Processadores

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Ana Carolina Delfino de Oliveira
Ana Carolina Oliveira Gênova
Henrique Brito Pinheiro dos Santos
Guilherme da Silva Porto
Gustavo Willian Silva Dias 
Yuri Cardoso de Araujo
Processadores
Hardware
Jales
2018
Ana Carolina Delfino de Oliveira
Ana Carolina Oliveira Gênova
Henrique Brito Pinheiro dos Santos
Guilherme da Silva Porto
Gustavo
Yuri Cardoso de Araújo
Processadores
Hardware
Trabalho de Hardware. Aula sobre processadores, suas evoluções e tecnologias.
Professor Orientador: Jefferson Antônio Ribeiro
Jales
2018
RESUMO
Neste trabalho apresentaremos os processadores, sua história e tecnologia, abordando suas gerações, modelos criados, tipos, sua função dentro de uma máquina, desde simples calculadoras à computadores e smartphones ou qualquer máquina que necessita de um alto nível de processamento.
Palavras-chaves: Processadores. Tecnologia. CPU. Cache. Clock. Cálculos. Historia.
ABSTRACT
On this assignment we will show about the processors, it’s history and tecnology, talking about it’s generations, models, types, i’s functions inside a machine, from simple calcutators to massive computer and smatphones or any othe machine that needs a high level processing.
Keywords: Processors. Technology. CPU. Cache. Clock. Calculations. History
Sumário
Introdução:	6
Como são feitos:	6
Como funciona:	7
Gerações dos processadores:	7
Primeira e segunda geração:	8
Terceira Geração:	8
Quarta Geração:	9
A era Multi-core	11
Qual a vantagem dos Multicore?	11
Funcionamento:	11
Pentium D ou Dual Core:	11
Pentium Extreme Edition:	12
Pentium 4 Extreme Edition:	12
Core 2 duo:	12
Pentium dual core	13
Guerra entre Intel e AMD:	13
Conclusão:	14
Referências	15
Introdução:
Este trabalho tem como finalidade apresentar e destacar as principais funções dos processadores, sua história, arquitetura de construção e funcionalidade.
O processador também chamado de CPU (Central Processing Unit) é uma peça vital para o funcionamento do computador. 
Considerado o cérebro da máquina ele é capaz de realizar cálculos e executar múltiplas tarefas, processando dados e transformando-os em informação que são passadas para os outros componentes do computador.
Com ele conseguimos fechar e abrir janelas, abrir programas, dimensionar programas em 3D e criar uma interface gráfica.
Como são feitos:
Para a produção de um processador é necessário adquirir areia, dessa areia retira-se o silício que em seguida é refinado e derretido em alta temperatura e pressão, após este processo, obtém um grade cilindro de silício pode ter diâmetro que varia de 20 a 30 centímetros que é cortado em vario círculos chamados de wafer, esses wafer são polidos e recebem tratamentos químicos, o nível de excelência dessa etapa é o que define o tipo de chip que será fabricado no substrato de silício, e seu custo, com a fatia de silício polidos em alto nível de precisão, é possível transformar a placa de silício em tecnologia. Para isso, oxida-se a superfície do wafer, transformando-as no dióxido de silício. Isto é fundamental para que os transistores sejam criados nos processadores.
 A luz ultravioleta transforma as regiões expostas em uma camada gelatinosa, que é removida, com isso, o aspecto do wafer passa a apresentar partes do dióxido de silício expostas e outras escondidas, esse processo é repetido várias e várias vezes, com produtos diferentes criando assim vários circuitos.
É através das impurezas que o silício ganha a capacidade de comportar-se como semicondutor. 
Depois que que tudo está pronto, é preciso testar o chip, para isso um dispositivo com diversos terminais interage com o produto para medir suas respostas, clock, latência, entre outros recursos, é neste processo onde separa-se os bons processadores dos maus 
O encapsulamento é feito após o corte, só aí então os processadores recebem o modelo que conhecemos, após o encapsulamento são feitos novos testes, visando analisar a eficiência do processador.
Como funciona:
O processador, como o nome já diz, serve para processar seus cálculos necessários do seu dia a dia, podendo comparar o processador com o cérebro.
