Processadores
Conheça o seu Processador

O microprocessador é o principal componente de um computador. Um micro com um processador Pentium vai ser chamado de "Pentium" e um outro com um processador 486 vai ser chamado de "486" porém, é importante entender que o desempenho de um computador não é dependente apenas do processador, e sim pelo trabalho conjunto de todos os componentes: placa mãe, memória RAM, HD, Placa de Vídeo, etc. Caso um desses componentes ofereça uma performance muito baixa, o desempenho global do computador vai ficar seriamente prejudicado. Não adianta colocar um motor de Ferrari num Fusca. Um 468 com bastante memória RAM, um HD rápido e uma boa placa de vídeo pode facilmente bater em performance um Pentium com um conjunto fraco.

Neste texto vamos abordar os microprocessadores utilizados nos micros PC’s, plataforma que originalmente foi desenvolvida pela Intel, mas logo surgiram concorrentes como a Cyrix e a AMD para tornar ainda mais competitivo o mercado. Vamos falar desde o pré-histórico 8086 da Intel até o Pentium II Xeon que atualmente é a última palavra em tecnologia.

Do 8086 ao 486

Intel 8086 - Lançado em 1978, foi o primeiro processador de 16 bits a ser criado. Foi um grande fracasso, pois na época não existiam circuitos de apoio que pudessem trabalhar a 16 bits, sendo utilizado apenas em alguns sistemas corporativos pela IBM. Podia acessar até 1 MB de memória RAM e permitia o uso de um co-processador aritmético externo, o 8087 que deveria ser comprado separadamente.

Intel 8088 - Idêntico ao 8086, porém, apesar de internamente funcionar com palavras binárias de 16 bits, externamente trabalha com palavras de 8 bits. Foi usado nos micros IBM PC e IBM XT. Possuía velocidade de operação de 4,77 MHz.

Intel 286 - Trabalha usando palavras de 16 bits tanto interna quanto externamente. Foi lançado quando já existiam circuitos de apoio 16 bits a preços acessíveis. Permitia também o uso de um co-processador aritimético, o 80287 que deveria ser adiquirido à parte. Foi utilizado nos micros PC-AT da IBM e em clones de vários concorrentes.

Ao contrário do 8088 e do 8086, o 286 possuía dois modos de operação, o 'Modo Real" e o "Modo Protegido". No modo real, ele se comportava exatamente como um 8086 (apesar de mais rápido) oferecendo total compatibilidade com os programas já existentes. No modo protegido, ele incorporava funções mais avançadas, como a capacidade de acessar até 16 MB de RAM, multitarefa e memória virtual em disco.

Assim que ligado, o processador opera em modo real, e com uma certa instrução passa para o modo protegido. Porem, quando em modo protegido ele deixa de ser compatível com os programas escritos para 8086, e uma vez em modo protegido não havia uma instrução que o fizesse voltar para o modo real (só resetando o micro). Assim, apesar de oferecer os recursos do modo protegido, não houveram programas capazes de usá-lo, por isso, ele era somente utilizado como um XT mais rápido.

Intel 386 - Lançado pela Intel em 85, este processador trabalhava interna e externamente com palavras de 32 bits, sendo capaz de acessar até 4 gigabytes de memória RAM. Ao contrário do 286, ele podia alternar entre o modo real e o modo protegido, sendo desenvolvidos vários sistemas operacionais como o Windows 3.1, OS/2, Windows 95 e Windows NT que funcionavam usando o modo protegido do 386.

O 386 era muito rápido para as memórias RAM existentes na época, por isso, muitas vezes ele tinha que ficar "esperando" os dados serem liberados pela memória RAM, perdendo muito em desempenho. Para solucionar esse problema foram inventadas as memórias cache (SRAM) que eram utilizadas em pequena quantidade em várias placas mãe de micros 386. Esta memória cache é um tipo de memória ultra-rápida que armazena os dados da memória RAM mais usados pelo processador, mesmo uma pequena quantidade dela melhora bastante a velocidade da troca de dados entre o processador e a RAM.

