MICROPROCESSADOR OU PROCESSADOR

O microprocessador, ou apenas de processador, é um circuito integrado que realiza as funções de cálculo e tomada de decisão de um computador. Todos os computadores e equipamentos eletrônicos baseiam-se nele para executar suas funções. Sua operação dá-se com números e símbolos representados no sistema binário.

Um microprocessador incorpora as funções de uma unidade central de computador (CPU) em um ou alguns circuitos integrados. É um dispositivo multifuncional programável que aceita dados digitais como entrada, os processa conforme as instruções armazenadas na memória e fornece resultados como saída.

Responsável pela execução das instruções num sistema, o microprocessador determina a capacidade de processamento do computador e o conjunto primário de instruções que ele compreende. O microprocessador subdivide-se em várias unidades, trabalhando em altas freqüências.

Para que o microprocessador possa interagir com o utilizador, são necessários os itens de memória, dispositivos de entrada/saída, um clock, controladores e conversores de sinais, entre outros. Cada um desses circuitos de apoio interage de modo peculiar com os programas e ajuda a moldar o funcionamento do computador.

O número de transistores em um processador afeta diretamente na velocidade e eficiência do mesmo. Com mais transistores, é possível fazer a tecnologia chamada pipelining. Enquanto apenas uma instrução pode ser processada por ciclo de clock, a tecnologia pipelining autoriza que algumas instruções podem estar em vários estágios do processo.

Por exemplo, algo pode levar 4 ciclos de clock para ser processado e, durante esses 4 ciclos, outras 3 instruções podem ser processadas em diferentes estágios.

• História do microprocessador

  
  

A história dos microprocessadores coincide com a própria história da computação. Em pouco mais de duas décadas, notou-se intenso desenvolvimento desse componente, especialmente na velocidade da CPU. Vejamos a evolução dos microprocessadores desde a criação do seu primeiro representante.

Primeiro Processador do Mundo

Em novembro de 1971, a Intel apresentou ao mundo o primeiro processador do mundo, o Intel 4004 (Patente Americana #3,821,715). O circuito integrado revolucionou o mundo dos computadores, mas ainda era necessário reduzir seu tamanho.  Após o lançamento do chip Intel 4004, que reunia tudo que um computador precisava, foi possível programar uma inteligência artificial em objetos inanimados.

No final dos anos 60, Ted Hoff, também da Intel, foi o primeiro a reconhecer que a tecnologia MOS poderia produzir um chip CPU (Central Processing Unit). Ele e seu time desenvolveram um chip com apenas 2,300 transistores em uma área de apenas 3 x 4 milímetros.

Portando CPU de 4-bit, registro de comando, decodificador, controle de decodificação, controle de monitoramento de comandos de máquina e registro de intervalo, o 4004 foi uma grande invenção.

Linha do Tempo dos Processadores

Primeira Geração de Processadores

- Intel 8086 (1978): processador de 16-bit que se comunicava com placas 16 de conexão de informação.

- Intel 8088 (1979): chip 16-bit que se comunicava via conexão 8-bit. Tinha 4Mhz e apenas 1 MB de RAM.

- NEC V20 e V30 (1981): clones do 8088 e 8086, eram supostamente 30% mais velozes que os originais da Intel.

Segunda Geração de Processadores

- Intel 80186: um chip muito popular que teve muitas versões projetadas para que os compradores escolhessem entre CHMOS ou HMOS, 8-bit ou 16-bit, dependendo de sua necessidade.

- Intel 80286 (1982): processador de 16-bit capaz de endereçar 16 MB de RAM e trabalhar com memória virtual.

Terceira Geração de Processadores

- Intel 386 (1988): chip que começou tudo que vemos hoje, foi o primeiro processador de 32-bit para Pc’s. Consegue se comunicar com 4 GB de memória real e 64 TB de memória virtual. Sua versão reduzida do chip é o 386SX, com produção mais barata.

Quarta Geração de Processadores

- Intel 486 (1991): trouxe o cérebro do 386 com o processador matemático, tornavando-se muito mais rápido. Já rodava a 120 MHz e ainda é usado nos dias de hoje.

Em ordem cronológica, os membros da família 486 foram o 486SX, DX2s, DX4s, SX e DX.

Quinta Geração de Processadores

Família Pentium (1993): o processador tinha 3.3 milhões de transistores e executava 100 milhões de instruções por segundo (MIPS=Million Instructions per Second). É compatível com todos os Sistemas operacionais antigos, incluindo o DOS, Windows 3.1, Unix e OS/2

A lei de Moore

Em 1965, Gordon Moore, um dos fundadores da Intel, afirmou que o número de transistores em um chip dobraria, sem custo adicional, a cada 18 meses. Tal afirmação ficou conhecida como a Lei de Moore, válida durante anos, principalmente no final da década de 90.

Sempre que uma empresa lançava um modelo de processador, o concorrente a superava meses depois. Isso ficou evidente nos anos de 1999 e 2000, quando o Pentium III e o AMD Atlhon (K7) guerreavam pelas vendas.

Por um tempo, a AMD liderou a disputa, com o Atlhon, mas a reviravolta da Intel veio com o lançamento do Pentium 4, em 2001, que trabalhava com até  2 GHz e levou a empresa de volta ao topo do mercado.

Multicore: o fim da lei de Moore

Com a evolução da tecnologia dos processadores, o tamanho de seus transistores foi diminuindo. Após o lançamento do Pentium 4, já estavam tão pequenos (0,13 micrômetros) e numerosos (120 milhões) que se tornou muito difícil aumentar o clock por limitações físicas, principalmente pelo superaquecimento gerado.

A principal solução para o problema veio com o uso de mais de um núcleo ao mesmo tempo, através da tecnologia multicore. Assim, cada núcleo não precisaria trabalhar numa frequência tão alta. Com o advento do processador multicore, a lei de Moore tornou-se inválida, visto que já não era mais possível aumentar a frequência do processador como antes.

Anos 2000: a era de 64 bits

No começo dessa década, ficou claro que o uso de 32 bits não seria mais eficiente e a solução foi o desenvolvimento de novas arquiteturas que passassem a trabalhar com 64 bits. O AMD Opteron, de abril de 2003, foi a primeira CPU de 64 bits da empresa.

Blackfin

Ainda em 2000, uma nova arquitetura de processadores foi lançada pela empresa Analog Devices. A Blackfin é uma família de microprocessadores de 16 e 32 bits que possuía, como diferencial, um processador de sinal digital (DSP) embutido, usado para processar áudio e vídeo.

Aliado a outras características de design, esse processador permite um consumo menor de energia aliado ao alto desempenho. O uCLinux é um dos sistemas operacionais que suporta esse tipo de CPU.

Pentium 4 e Pentium D

Em 2002, a Intel lançou o Pentium 4, processador que alcançava clocks de até 3,8 GHz em condições especiais. Posteriormente, foi substituído pelo Pentium D, duas linhas de processadores dual-core de 64 bits. Mais tarde, foi lançado o Pentium Extreme Edition, que possuía desempenho melhor que o anterior, além de tecnologias que o tornavam apto para tarefas complexas.

Outra novidade foi o Pentium M, versão de baixo consumo desenvolvido para dispositivos móveis, lançado em 2003. Em 2005, a AMD apresentou ao mundo o seu primeiro processador dual-core, o Athlon 64 X2.

Intel Core

Em 2006, a Intel inicia a sua linha Core para consumidores que precisam de mais poder de processamento. A linha inclui os modelos Core 2 Duo, Pentium Dual Core, Core 2 Quad, Core 2 Extreme Quad Core, Core i3, i5 e i7.