Um processador contem núcleos que são responsáveis principalmente para realizar “tarefas” na máquina (Existem vários tipos de núcleos, dentre eles está descrito os multicores (processadores de múltiplos núcleos). Processadores de multi-núcleo, ou seja, mais de um núcleo em um chip só, realizam “tarefas” mais rapidamente do que os processadores de apenas um núcleo). controlador de memorias, interface de entrada e saída, chip gráficos e a memória cache é apenas uma pequena peça dentro do processador. Podemos pensar nela como um pequeno módulo com subcomponentes. Sendo que a memória cache é um dos que tem maior relevância, sendo um dado comum para a capacidade de um processador. Atualmente os processadores recebe uma quantidade de memória cache embutida no encapsulamento. Tem como objetivo potencializar seu desempenho no chip de processamento, evitando que fique lento por muito tempo.
Gerações dos processadores:
Atualmente temos processadores hábeis e qualificados, mas nem sempre foi assim.
Nos primórdios da computação moderna, as primeiras maquinas eram incapazes de armazenar dados pois eram compostas por válvulas eletrônicas.
Primeira e segunda geração:
A primeira e segunda geração se constitui na ideia de processador, onde para realizar os cálculos (computar) as máquinas eram compostas por válvulas.
 Graças a Thomas Edison, inventor da lâmpada elétrica que ao ligar a lâmpada ao polo positivo de uma bateria e uma placa metálica ao polo negativo era possível observar uma corrente passando pelos fios da lâmpada até a base metálica, mesmo com ambos os lados isolados. Assim havia se descoberto o efeito termiônico. O princípio de funcionamento das válvulas. As válvulas naquela época já atingiam a frequência de alguns Mega-hertz (MHz), únicas problema era que esquentavam demais assim, consumiam muita energia e queimavam com uma extrema facilidade. Em rádio era muito fácil utilizar válvulas, pois era em pouca quantidade, porem construir um computador, requeria milhares delas, o que era bem complicado e caro, porem apesar de tudo, os primeiros computadores baseado em válvulas vieram surgir na década de 40, naturalmente com propósitos militares cujo seu principal uso era codificação e decodificação de mensagens e cálculos de artilharia. Computador mais famoso da época foi o ENIAC (ELETRONIC NUMERICAL INTEFRATOR ANALYZER AND COMPUTER) construído em 1945, ele era composto por ao menos 17.468 válvulas, que ocupava um grande galpão e mesmo com seu tamanho ridiculamente gigante seu poder de processamento para época atual é muito inferior.
Terceira Geração:
Nos anos de 1964-1970 inicia-se a terceira geração de processadores, com a substituição de válvulas pela tecnologia de circuito integrado (transistores e outros componentes miniaturizados), o que possibilitou a compactação muito grande dos componentes do computador, com o poder de processamento maior, fazendo assim com que sua capacidade de processamento passasse para nano segundos.
O evento considerado como marco do início da terceira geração foi o anuncio em 07 de abril de 1964 da família criada por Gene Amdahl, chamada system/360, o IBM 360, com seis modelos básicos e várias opções de expansão que realizava mais de 2 milhões de adições por segundo e cerca de 500mil multiplicações. Esse fato tornou seus antecessores totalmente obsoletos, possibilitou a IBM comercializar bem mais.
O 360 incluía um processador central e muitos periféricos, determinando várias opções de expansões, ou seja, foi o primeiro a apresentar o conceito de modualidade, composto por 8 bits e um endereçamento de memória baseado em bytes.
Quarta Geração:
Em 1971 a empresa Intel anunciou para o público a chegada do primeiro microprocessador do mundo, o Intel 4004 a partir daí todos os computadores da começaram a tê-lo como peça fundamental para seu funcionamento, tornado possível a programaçãode inteligência artificial em objetos inanimados. Atualmente o 4004 é considerado por muitos o segundo elemento mais significativo da indústria da computação, atrás apenas dos transístores que tornaram sua existência possível. Caracterizando assim a 4ª geração de processadores.
O processador 4004, foi desenvolvido por Ted Hoff com 2,3 mil transistores tinha apenas 720Khz e era capaz de fazer 1.200 cálculos por segundo em 4bits, foi usado pela primeira vez em uma calculadora japonesa, chamada Busicom 141-PF.
Algum tempo depois a Intel lançou o processador Intel 8086, e a arquitetura x86 podendo executar operações em 16bits com clock 2Mhz. Em seguida foram lançados 8088 e 8086 possuindo barramento externo de apenas 8bits em vez dos 16 bits do anterior tornando-os mais baratos e viáveis em larga escala. Seguido dos modelos 80186 e 80188 que utilizavam softwares embarcado.
Na Tabela 1 observa-se os componentes presente em cada geração de processadores Intel
 
