Evolução dos microprocessadores

Aluno: Bruno Oliveira

Microprocessador

O microprocessador, popularmente chamado de processador, é um circuito integrado que realiza as funções de cálculo e tomada de decisão de um computador. Todos os computadores e equipamentos electrónicos baseiam-se nele para executar suas funções. O microprocessador moderno é um circuito integrado formado por uma camada chamada de mesa epitaxialde silício, trabalhada de modo a formar um cristal de extrema pureza, laminada até uma espessura mínima com grande precisão, depois cuidadosamente mascarada por um processo fotográfico e dopada pela exposição a altas temperaturas em fornos que contêm misturas gasosas de impurezas. Este processo é repetido tantas vezes quanto necessário à formação da microarquitectura do componente. Responsável pela execução das instruções num sistema, o microprocessador, escolhido entre os disponíveis no mercado, determina, em certa medida a capacidade de processamento do computador também o conjunto primário de instruções que ele compreende. O sistema operativo é construído sobre este conjunto. O próprio microprocessador subdivide-se em várias unidades, trabalhando em altas frequências. AULA(Unidade Lógica Aritmética), unidade responsável pelos cálculos aritméticos e lógicos e os registradores são parte integrante do microprocessador na família x86, por exemplo. Embora seja a essência do computador, o microprocessador diferente do microcontrolador, está longe de ser um computador completo. Para que possa interagir com o utilizador precisa 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, dessa forma, ajuda a moldar o funcionamento do computador.

“Lei de Moore” Em 1965 um dos fundadores da Intel, Gordon Moore, publicou um artigo sobre o aumento da capacidade de processamento dos computadores. Este ficou conhecido como a “Lei de Moore”, Moore afirma que essa capacidade dobraria a cada 18 meses e que o crescimento seria constante e desde então todos os fabricantes de microprocessadores se sentiram na obrigação de dobrar a capacidade de processamento dos seus processadores a cada 18 meses, dando início a corrida pelo desempenho.

1971

O primeiro microchip comercial produzido no mundo foi o Intel 4004[Fig.3] que foi desenvolvido para ser utilizado por uma empresa de calculadoras portáteis, a Japonesa Busicom. O Intel 4004 possuía controle de teclado, display, impressora e outras funções tudo isso contido em um único chip. 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.

Figura 3: Intel 4004

1973

Nasce o Intel 8008, agora com 8 bits implementada sobre as tecnologias TTL MSI e com aproximadamente 3.500 transistores.

1974

• Menos de um ano depois do lançamento do Intel 8008 a Intel lança o primeiro processador voltado para computadores pessoais. O Intel 8080 possuindo uma CPU de 8bits, porém , uma frequência de operação de 290.000 operações por segundo.

1978

• Após o sucesso do 8080, a Intel lança o Intel 8086 com 29.000 transistores e performance 10 vezes melhor que seu antecessor . Por volta de 1978 surge a AMD no mercado de micro processadores, deste ano em diante a Intel passa a dividir seu mercado com uma forte concorrente.

1979

• O Intel 8086 foi seguido em 1979 pelo Intel 8088, uma versão do 8086 com barramento de 8 bits, então a Intel lança a campanha de arquitetura 8086/8088 como 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 Intel. Isso fez com que a Intel conseguisse consolidar a especificação da arquitetura 8086/8088 como o padrão mundial.

1982

• A próxima geração da família Intel 8086 inicia com o lançamento do novo processador de 16 bits, o Intel 80286, mais conhecido como Intel 286. Ele possuía 134.000 transistores com frequência máxima de 12MHz. Nesse mesmo ano a AMD lança o Am286, modelo baseado no 286 da Intel. Ele também possuia 134.000 transistores mas com frequência máxima de 16Mhz.

1985

• A Intel lança a grande inovação da década, o processador de 32bits com 275.000 transistores, o Intel 386 que operava a 5 milhões de instruções por segundo(MIPS) a uma frequência de 33mhz. A AMD lança o Am386 com as mesmas características de Intel 386, mas com frequência de 40Mhz.

1988

Apesar do Intel 386 ter sido uma revolução na industrias de microprocessadores ele era muito caro e inviável para um usuário comum. Então a Intel lança o Intel 386SX, vulgarmente chamado de “386 Lite”. Esse representa um novo nível na família Intel. A AMD lança uma versão mais acessível aos usuários domésticos.

1989

• A Intel lança a nova família de processadores Intel 486, com 1.200.000 transistores, agora também integrado com coprocessador matemático de cache L1 e operando em uma frequência de 50MHz. Com o 486 da intel, a AMD lança um processador também constituído de coprocessador, porém, com barramento interno de 40MHz. Sendo ele responsável pela popularidade da AMD.

1993

• Nasce o grande astro da Intel, o Pentium construído com a tecnologia CMOS de 0.8μm foi o marco do avanço tecnológico, possuindo cerca de 3.100.000 transistores, trabalhando entre 66MHz e 233MHz e executando cerca de 112MIPS . Após assistir o lançamento do Pentium, a AMD lança o Am486 com frequência máxima de150MHz e 1.600.000 transistores, no entanto, ele não foi bem aceito pelos consumidores.

1995

• A Intel lança o Pentium PRO com 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.

1997

• Em 1997, a AMD sabia que estava perdendo a batalha contra a gigante Intel e resolveu colocar em desenvolvimento um core revolucionário de uma empresa que estava vendendo sua tecnologia, então nasce o AMD-K6 que oferecia desempenho competitivo e sem perder desempenho com cálculo flutuante essencial para jogos e alguma tarefas multimídias. Com o sucesso do AMD-K6, a Intel decide antecipar o lançamento do Pentium II. Seguindo a Lei de Moore, o crescimento do desempenho dos processadores estava 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.

1998

• O Intel Pentium II Xeon e concebido para satisfazer os requisitos de desempenho de médios e grandes servidores e estações de trabalho. Neste ano surge o processador AMD-K6-2 que passou a utilizar uma forma mais rápida de soquete 7, agora chamada de super soquete 7.

1999

• Em 1999 a AMD toma a liderança na corrida pela performance, lançando o AMDK7r, ou AMD Athlon, o primeiro processador com frequência acima de 1GHz. Processadores projetados especificamente do zero para executar sistemas Windows com performance excepcional.

• Como resposta, a Intel lança o Pentium III, que possuía 70 novas instruções, que aumentaram visivelmente o desempenho de gráficos avançados, 3D, streaming de ´áudio, vídeo e aplicações de reconhecimento de voz

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 possibilitaram a criação de processadores muito mais rápidos, com menos consumo de energia e dissipação de calor. Nasce o Pentium 4, com 42 milhões de transistores.

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 indústria 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.

2006

• 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 Core2, trazendo também algumas melhorias que tornariam a Intel novamente a líder de mercado. 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. A Lei de Moore foi a grande responsável pelo vertiginoso crescimento da capacidade de processamento dos processadores. Porém, a competição pela liderança do mercado entre Intel e AMD, as duas maiores empresas do ramo de microprocessadores para computadores pessoais, também contribuiu para essa incrível e rápida evolução.