Como já disse, o 386 exige o uso de periféricos de 32 bits, que eram muito caros na época, por isso a Intel lançou uma versão do 386 de baixo custo, chamada de 386SX, que internamente trabalhava à 32 bits, porém externamente funcionava à 16 bits, possibilitando a fabricação de placas mãe mais baratas. Para não haver confusão, o 386 original passou a ser chamado de 386DX.

O 386 permite o uso dos coprocessadores aritméticos 80387SX (para o 386SX) e o 80387DX (para o 386DX). Outros fabricantes como a AMD também lançaram seus modelos de 386.

486DLC e 486SLC - Lançados pela Cyrix, esses processadores nada mais eram do que processadores 386 (respectivamente o DX e o SX) que possuíam um cache interno de 1 kB, usando inclusive placas mãe de 386. Apesar da performance destes ser muito pouco superior a um 386 do mesmo clock, foram uma opção, pois seria preciso trocar apenas o processador no caso de um upgrade.

Intel 486 - Ao contrário dos chips anteriores, fora a maior velocidade de processamento o 486 não trouxe nenhuma grande inovação. Como o 386, ele trabalhava a 32 bits e era capaz de acessar até 4 GB de memória RAM. A diferença ficou por conta do acréscimo de um Cache Interno (L1) de 8 kB e da adoção de um coprocessador aritmético interno.

Como anteriormente, a Intel criou um 486 de baixo custo chamado de 486SX, idêntico ao original, porém sem o co-processador aritmético interno, podendo ser acoplado a ele o 80487SX. O 486 original passou a ser chamado de 486DX.

Foram lançadas versões do 486 a 25 MHz, 33 MHz e 40 MHz, porém criou-se uma barreira, pois não haviam na época circuitos de apoio capazes de trabalhar a mais de 40 MHz. Para solucionar esse problema foi criado o recurso de "Multiplicação de Clock" no qual o processador trabalhava internamente à uma velocidade maior do que a da placa mãe. Foram lançados então os 486DX-2 (que trabalhavam ao dobro da freqüência da placa mãe) e logo depois os 486 DX-4 (que trabalhavam a 3 vezes a freqüência da placa mãe). Veja a tabela abaixo:

Processador	Velocidade do Barramento	Multiplicador
486DX-2 50 MHz	25 MHz	2x
486DX-2 66 MHz	33 MHz	2x
486DX-2 80 MHz	40 MHz	2x
486DX-4 75 MHz	25 MHz	3x
486DX-4 100 MHz	33 MHz	3x
486DX-4 120 MHz	40 MHz	3x

Com isso surgiram também as placas mãe "up-gradable" que suportavam a troca direta de um DX 33 por um DX-2 66 por exemplo simplesmente mudando-se a posição de um jumper localizado na placa.

Outra novidade nos 486's, era a necessidade do uso de um ventilador (cooler) sobre o processador para evitar que ele se aqueça demais, o uso do cooler é obrigatório em todos os processadores 486 DX-2 e posteriores.

Nos dias de hoje

Intel Pentium - Sucessor do 486, é um processador de 64 bits. Pode-se pensar então que rodando programas de 32 bits como o Windows 95, estaríamos subtilizando o processador. Porém, o Pentium possui uma arquitetura superescalar, ou seja, quando executando programas de 32 bits, ele funciona como dois processadores de 32 bits distintos, sendo capaz de executar 2 instruções por ciclo de clock. Também preserva a compatibilidade com programas escritos para processadores mais antigos. O Pentium possui um cache L1 de 16 kB embutido e trabalha com velocidades de barramento de 50 à 66 MHz, sendo cerca de 2 vezes mais rápido do que um 486 do mesmo clock com uma configuração semelhante. Como no 486, os processadores Pentium possuem um co-processador aritimético embutido e usam multiplicador de clock:

Processador	Velocidade do Barramento	Multiplicador
P-50 MHz	50 MHz	1x
P-55 MHz	55 MHz	1x
P-60 MHz	60 MHz	1x
P-66 MHz	66 MHz	1x
P-75 MHz	50 MHz	1,5x
P-80 MHz	55 MHz	1,5x
P-90 MHz	60 MHz	1,5x
P-100 MHz	50 ou 66 MHz	2x ou 1,5x
P-120 MHz	60 MHz	2x
P-130 MHz	66 MHz	2x
P-150 MHz	60 MHz	2,5x
P-166 MHz	66 MHz	2,5x
P-180 MHz	60 MHz	3x
P-200 MHz	66 MHz	3x

Como nos 486, as placas mãe para Pentium mais recentes suportam várias freqüências de barramento e vários multiplicadores distintos, podendo ser configuradas para o uso com todos os processadores da família.