Tabela 1 - Geração de processadores da Intel
	Geração da Intel
	1º
	2º
	3º
	4º
	Nome
	8088
	80286
	386
	486
	Ano
	1979
	1982
	1985
	1991
	Nº Transistores
	29.000
	134.000
	275.000
	1.2 milhões
	Bus interno/externo
	8 e 16 bits
	16 bits
	32 bits
	32 bits
	Cache
	Não
	Não
	Não
	16kB
	Linhas de Múltipla execução
	Não
	Não
	Não
	Não
	Sistema Operacional
	DOS 1.0 – 3.3
	DOS 4.0
	Dos 5.0 Win 3.1
	Windows
3.11
	
	Geração da Intel
	5º
	6º
	7º
	8º
	Nome
	Pentium, K5, K6, 6x86, M-II
	Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, Celeron, K6-2, K6-3
	Athlon, Duron, Pentium 4, Celeron
	Itanium, Opteron, Athlon 64, Athlon 64FX
	Ano
	1993
	1995
	1999
	2003
	Nº Transistores
	3.1 – 8.8 milhões
	7.5-21 Milhões
	Mais de 25 milhões
	Mais de 100 milhões
	Bus interno/externo
	32/64 bits
	32/64 bits
	32/64 bits
	64/64 bits
	Cache
	32-64kB
	até 256kB
	até 256kB
	3MB
	Linhas de Múltipla execução
	Sim
	Sim
	Sim
	Sim
	Sistema Operacional
	Windows
	Windows 98,ME
	Windows 2000,XP
	Windows 24 XP, Linux-64
Fonte: docente.ifrn.edu.br/demetrioscoutinho/pronatec/processadores
A era Multi-core
A palavra "multicore" é utilizada para definir qualquer processador que tenha mais de um núcleo. Existem vários processadores desse tipo no mercado seja eles processadores de dois, três ou quatro núcleos. Fabricantes como AMD e Intel, tomaram este rumo de adicionar núcleos aos processadores pelo simples motivo: os processadores antigos estavam atingindo velocidades/frequências muito elevadas, e logo não haveria sistema de refrigeração eficaz e suficiente para que eles não chegassem a temperaturas tão altas. 
Qual a vantagem dos Multicore?
Além da diferença muito notável em "poder de processamento", os processadores de múltiplos núcleos (Multicore), tem uma grande vantagem sobre os processadores antigos como:
Várias tarefas podem ser feitas ao mesmo tempo;
Esquentam muito menos do que processadores antigos;
Essas vantagens acontecem, pois, cada núcleo trabalha em uma velocidade menor e consequentemente produz menos calor.
 
Funcionamento:
Suponhamos que temos um processador de apenas um núcleo, que gasta 100w, com velocidade de 3.8 GHz, para fazer determinada função. E temos também um outro com dois núcleos, que gasta 50w cada um, com velocidade de 3.6 GHz. Consequentemente o processador de dois núcleos trabalhara com maior agilidade, pois cada um dos núcleos faz a metade do “serviço”, assim tendo maior facilidade e velocidade de processamento.
 
Pentium D ou Dual Core:
A Intel precisava colocar dois núcleos com uma frequência muito alta (dissipa muito calor) para conseguir um bom desempenho. O Pentium D é um microprocessador desenvolvido pela Intel no Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Israel, foi apresentado ao público na primavera de 2005 no fórum de desenvolvedores da Intel. O Pentium D é um processador Pentium 4 x2, são 2 processadores separados, empacotados em uma mesma casca. Consome uma energia gigante, e aquece muito (e não tem um desempenho muito bom, considerando seu consumo).
O Pentium dual-core é um processador baseado nos Core Duo, com a única diferença de apresentar só 1mb de cache. Tem um consumo de energia bem menor, e desempenho superior aos Pentium D. Tem como principal vantagem o seu baixo custo. O Pentium D foi o primeiro processador a anunciar CPU multicore, junto com seu “irmão” o PEE (Pentium Extreme Edition) para desktops
Pentium Extreme Edition:
Pelo nome não parece, mas os Pentium Extreme Edition são processadores de duplo núcleo também. A diferença entre ele e o Pentium D é, basicamente, que o Extreme Edition é um processador com dois Pentium 4 Extreme Edition trabalhando em conjunto.
Pentium 4 Extreme Edition:
Trabalha com a tecnologia HT (a qual simulava dois processadores num só), a qual permitia um ganho de até 30% em múltiplas tarefas. 
Como o Pentium Extreme Edition é uma evolução, ele traz dois núcleos que operam com tecnologia HT. Sendo assim, os dois núcleos do Pentium Extreme Edition simulam dois núcleos virtuais, de modo que o processador disponibiliza quatro núcleos para o sistema.
 
