Bem vindos !

Este blog é um trabalho da disciplina de Arquitetura de Computadores do Curso de Sistemas de Informação da Faculdade Sta. Lucia.

Nosso objetivo será mostrar como foi a evoluçao dos processadores e dos fabricante desde a sua idealização até os dias atuais.

Sejam bem vindos e esperamos que aproveitem o conteúdo.

Atenciosamente André e José.

Começando ...

Antes de comerçarmos a história evolutiva, vamos conhecer um pouco sobre o que é um processador, o que ele faz e como é composto!

Um computador pode ser divido em três partes: processador, memória e dispositivos de entrada e saída.

Entenda como dispositivos de Entrada e Saída (E/S) qualquer dispositvo usado para armazenar informações ou inserir informações no computador, como: disco rígido(HD),pen-drives, teclado, mouse, monitor, etc. A memória é a memória RAM, uma memória com velocidade de acesso bem maior que a dos dispositivos de E/S, o que é essencial para que o processador possa executar suas tarefas, sem perda de tempo esperando o acesso a dados necessários ao processamento. E finalmente o processador, que é responsável por executar calculos, decisões logicas e todas instrucões de como os dispositivos devem agir (como gravar, ler ou exibir informações) , por isso que os processadores são geralmente referênciados como cerebro das máquinas.

Para entender melhor, suponha que você queira que o seu computador execute um programa qualquer. Um programa consiste em uma série de instruções que o processador deverá executar para que a tarefa solicitada seja realizada. Para isso, o processador transfere todos os dados necessários à execução, de um dispositivo de entrada e/ou saída - como um disco rígido - para a memória. A partir daí, todo o trabalho é realizado e o que vai ser feito do resultado depende do programa. O processador pode ser orientado a enviar as informações processadas para o HD novamente ou para uma impressora, por exemplo, tudo depende das instruções com as quais lidar.

O processador é um chip de silicio que possui milhões de transistores microscópicos, que são responsáveis pelos calculos desempenhados pelo processador. Veja a foto a seguir :
Observe o núcleo do processador, ele é uma parte de uma pastilha de silicio na qual foram fabricados de uma só vez vários processadores.
Mas não foi sempre assim, vamos acompanhar como foi esse desenvolvimento e suas maiores evoluções.

Chips, Transistores e Válvulas

Em 1946 foi criado o ENIAC (Electrical Numerical Integrator and Computer), o primeiro computador digital fabricado em grande escala, era composto por 18 mil válvulas e era capaz de processar 5000 adições, 357 multiplicações e 38 divisões por segundo.
Mas espera aí válvulas ? Cade os transistores e os processadores ?
Isso mesmo companheiros valvulas:

O primeiro transistor só foi criado em 1947 anunciando uma nova era da eletrônica. Esta invenção surgiu para substituir as válvulas, pois consumiam uma ínfima quantidade de energia e realizavam a mesma tarefa em muito menos tempo. Os transistores eram feitos degermânio, porém na década de 50 se descobriu que o silicio oferecia uma série de vantagens e é utilizado até hoje.

Pouco tempo depois passaram a utilizar a técnica de litografia óptica, que faz uso da luz, máscaras e alguns produtosquíımicos para esculpir o silício na fabricação do transistor permitindo alcançar níveis incríveis de miniaturização e possibilitando o surgimento do circuito integrado (CI ou Chip), que são vários transistores dentro do mesmo encapsulamento formando um sistema lógico complexo.
Confiram as diferenças:

O primeiro

Em 1971 foi produzido o primeiro microchip comercial do mundo, foi o Intel 4004TM. Foi desenvolvido para ser utilizado por uma empresa de calculadoras. Até então, os dispositivos eletrônicos possuíam diversos chips separados para controle de teclado, display, impressora e outras funções, já o Intel 4004 continha todas essas funcionalidades em um único chip. Por esse e outros motivos ele é considerado o primeiro processador do mundo:


Com 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.

Começa a corrida da evolução

Em 1973 a intel lança o primeiro processador de 8 bist. O Intel 8008 que possuia uma CPU de 8 bits (o dobro do 4004) e 3.500 transistores, trabalhando de 500 a 800 khz.