AMD "586" - Este processador foi lançado pela AMD pouco depois do lançamento do Pentium pela Intel, porém, ao contrário do que se pode pensar pelo nome, de Pentium esse processador não tem nada, ele usa placa de 486 utilizando barramento de 33 MHz e multiplicador de 4x, totalizando os seus 133 MHz. Devido à estratégia de Marketing, muitos pensavam se tratar de um "Pentium Overdrive" porém este processador não passa de um 486 um pouco mais rápido. Porém se comparado com um 486 DX-4 100 a diferença de performance é muito pequena, a Cyrix também lançou um processador muito parecido, chamado de Cyrix 586.

AMD K5 - Pentium Compatível da AMD, oferece um desempenho bastante semelhante ao Pentium da Intel. Perde apenas no desempenho do co-processador aritmético que é lento se comparado ao da Intel.

Intel Pentium Overdrive - Como fez com os antigos 386 SX, a Intel lançou também um Pentium "low cost" este processador apesar de internamente trabalhar à 64 bits, externamente trabalha à 32 bits, o que permite que seja utilizado em Placas de 486, sendo por isso chamando de Overdrive. Foi lançado em duas versões: de 63 MHz (25 MHz x 2,5) e 83 MHz (33 MHz x 2,5). Porém devido à baixa velocidade de barramento e à compatibilidade com os antigos componentes das placas de 486, estes processadores perdem feio em performance se comparados com um Pentium "de verdade". O de 63 MHz apresenta performance idêntica ao 486 DX4 100 e o de 83 MHz uma performance pouco superior. Não fizeram muito sucesso devido a serem muito caros considerando-se o ganho em performance, por isso é quase impossível de encontrar um. Em termos de custo-beneficio o 586 da AMD é muito melhor.

Intel Pentium MMX - Lançado no inicio de 1997, é muito parecido com o Pentium clássico na arquitetura, porém, foram adicionadas novas instruções ao conjunto x86, que era o mesmo desde o 8086, as novas instruções visam melhorar o desempenho do processador em aplicações multimídia. Porém, para que estas instruções possam ser aproveitadas, é necessário que o software faça uso delas. Atualmente ainda é bem raro encontrar programas ou mesmo jogos que façam uso destas instruções.

Foi aumentado também o cache L1 do processador, que passou a ser de 32 kB, o que torna o processador cerca de 10% mais rápido do que um Pentium clássico em operações que não façam uso das instruções MMX.

Pode ser encontrado em versões de 166, 200 e 233 MHz. Todas usam barramento de 66 MHz. A Intel criou uma trava que impede que se overcloque* um MMX aumentando-se o multiplicador de clock, porém ainda pode-se overcloca-lo aumentando-se a velocidade do barramento. Esta trava não é encontrada nos MMX’s mais antigos.

A Intel lançou também modelos de MMX Overdrive, que poderiam substituir antigos processadores Pentium 100 ou 75 simplesmente trocando-se o processador, aproveitando-se assim a placa mãe. Porém estes processadores não são tão rápidos quanto um MMX "legítimo" e além disso são mais caros e difíceis de encontrar. Em termos de custo-benefício são uma péssima opção, caso a sua placa não ofereça suporte aos processadores MMX vale muito mais à pena trocar também a placa mãe. O MMX usa voltagem dual de 2.8 e 3.3 V.

AMD K6 - Concorrente da AMD para o Pentium MMX, apresenta vantagens e desvantagens com relação a este. Apresenta um cache L1 de 64 kB, contra os 32 do MMX, porem, é capaz de executar apenas uma instrução MMX por ciclo de clock contra duas do concorrente, perdendo feio em aplicativos que façam uso dessas instruções. O co-processador aritmético interno é cerca de 40% mais lento do que o encontrado nos Pentiums, por isso, o K6 perde também em aplicativos que façam muito uso de cálculos de ponto flutuante como a maioria dos jogos por exemplo.

