O microprocessador é um dispositivo de computação completo, fabricado num só chip. O primeiro microprocessador a ser fabricado foi o Intel 4004 e foi apresentado em 1971. O 4004 não era muito potente, pois executava simplesmente adições e subtracções, e somente a 4 bits de cada vez. Mas, contrariamente aos anteriores, ele era construído num só chip. O 4004 foi usado num dos primeiros calculadores electrónicos que foi construído.
O primeiro microprocessador que foi utilizado num computador pessoal foi o Intel 8080, um processador completo de 8 bits, apresentado em 1971. O primeiro processador que verdadeiramente provocou ondas foi o Intel 8088, dado que incorporou o primeiro IBM Personal Computer. Seguidamente ainda, a Intel desenvolveu o 80286, o 80386, o 804386 e por ai fora, como vamos ver mais à frente.
Paralelamente à Intel, também outras marcas desenvolveram os seus processadores, como, por exemplo, a Motorola, que em 1974 apresentou o 6800, um processador de 8 bits e com 4.000 transístores. O chip era fabricado segundo a tecnologia NMOS de 6 mícron e necessitava de uma alimentação de somente 5 volts.
Ainda em 1974 apareceu o RCA 1802, capaz de trabalhar a uma velocidade impressionante de 6,4 MHz, tendo um desenho de 8 bits com um endereçamento de 16 bits. Era fabricado com tecnologia CMOS e continha registos de 16 bits que podiam ser acedidos com 32 registos de 8 bits.
Em 1975, Faggin e Shima desenvolveram o zilog z80. Este processador era considerado um grande avanço sobre o 8080, trabalhava a 2.5MHz e continha 8.500 transístores.
A velocidade foi passada para 4MHz quando apareceu o X80A que era capaz de endereçar directamente 64KB de espaço de memória.
O primeiro sistema operativo standard para microprocessadores foi incorporado no processador Z80que passou a ser utilizado em muitos sistemas operativos pioneiros tais como, o Osborne, o Kaypro entre outros.
Voltando à intel, em 1978, foi apresentado o intel 8086.
Foi com este que apareceu o conjunto de instruções x86, que ainda hoje subjuga o desenvolvimento dos processadores, devido à necessidade de msnter uma compatibilização dos processadores actuais com software menos actual.
Este processador já tinha registos de 16bits, um barramento de dados tambem de 16bits, um barramento de dados de 16bit.
Outra das suas caracteristicas era ter um barramento de endereços de 20bits, o que permitia um endereçamento de memória até 1MB.
Em 1979, novamente a intel apresentou o 808, baseado no 8086. Era um processador de 16bits, mas tinha um barramento de dados de somente 8bits, e manteve os 20bits no barramento de endereços, tal como o 8086. Este processador trabalhava a 4.77MHz.
Ainda em 1979, a Motorola apresentou o 68000, um processadpr de 16 bits, que incluia um set de instruçoes de 32 bits. O 68000 tinha, no entanto, um barramento de endereços de 24 bits e um barramento de dados de 16 bits. Foi a plataforma usada em alguns dos primeiros sistemas de UNIX e foi usado pela Apple primeiro no Lisa e posteriormente no Macintosh. No seu interior podíamos encontrar 68.000 transístores.
O avanço seguinte mais significativo nos microprocessadores veio em 1982 com o aparecimento do Intel 80286, a 16bit. O i286, como ficou conhecido, permitia 1GB de memória virtual endereçável e tinha 130.000 transístores. Trabalhava a velocidades entre os 8 MHz e os 12MHz, e aumentava em seis vezes a potência do 8086. Endereçava até 16 MB de memória física, continha um barramento de endereços de 24 bits e um de dados de16 bits.
Em 1985, a Intel lançou outro dos seus trunfos, o 80386, ou i386 como ficou conhecido. Este chip permitiu a transição para a era moderna do computador pessoal. Não devemos esquecer que ainda existem muitos computadores a trabalhar com o i386. O processador trabalha a velocidades entre os 16 MHz e os 25 MHz no 386X e 20MHz a 40MHz no 386DX. Tem um desenho de 32 bits com 275.000 transístores. Foi o primeiro processador da Intel a ter ambos os barramentos, dados e endereços de 32 bits. Tem 4GB de espaço de endereçamento e foi o primeiro da família Intel a suportar endereçamento linear.
Em 1986, o projecto Stanford MIPS produziu o primeiro processador RISC comercial, o R2000. MIPS é uma abreviatura de Microprocessador Without Interlocked Pipeline Stages.
A Sun apresentou em 1987 o primeiro microprocessador SPARC, que trabalhava a 36 MHz e foi desenhado para correr aplicações de 32 bits.