Em 1974 menos de um ano após o seu ultimo lançamento a Intel lança o primeiro processador voltado para computadores pessoais. O Intel 8080, em uma CPU de 8 bist, e com 4.800 transistores, e chegava a trabalhar em até 3mhz.



Em 1978, o Intel 8086 é lancado, contendo 29.000 transistores em uma CPU de 16 bits, sua performance era 10 vezes maior que o Intel 8080, trabalhava com uma freuqência de 8MHz.



Por volta de 1978 uma nova empresa surge no mercado de hardware a AMD, e consegue uma licença para produzir processadores de acordo com a especificação dos hardwares da Intel. Daí em diante a Intel tem que dividir seu mercado com uma grande concorrente e a corrida evolutiva ganha ainda mais fôlego.

O 286, a nova geração da Intel.

Em 1982 após alguns outros modelos lançados, a Intel inicia a sua proxima geração de processadores da familia X86 com o lançamento do 80286 ou 286 como ficou mais conhecido. Com 16 bits e 134.000 transistores operando acima dos 12 mhz. Além da velocidade, este ele trouxe muitos avanços sobre o 8088, entre os quais podemos destacar:

• A utilização de palavras binárias de 16 bits tanto interna quanto externamente;
• Modos de operação (Modo real e protegido)
• Acesso a até 16 MB de memória (através dos 24 bits de endereçamento)
• Multitarefa
• Memória virtual em disco
• Memória protegida

No final deste mesmo ano a AMD lança também o seu Am286, porém como desenvolvia microprocessadores baseados na tecnologia da intel a AMD estava sempre um passo atraz, mesmo apresentando alguns recursos adicionais em seu processadores.

A inovação da Intel "O Pentium"

Em 1985 a Intel lança a invoção da decada de 80, processador de 32 bits. Operando a uma velocidade de 33 mhz o Intel 386 possuia 275.000 transistores. Na sequência a AMD também lança a sua versão do 386.

Em 1989, é lançada uma nova família de processadores. O Intel 486 possui 1.200.000 transistores e trabalha em 50mhz. Foi o primeiro com um coprocessador matemático integrado e cache L1. Uma memória SRAM incluída no núcleo do processador e projetado para armazenar as instruções mais utilizadas (nível 1). Os 386 tem suporte ao cache fora do chip, mas esse era muito mais lento.

A AMD ganha popularidade ao desenvolver sua versão do 486, que era mais rápida do que os primeiros Intel 486.

Porém em 1993 a Intel lança seu grande astro o "Pentium".Este processador foi um marco no avanço tecnologico, possuindo cerca de 3.100.000 transistores construídos com a tecnologia 0.8μm, e chegando aos 233MHz. Este processador incluía duas caches de 8Kb no chip.


Após assistir o lançamento do Pentium, a AMD lança lança sua verção melhorada do AM486, o AM586 que, mesmo trabalhando a 150mhz e com 1.600.000 transistores não é bem aceito no mercado.

A Virada da AMD

Em 1995 a AMD resolve sair da sombra da Intel e apresenta o K-5, seu primeiro processador concebido com arquitetura independente, porém compativel com os x86.
Em 1997 a AMD sabia que estava perdendo a batalha contra Intel, e resolveu colocar novas idéias em desenvolvimento, comprou a tecnologia de core revolucionario em estágio final de desenvolvimento que deu origem ao AMD-K6, um processador que oferecia desempenho competitivo em aplicativos comerciais e também em jogos e tarefas multimídias.

Este processador foi o mais rapido do mercado por alguns meses.

De igual para igual

Ao saber do sucesso do K6, a Intel decide antecipar o laçamento do Pentiumr II. O crescimento do desempenho dos processadores estava atingindo proporções incriveis, o Pentiumr II possuia 7,5 milhões de transistores produzidos na tecnologia de 0.25μm

Em contra partida a AMD lança em 1998 lança o K6-2. 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 deinstruções para processamento 3D.
A partir daí a liderança de mercado é alternada entre as duas gigantes, ambas buscando velocidades maiores, maiores números de transistores e tecnologias de fabricações permitindo circuitos cada vez menores e processadores cada vez mais eficientes.