Apesar das limitações, o K6 é mais veloz do que um MMX do mesmo clock em muitas aplicações. Outro problema do K6 é o aquecimento exagerado apresentado por esse processador, que apesar de não oferecer problemas de operação, inviabiliza o overclock.

Usando o Business Winstone 97 para medir a performance do K-6, obtém-se os seguintes resultados:

Processador	Performance rodando o Windows95	Performance rodando o Windows NT 4.0	Performance em aplicativos que façam uso das instruções MMX
K6 233 MHz	54.8	71.0	246.52
K6 200 MHz	51.9	67.6	214.46
K6 166 MHz	48.6	63.3	181.58
P-200 MHz MMX	50.2	64.3	246.57

Podemos notar através do Benchmark que a performance do K6 em ambiente Windows é levemente superior à do MMX, chegando bem próximo ao Pentium Pro. Em aplicações MMX porém ele perde, sendo um K-6 233 mais lento do que um 200 mmx. Como dito anteriormente ele perde também em programas e jogos que façam uso intenso de cálculos de ponto flutuante, como o Quake 2.

Para aplicações de escritório como o Office, o K-6 é uma boa opção, pois nestas aplicações ele é mais rápido do que o MMX, sendo inclusive mais barato.

AMD K6-2 - A exemplo da Intel ao incorporar as instruções MMX às instruções x86 padrão, a AMD incorporou novas 27 instruções aos seus processadores K6-2. Essas instruções funcionarão em conjunto com uma placa 3D. Porém, à exemplo das instruções MMX, será necessário que o software usado faça uso do 3D-Now!, o novo conjunto de instruções incorporado ao K6-2.

Além das novas instruções os novos K6-2 trabalham com velocidade de barramento de 100 MHz e tem versões a partir de 300 MHz. Como o K6, ele é compatível com a instruções MMX, porém executa apenas 1 instrução por ciclo de clock contra duas dos processadores Intel. Apresenta uma nova tecnologia de fabricação que acaba com o problema de aquecimento apresentado pelos K6 antigos.

Apesar de funcionar com bus de 100 MHz, o K6-2 também pode ser utilizado em uma placa mãe mais antiga, que suporta bus de 66 MHz. Neste caso, um k6-2 de 300 MHz, seria usado com bus de 66 MHz e multiplicador de 4,5x. Claro que assim se perde em performance. Também é nescessário que a placa mãe suporte a voltagem de 2,2v usada pelo K6-2.

Cyrix 686MX - Concorrente da Cyrix para o MMX da Intel, como o K6, este processador apresenta 64 kB de cache L1 e funciona usando o soquete 7. A performance em aplicações Windows é muito parecida com um K6 do mesmo clock, porém o co-processador aritmético é ainda mais lento que o que equipa o K-6, tornando muito fraco o seu desempenho em jogos e aplicativos que façam uso intenso deste. Para aplicações de escritório como o Office é uma ótima opção, o difícil é acha-lo a venda aqui no Brasil.

Intel Pentium Pro - Usa o soquete 8 e exige uma placa mãe especifica. Apresenta o cache L2 de 256 kB embutido no cartucho do processador rodando na mesma velocidade deste, ao contrário do Pentium e similares, onde o cache L2 funciona na mesma velocidade do barramento da placa mãe, ou seja, apenas 66 MHz.

O Pentium Pro apresenta uma arquitetura otimizada para rodar aplicativos exclusivos em 32 bits como o Windows NT. Rodando o Windows 95, ou sistemas 16 bits como o DOS ou o Windows 3.x apresenta uma performance pouco superior e até mesmo inferior em alguns casos a um Pentium clássico do mesmo clock. É um processador projetado para servidores de rede, apesar de com o lançamento do Pentium 2 ter se tornado quase obsoleto. Ela é baseado em um núcleo RISC o que garante uma maior velocidade. Executa 3 instruções contra duas do Pentium Comum por ciclo de clock mas não é compatível com as instruções MMX.