Em 1989, novamente a Intel lançou o 486. Era um aperfeiçoamento do desenho do 386. Continha 1,2 milhões de transístores, um processador aritmético interno e incluía também uma memória cache interna de 8 KB. De notar que foi o primeiro processador a ter uma cache de nível 1. As frequências de relógio variam entre os 16MHz e os 100 MHz.
Em 1993, a Intel lança o Pentium, o primeiro chip a incorporar uma arquitectura superescalar, na qual o seu desenho de pipeline duplo permitia a execução de duas instruções simultâneas. O Pentium tem uma barramento de dados de 64 bits, assim como uma cache nível 1 de 16 KB. Este chip incorpora qualquer coisa como 3,1 milhões de transístores e é capaz de atingir uma frequência de relógio de 200MHz.
Também em 1993, a IBM e a Motorola, em conjunto apresentam o Power PC601, um processador que trouxe a arquitectura RISC para o vulgar PC. Este processador e os seus sucessores foram adoptados pela Apple para a sua gama Power Macintosh. Este processador trabalha a uma velocidade que vai desde os 50 MHz aos 120 MHz e contém no seu interior 2,8 milhões de transístores.
Em 1995, o Pentium Pro da Intel foi apresentado ao mundo. O processador foi optimizado para aplicações de 32 bits, a correr em sistemas operativos de 32 bits. É um processador de arquitectura superescalar, capaz de executar até três instruções simultâneas. Em relação aos seus antecessores, tem uma novidade que é o facto de ter no seu interior uma memória cache de nível 2, com a capacidade de 256 KB ou 512 KB. No seu núcleo, o CPU tem qualquer coisa como 5,5 milhões de transístores, as frequências de trabalho sãoo 60MHz, 66 MHz, 75 MHz, 90 MHz, 150 MHz, 166 MHz, 180 MHz ou 200 MHz e contém um barramento de 36 bits.
Em 1990, a Cyrix introduziu a família de processadores 6x86, com as denominações PR120+, PR133+, PR166+, e PR200+, o que já permite adivinhar as suas frequências de trabalho. Os 6x86 contêm uma cache primária de 16KB e uma unidade de vírgula flutuante, ou coprocessador aritmético, de 80 bits. Os processadores são superplined e superescalares, contêm também um barramento de dados de 64 bits, assim como um barramento de endereços de 32 bits. A família 6x86 foi optimizada para aplicações de 16 e 32 bits.
Em 1997, a Intel apresentou um outro trunfo, um processador Pentium com tecnologia MMX. Este chip tem no seu microcódigo 57 novas instruções, desenhadas especificamente para manipular e processar eficientemente vídeo, áudio e dados gráficos. Neste chip, a cache nível 1 passou também de 16 KB para 32KB, além de algumas alterações no seu desenho interno. As suas frequências de funcionamento eram de 166 MHz, 200 MHz e 233 MHz.
Em Abril de 1997, a AMD anuncia o AMD-K6/PR-233. Este chip tem uma cache primária de 64 KB e 3,3 milhões de transístores. Baseia-se numa microarquitectura superescalar RISC86 e inclui suporte para a tecnologia MMXda Intel. Este chip foi desenvolvido inicialmente pela NexGen e adquirido pela AMD na Primavera de 1996.
Também em 1997, a Intel lançou o Pentium II. Inicialmente baptizado Klamath, começou por trabalhar a 233 MHz e tinha uma cache nível 2 de 256 KB ou 512 KB. Incorporava tecnologia MMX, além de outras inovações tecnológicas, tais como a Dynamic Execution, a arquitectura DIB (Dual Independent Bus) e o Intelligent Input/Output. As suas velocidades de trabalho são 233 MHz, 266 MHz, 300 MHz, 333 MHz, 350 MHz, 400 MHz e 450 MHz.
Em 1998 foi o lançamento do Pentium II Xeon, pensado para os servidores de média e alta gama, assim como para estações de trabalho. Apesar de manter a compatibilidade com os seus antecessores, ele trouxe algumas novidades. Foi lançado somente em duas versões, 400 MHz e 450 MHz.
Ainda em 1998, a Intel lançou um CPU que seria a partir desse momento o processador de gama baixa: o Celeron, inicialmente a trabalhar a 266 MHz e 300 MHz e sem cache nível 2. Algum tempo depois, cerca de quatro meses, a Intel apercebeu-se da asneira e lançou o Celeron A. A diferença básica era o facto de a versão A já ter uma cache nível 2, embora somente 128 KB. Esta versão começou com 300 MHz e acabou em 533 MHz. Enquanto o Celeron inicial tinha 7,5 milhões de transístores, na versão A passou a 19 milhões. O Celeron mantém as mesmas características do Pentium II, exceptuando a cache nível 2, é claro.
