empresas, rivais neste mercado desde meados da década de 90, oferecem várias linhas de processadores, como Core, Pentium, Celeron e Atom, da Intel,  e Turion, Sempron, Phenom e Athlon, da AMD. Cada uma dessas linhas é voltada para uma tipo de máquina e um tipo de público.

Fundada em 1968 pelos norte-americanos Gordon Moore e Robert Noyce, a Intel (sigla de Integrated Electronics) começou fabricando memórias para computadores de grande porte  antes de entrar no mercado de microprocessadores (o primeiro processador Intel foi feito para calaculadoras digitais da Texas Instruments). Quarenta anos depois, a empresa domina o mercado, produzindo processadores específicos para notebooks e desktops. Para notebooks, a Intel produz as linhas Core2 Duo e Core2 Solo, que têm dois núcleos de processamento e baixo consumo de energia graças à tecnologia de fabricação de 65 nm (nanometros) e 45 nm, e Core Solo e Core Duo, processador com um único núcleo fabricado em 65 nm.

Criada em 1969 para atender às necessidades da Intel – produzir chip de memória para a empresa de Mooore e Noyce – a Advanced Micro Device resolveu fabricar sua própria linha de produtos e concorrer com o ex-cliente. Apesar de estar mais centrada na produção de processadores para desktops, a empresa também tem suas linhas para notebooks, fabricadas com tecnologias de 65 nm (Turion X2 Ultra e Mobile Sempron) e 90 nm (Turion64 X2).

Recentemente, os processadores Intel ganharam uma nova família, a Core i7, baseada na arquitetura Nehalem, com novo desenho interno do processador e fabricação de 45 nm. O que coloca o i7 no topo da cadeia dos processadores é a quantidade de transistores existentes em uma microárea de 263 nanometros quadrados – são 731 milhões. Para se ter uma idéia, o top de linha da AMD, o Phenom, tem 463 milhões de transistores em uma área de 283 nanometros quadrados. Com tudo isso de transistor nesse espaço minúsculo, os i7 são poderosos e podem simular até 8 núcleos ao mesmo tempo – o dobro do número real.

A tabela a seguir vai ajudar você a entender as diferenças entre os processadores que a Intel lançou nos últimos anos.

Fonte: The Intel Microprocessor Quick Reference Guide (em inglês) 

Informações sobre esta tabela

• A data é o ano em que o processador foi lançado. Muitos processadores são relançados com maiores velocidades de clock anos depois do lançamento original.
• Transistores é o número de transístores no chip. Nos últimos anos, o número de transistores em um chip cresceu bastante.
• Mícrons é a largura, em mícrons, do menor fio do chip. Para você ter uma idéia, o fio de cabelo humano tem a espessura de 100 mícrons. Os chips diminuem de tamanho e o número de transistores aumenta.
• Velocidade do clock é a taxa máxima do clock do chip. A velocidade do clock será explicada na próxima seção.
• Largura de dados é a largura da Unidade Lógico-Aritmética (ALU). Uma ALU de 8 bits pode somar/subtrair/multiplicar/etc dois números de 8 bits. Uma ALU de 32-bit pode manipular números de 32 bits. Uma ALU de 8 bits teria que executar quatro instruções para somar dois números de 32 bits, enquanto que uma ALU de 32 bits precisa de apenas uma instrução. Em muitos casos, o barramento externo de dados é da mesma largura que a ALU. O 8088 tinha uma ALU de 16 bits e um barramento de 8 bits. Os cips mais recentes buscam dados de 64 bits de uma vez para as suas ALUs de 32 bits.

A partir dessa tabela, você pode perceber que existe uma relação entre a velocidade do clock e o MIPS. A velocidade máxima do clock é uma função do processo de fabricação e dos atrasos internos. Também existe uma relação entre o número de transistores e o MIPS. Por exemplo, o 8088 tinha um clock de 5 MHz, mas tinha MIPS de 0,33 (cerca de uma instrução para cada 15 ciclos do clock). Os processadores modernos executam milhões instruções por ciclo. Essa melhoria está diretamente relacionada ao número de transistores no chip. Vamos falar sobre isso na próxima seção.