Usando o Business Winstone para medir a sua performance, obtemos os seguintes resultados:

Processador	Performance rodando o Windows95	Performance rodando o Windows NT 4.0
Pentium 200 MHz MMX	50.2	64.3
Pentium Pro 200 MHz	52.4	71.2

Para uso doméstico não faria muito sentido o uso de um Pentium Pro, porém num servidor de rede o cache L2 funcionando na mesma velocidade do processador faz muita difereça. Tanto que mesmo com o surgimento do Pentium II, onde o cache L2 apesar de ser de 512 kB funciona a apenas metade da velocidade do processador, muitos ainda preferem continuar usando o Pentim Pro, pois além do cache este oferece recursos interessantes para uma máquina servidora como a possibilidade de usar até quatro processadores em paralelo (o Pentium II é limitado a dois processadores).

Intel Pentium II - Uma verdadeira revolução lançada pela Intel, esse processador utiliza um novo tipo de encapsulamento ao contrário dos Pentium’s e concorrentes. Utiliza um novo tipo de soquete, chamado de Slot One . O que exige uma placa mãe específica para ele. Não deixa de ser uma política predatória da Intel, pois como o Slot One foi criado e patenteado pela Intel os outros fabricantes terão que pagar para usar essa tecnologia nos seus processadores.

O Pentium 2 apresenta 32 kB de cache L1 e 512 kB de cache L2 embutido no cartucho do processador, que ao contrário do L2 tradicional que fica na placa mãe, trabalhando na velocidade desta, o cache L2 do P-2 trabalha na metade da velocidade do processador que melhora e muito o desempenho deste, pois no caso de um P-2 de 266 MHz por exemplo, o L2 funciona a 133 MHz, ou seja, o dobro do barramento de 66 MHz utilizado pela maioria dos outros processadores. Incorpora também as instruções MMX, executando 3 por ciclo de clock. Apresenta também muitas características encontradas nos processadores Pentium-Pro tornando-o extremamente rápido em ambientes 32 bits, proporcionado pelo Windows NT por exemplo, porem não perdendo performance em aplicativos 16 bits ou híbridos como ocorre no Pentium-Pro. Utiliza velocidade de barramento de 66 MHz.

Ao contrário do que poderia se pensar, rodando o Windows 95 ele não apresenta um desempenho muito superior a um MMX do mesmo clock, cerca de 20 ou 30% superior apenas, proporcionado em sua maioria pelo cache mais rápido. Porém rodando o Windows NT sua performance torna-se muito superior devido às mudanças na arquitetura.

Intel Celeron - É um Pentium 2 de baixo custo, que não inclui o cache L2 que é extremamente caro. Apresenta uma performance cerca de 30% inferior a um P-2 do mesmo clock, sendo mais lento até mesmo que um MMX do mesmo clock. Para se ter uma idéia, um Celerom de 266 MHz, perde para um 233 MMX.

A ausência do cache L2 porém acaba sendo o maior motivo para se comprar um Celeron, pois é justamente o Cache L2 que praticamente inviabiliza o overclock no P-II, como o Celeron não tem esse problema, pode-se facilmente rodar um Celerom 266 a 400 ou até mesmo 448 MHz numa placa mãe com o chip-set BX (como a ABIT BX-6 por exemplo) que permite bus clock de 100 e 112 MHz.

Intel Celeron "Mendocino" - Idêntico ao Celeron, se diferencia apenas pela presença do cache L2, de 128 kB, rodando na velocidade do processador. Apesar de o cache ser o motivo da dificuldade do overclock nos Pentium II, isso não acontece neste processador, sendo possível um "Celeron 300A" chegar facilmente a 450MHz (4,5 x 100 MHz). O "Celeron 333" tem possibilidade de overclock menor, pois com seu multiplicador travado em 5x, a opção seria 500 MHz velocidade somente alcançada com uma ótima ventilação do gabinete, boas memórias, e com um pouco de sorte.