Em Fevereiro de 1999, apareceu o Pentium III, ou Katmai, que oferece um desempenho excelente para qualquer tipo de software e é totalmente compatível com todo o tipo de software baseado na arquitectura Intel. Tem no seu interior qualquer coisa como 9,5 milhões de transístores e velocidades entre os 400 MHz e os 600MHz.
Em Março do mesmo ano, a Intel lançou o Pentium III na sua versão musculada, isto é, o PIII Xeon, tendo no seu interior 9,5 milhões de transístores, com velocidades de 500 MHz e 550 MHz, e algumas diferenças substanciais em relação ao seu predecessor, o PIII, diferenças essas analisadas posteriormente.
Também em 1999, a AMD lança o K6®- III a 450 MHz, com a tecnologia 3Dnow e com o desenho TriLevel Cache, o que maximiza a performance dos PC através de uma cache interna nível 1 de 64 KB e uma cahe também interna nível 2 de 256 KB de alta velocidade, além de um barramento a 100 KHz para uma terceira cache opcional externa, o que permite ter uma capacidade de cache total até 2.368 KB.
Em Outubro de 1999, novamente a Intel lança o Pentium III E, com 28,1 milhões de transístores e velocidades entre os 600 MHz e 1,26 GHz. A partir desta versão, a Intel introduziu algumas diferenças no PIII e uma delas tem a ver com o aspecto físico do mesmo, tendo abandonado o cartridge SECC e voltado ao aspecto CHIP com o socket 370. Outra diferença é o facto de a cache ter passado de 512 KB a 256 KB.
Em Janeiro de 2000, apareceu a versão PIII EB, com barramento a 133 MHz e as mesmas características da versão E.
Em Fevereiro de 2000, a AMD lançou o K6®-2 a 500 MHz, 533 MHz e tecnologia 3DNow.
Em Março de 2000, a Intel lança uma nova versão do seu processador de entrada, o Celeron II. Mantém as mesmas características dos anteriores, mas desta vez vem com uma cache nível 2 de 512KB, tem 28,1 milhões de transístores e velocidades entre os 500 MHz e os 766 MHz.
Em Novembro de 2000, aparece o Pentium 4, tendo abandonado a arquitectura P6, que vinha a utilizar desde o Pentium Pro, e utilizando a nova arquitectura NetBurst. A Intel oferece um processador com 42 milhões de transístores no seu interior, 1,4 GHz de velocidade, cache nível 1 de 64 KB e cache nível 2 de 256 KB.
Em Janeiro de 2001, a AMDlança o Duron com 800 MHz, 850 MHz e 900 MHz, barramento de alta velocidade, um aarquitectura de cache sofisticada e FPU superescalar com tecnologia 3Dnow.
Como se não bastasse ainda, a AMD lança o Athlon, com velocidades entre os 900 MHz e 1,13 GHz. É um processador pensado para estações de trabalho de grande desenpenho.
Vejamos agora os CPU numa divisão de gerações (fig. 3.1)
FIGURA 3.1 – As gerações de processadores
Os computadores são desenhados à volta de diferentes gerações de CPU e na tabela 3.1 podemos ver um outro modo de dividir os CPU por geração, assim como o número de transístores que os compõem. Pode-se ver um nítido domínio da Intel, mas nas últimas gerações estão a mudar ligeiramente.
|
Gerações
|
CPU |
Ano |
Nº de Transístores |
| 1ª Geração | 8086 e 8088 | 1978-81 | 29.00 |
| 2ª Geração | 80286 | 1984 | 134.000 |
| 3ª Geração | 80386DX e 80386SX | 1987-88 | 275.000 |
| 4ª Geração | 80486DX, 80486SX 80486DX2 e 80486DX4 | 1990-92 | 1.200.000 |
| 5ª Geração | Pentium, Cyrix 6x86, AMD K5, IDT Winchip C6 | 1993-95 1996 1997 | 3.100.000 ………. 3.500.000 |
| 5ª Geração melhorada | Pentium MMX IBM/Cyrix 6x86MX IDT Wincip2 3D | 1997 1997 1998 | 4.500.000 6.000.000 6.000.000 |
| 6ª Geração | Pentium Pro AMD K6 Pentium II AMD K6-2 | 1995 1997 1997 1998 | 5.500.000 8.800.000 7.500.000 9.300.000 |
| 6ª Geração Melhorada | Pentium II portátil Celeron portátil Pentium III AMD K6-3 Pentium III CuMine | 1999 | 27.400.00 18.900.000 9.300.00 ? 28.000.000 |
| 7ª Geração | AMD Athlon AMD Athlon Thunderbird Pentium 4 | 1999 2000 | 22.000.000 37.000.000 42.000.000 |
Tabela 3.1 – As gerações de processadores
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