AMD um padrão para os 64 bits.

No período de 2001 a 2006 as empresas já fabricavam 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.
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.


O que virou um padrão também nesta época foi o fato das duas empresas criarem nomes 2 nomes diferentes para seus processadores indicando o seu público alvo, a Intel nomeu os seus processadores top de linha como Pentium, e sua linha que possuia menor desempenho, porém custo também bem inferior foi chamado de Celerom, a AMD seguindo a mesma linha lança seu Athlon como top e Sempron para os processadores econômicos.
Curiosidade a parte o nome não se refere a aquitetura e sim ao desempenho, alguns celerons eram Pentiuns que não alcaçaram o desempenho esperado por algum problema na fabrição, o mesmo se repete com a Intelr

Driblando a limitação térmica.

Como era inviavel aumentar a frequencia de operação dos novos processadores dos fabricaram novas idéias para aumentar o poder de processamento, uma das saídas foi colocar mais de "Core" (núcleo) em um mesmo chip. Estava criada a tecnologia Multi-Core.
Um processador com 2 nucleos rodando a 1.o ghz e quase tão eficiente quanto um processador de núcleo simples rodando a 2.0 ghz.

Mais uma vez a Intel sai na frente com o lançamento Pentium D, que nada mais é do que dois núcleos de Pentium 4 em um mesmo chip. suas melhores versões eram produzidas com a tecnologia de 65nm, possuía 2MB de cache de L2 por núcleo e frequência de 800MHz (800 x 2 = 1.600MHz).

Porem, mais uma vez a AMD mostra que agora a historia é outra, e assume a liderança com o lançamento do seu primeiro multi core, o Athlon 64 X2, que tinha muitas vantagens sobre o Pentium D, com o HyperTransport, que possibilita que os processadores utilizem a memória de forma mais eficiente.

A Resposta da Intel

A Intel lança sua nova linha de processadores multi core e deixa o Athlon 64 X2 para traz. Essa nova linha abandona a marca Pentium e passa a utilizar a marca Core 2, trazendo também algumas melhorias que tornam a Intel novamente a lider de mercado.

família dos processadores Core 2 é formada por quatro membros: Core 2 Solo, que é um processado de um núcleo que substitui o Pentium M, sendo um modelo para notebooks ; Core 2 Duo, um processador de dois núcleos que substitui o Pentium 4; Core 2 Quad, que é formado por dois processadores Core 2 Duo em um mesmo invólucro sendo, portanto, um processador de quatro núcleos; e o Core 2 Extreme, com modelos de dois e quatro núcleos que trabalho a clocks mais elevados. O modelo mais rápido chega a trabalhar a 3.3 MHz (por núcleo).

Chegando ao limite

Enquanto a evolução não para, outros limites começam a aparecer, para driblar estas novas limitações as empresas começam a investir em areas "paralelas" ao do desempenho, as novidades atuais são processadores que consomen muito menos energia cerca de 5 ou 6W em vez de 65W que um processador atual pode chegar a consumir. A intel já disponibilizou no mercado sua linha "ULV, ultra-low-voltage" processadores de voltagem extremamente baixa.
Porém não há como fugir da realidade o fim dos transistores está proximo.Os primeiros transístores, que surgiram na década de 60, eram mais ou menos do tamanho da cabeça de um fósforo, enquanto os atuais medem apenas 0.18 mícron (1 mícron = 0.001 milímetro). Porém, estamos nos aproximando dos limites físicos da matéria, existe um consenso entre os especialistas da área que dificilmente se conseguirá superar a barreira dos 0.13 mícron, ou seja, dentro de 4 ou 5 anos os processadores atuais terão atingido o limite de sua evolução .

Para continuarem avançando, será preciso abandonar o uso de transístores e partir para alguma estrutura mais eficiente.O campo mais promissor atualmente é o dos processadores Quânticos. Ao invés de usar transístores, estes processadores utilizam átomos para processar informações. Os elétrons que circundam o núcleo atômico podem girar tanto no sentido horário quanto no sentido anti-horário, senvindo muito bem como substituto de um transístor.

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