Obs: todos os Celerons "300A" Retail (ou In-A-Box, ou até mesmo Boxed) testados pelos frequentadores newsgroup do chegaram a 450 MHz. A 504 (4.5 x 112), somente com uma boa ventilação, e componentes de boa qualidade. Em se tratando de processadores OEM, a "maioria" chega aos 450 MHz, mas não todos.

Pentium Xeon - Lê-se "Zíon", este é a nova arma da Intel. Recentemente lançado, este processador utiliza o "slot two" sendo nescessária uma placa mãe específica. Possui versões com velocidade a partir de 400 MHz com bus de 100MHz. Como no Pentium Pro, o cache L2 funciona na mesma velocidade do processador, sendo esta a grande vantagem do Xeon. Devido ao alto preço, seria uma insensatez querer comprar um Xeon para uso doméstico, mas para servidores de alto desempenho ele é simplesmente perfeito: Além do cache L2 que opera na mesma velocidade do processador, podendo ser de 512 kB, 1 MB ou 2 MB, numa placa mãe compatível, pode-se usar até 8 processadores, criando um sistema multiprocessado de incrível desempenho a um custo relativamente baixo.

IDT Winchip 2-3D - Uma alternativa de baixo custo e performance razoável para quem tem uma antiga placa Socket 7, o Winchip provavelmente será muito difícil de ser encontrado em terras brasileiras. Possui características semelhantes às CPU's da Cyrix, com a adição das instruções 3D-Now! licensiadas da AMD.

AMD K6-3 - O mais novo chip da AMD vem pra concorrer com o novo lançamento da Intel, o Pentium III. Ao contrário do que possa-se pensar, não há muito de novo nesse chip, a não ser uma característica interessante: 256 kB de cache L2, rodando na velocidade do processador. Juntando-se aos 64 kB de cache L1, e ao cache da placa-mãe que passa a trabalhar como um cache L3, tem-se um processador com muito desempenho para aplicações Office. O processador utiliza o mesmo socket 7 do K6-2, K6 e Pentium, portanto é uma boa pedida para quem quer fazer um upgrade, mas não quer trocar o computador inteiro. Possui também as instruções 3D-Now! já conhecidas do K6-2.

Pentium III - O grande lançamento da Intel, coberto por uma grande campanha publicitária, acaba por decepcionar um pouco quando olhado mais de perto. O Pentium III que acaba de ser lançado nada mais é do que um Pentium II, com 70 novas instruções que eram conhecidas como KNI (Katmai New Instructions), mas a Intel preferiu chamar de SSE (Streaming SIMD Extensions). SIMD significa "Single Instruction Multiple Data", e quer dizer que uma única instrução enviada ao processador pode modificar vários conjuntos de bits, e não apenas um. Não é um processo revolucionário, já que as instruções 3D-Now! do K6-2 e K6-3 são SIMD também. Não é preciso dizer que para os programas serem beneficiados por essas novas instruções, eles terão que ser reescritos: por isso, para os programas atuais, a única vantagem que o Pentium III tem sobre o II é a maior velocidade. A grande novidade poderá vir na forma de uma nova série do Pentium III, denominada por enquanto "Coppermine": 256 kB de cache L2 funcionando na velocidade do processador, e 64 kB de cache L1. Há também uma versão "Xeon" da família Pentium III, equivalente à família "Xeon" anterior.

AMD Athlon - A AMD finalmente resolveu virar o jogo no mercado de processadores da família x86: sua mais nova arma traz uma série de novidades, entre elas o novo bus EV6 herdado da arquitetura Alpha (agora da Compaq), que permite funcionamento assíncrono entre os diversos componentes conectados ao bus (assim pode-se ter a memória rodando a uma velocidade maior que o o FSB, por exemplo). Além disso, melhoras nas instruções 3D Now!, e finalmente o que se esperava da AMD: uma FPU rápida, composta por três unidades de FPU que podem executar o dobro de instruções por ciclo de clock que a FPU dos chips Intel. Inicialmente com velocidades que variam de 550 MHz a 650 MHz, e com novas versões já saindo, o Athlon supera em até 30% um Pentium III de mesma velocidade.

Bhagavata, Leonel Viotti e Marcelo Vanzin

Hard&Cia - 2001
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