Core 2 duo:
O Core 2 é uma geração de processadores lançada pela Intel (os primeiros modelos foram lançados oficialmente em 27 de julho de 2006). A chegada do Core 2 significou a substituição da marca Pentium como designação dos modelos top de linha, como vinha sendo feito pela companhia desde 1993.
 Se compararmos com os antigos processadores de dois núcleos da empresa, os core 2 Duo mostram uma superioridade incrível. O grande motivo da diferença em desempenho é o novo sistema de núcleo da Intel. 
O Core 2 também é a reunião das linhas de processadores para micros de mesa e portáteis, o que não acontecia desde 2003, quando houve a divisão entre a linhas Pentium 4 e Pentium M. Apesar de ele ser o sucessor do Pentium 4, sua arquitetura foi baseada maioritariamente no Pentium III, com várias melhorias, algumas, presentes também no Pentium M.
Os antigos Pentium D trabalhavam com uma linha de processamento idêntica a dos Pentium 4, já o core 2 Duo movem-se com a nova tecnologia Core. Com uma frequência (velocidade) mais baixa, um pouco mais de memória interna, modos mais eficiente e eficaz de compartilhamento de recursos e alguns outros detalhes.
O Intel Core 2 Duo é indicado para jogos de última geração, edição de vídeo e imagem, programas matemáticos ou de engenharia e tarefas que exigem alto nível de processamento. Existem vários modelos, sendo que os mais fortes não são viáveis para quem procura montar um PC econômico.
 
Pentium dual core
O Pentium Dual Core surgiu praticamente na mesma época do Core 2 Duo. Os microprocessadores Pentium Dual Core conhecidos atualmente possuem o núcleo baseado na arquitetura Core 2 Duo fabricada pela Intel, o Pentium apenas trouxe algumas limitações. O tão falado FSB (barramento frontal)
Tem velocidade menor, a memória interna (cache) do processador é menor e os modelos disponíveis trazem Clocks (velocidades) mais baixos.
Para um usuário que procura apenas navegar na internet e realizar tarefas simples, este com certeza será um processador capaz o suficiente de suprir essas necessidades, além de ser uma excelente escolha pois tem um ótimo custo benefício quando se fala de processadores Intel de duplo núcleo.
Guerra entre Intel e AMD:
O desempenho e a disputa entre as duas fabricantes de microprocessadores variam muito, pois existem atividades nas quais os processadores Intel são mais rápidos, mas os da AMD apresentam um desempenho maior 
Com o passar do tempo tanto a Intel quanto a AMD vêm introduzindo novas tecnologias no mercado e ambas utilizam técnicas funcionais para o processamento de dados.
Tanto a Intel quanto AMD focam nas CPUs, porem ambas são dedicadas ao desenvolvimento de chips gráficos
 A Intel foi a primeira a criar um processador com 6 núcleos (core i7 980-x), investindo em tecnologia e se esforçando ao máximo para obter o prêmio de melhor processador de 6 núcleos.
 Já a AMD demorou um pouco mais para que pudesse criar um processador com 6 núcleos (Phenom ll x6) contava com especificaçõesmais modestas que a concorrente, consequentemente processadores mais fracos porem mais baratos, 
Conclusão: 
Conclui-se que o processador é uma peça fundamental para o bom funcionamento do computador. Parte da sua estrutura é feita de transistores que conduzem impulsos combinados para formar dados e informações que são envidas à outras partes do computador. Para que surgisse o microprocessador como conhecemos hoje, foram necessárias 4 gerações de processadores, onde no início usavam-se um conjunto de válvulas que funcionavam como bytes (conjunto de 8 bits ou no caso, na época, 8 válvulas), em seguida vieram os transistores que eram menores, mais eficazes e não produziam calor, e com a miniaturização dos componentes a nível molecular tornou-se mais difícil aumentar sua velocidade de processamento. Foi então pensado o processador multicore que são a junção de dois ou mais núcleos em um único processador e assim evoluindo até os dias de hoje. 
Referências
Arruda, F. A história dos processadores. TecMundo Jun. 2011. Disponível em:
<https://www.tecmundo.com.br/historia/2157-a-historia-dos-processadores.htm>
Acesso em: 5 mar. 2018.
Evolução dos processadores nos últimos 10 anos. Rocketz Out. 2014. 
Disponível em: <https://rocketz.com.br/store/articles/evolucao-dos-processadores-nos-ultimos-10-anos> Acesso em: 5 mar. 2018.
Alecrim, E. Processadores: clock, bits, memória cache e múltiplos núcleos. InfoWester Julh. 2008. Disponível em: <https://www.infowester.com/processadores.php> Acesso em: 5 mar. 2018.