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50 ANOS dos Microprocessadores! Conheça a história até aqui

Os dispositivos se tornaram tão integrados em nossa vida diária, e em 50 anos acontece muita coisa
Por Saori Almeida 15/11/2021 13:05 | atualizado 22/11/2021 09:25 Comentários Reportar erro

[ARTIGO EM DESENVOLVIMENTO. AINDA IREMOS ADICIONAR MAIS CONTEÚDO A ESSA PUBLICAÇÃO]


Microprocessadores, também conhecidos como Unidade Central de Processamento (CPU, na sigla em inglês), são o cérebro de todos os computadores e muitos dispositivos domésticos e eletrônicos. Na vida urbana, já é difícil estar em um ambiente sem algum aparelho eletrônico comandado por esses componentes. Assim como o micro-ondas ou o telefone, os dispositivos com microprocessadores se tornaram tão integrados em nossa vida diária, que não podemos imaginar nossa vida sem eles. Mas a pergunta de hoje é se os microprocessadores são uma tecnologia recente ou nem tanto, pois eles estão comemorando seu aniversário de 50 anos - e em 50 anos acontece muita coisa no mundo da tecnologia.

P.s entramos em contato com as assessorias da Intel e AMD no processo para conseguir material oficial. 


Intel

O primeiro processador

O primeiro microprocessador do mundo foi o Intel 4004. Ele foi lançado em 15 de novembro de 1971 e não era muito poderoso, principalmente comparado com o que temos hoje. Seu trabalho fundamental era realizar operações matemáticas simples em uma calculadora japonesa chamada “Busicom 141-PF” - mas era muito bom nisso. Os planos originais citam 12 processadores sob medida, mas os funcionários da Intel "Ted" Hoff, Stan Mazor e Federico Faggin adaptaram o projeto para um conjunto de apenas 4 processadores, incluindo a CPU 4004.  O Intel 4004 (i4004), uma CPU de 4 bits, 2.300 transistors e velocidade de clock que ultrapassava os 100 KHz, foi o primeiro microprocessador em um único chip, bem como o primeiro disponível comercialmente. O objetivo era reunir em um microprocessador todos os elementos necessários para criar um computador, com exceção dos dispositivos de entrada e saída. 

Hoje, um conjunto de microprocessadores pode executar operações extremamente sofisticadas em áreas como meteorologia, aviação, física nuclear e engenharia - esse é o tamanho da mudança em 50 anos.

"Em 1970 ficou claro que os microprocessadores mudariam a forma como desenvolvemos sistemas, de hardware para software. Mas a velocidade com que os microprocessadores se desenvolveram ao longo do tempo e foram adotados por todo o setor foi realmente surpreendente" - Federico Faggin, antigo engenheiro da Intel responsável por desenhar e produzir o Intel 4004 com Tedd Hoff e Stan Mazor.

"Em 1970 ficou claro que os microprocessadores mudariam a forma como desenvolvemos sistemas, de hardware para software. Mas a velocidade com que os microprocessadores se desenvolveram ao longo do tempo e foram adotados por todo o setor foi realmente surpreendente" - Federico Faggin, antigo engenheiro da Intel responsável por desenhar e produzir o Intel 4004 com Tedd Hoff e Stan Mazor.

A fabricação de uma CPU é um processo altamente complexo que envolve centenas de etapas em “salas limpas”. Essas salas limpas ou plantas de manufatura, de acordo com a própria Intel, contém ar 1.000 vezes mais limpo do que o da sala de operação de um hospital, e a construção disso  custa cerca de US$ 5 bilhões (dados de 2011).

Nós do Adrenaline fomos conhecer um pouco dessa história em 2017, quando o Adrenaline On The Road entrou no Museu da Intel, que conta boa parte dos momentos mais importantes dessa história até hoje. Confira o vídeo abaixo:

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Lei de Moore

Os microprocessadores da Intel, até certo ponto da história, seguiram a referência do que foi chamado de Lei de Moore. O Co-fundador da empresa, Gordon Moore, fez uma "previsão do futuro" em 1965, dizendo que a cada dois anos o número de transistores em um chip dobraria. Essa previsão era um dos pilares que orientavam as metas de evolução dos processadores da Intel - até que a Lei começou a desafiar os limite do silício.

"A experiência com silício e os investimentos da Intel em P&D apoiam esses avanços únicos conseguidos pela Intel desde a criação do seu primeiro microprocessador, em 1971, o que nos permitiu dar continuidade à Lei de Moore no futuro e oferecer recursos mais emocionantes nas tecnologias da Intel." - Trecho de publicação divulgada pela Intel em novembro de 2011.

"A experiência com silício e os investimentos da Intel em P&D apoiam esses avanços únicos conseguidos pela Intel desde a criação do seu primeiro microprocessador, em 1971, o que nos permitiu dar continuidade à Lei de Moore no futuro e oferecer recursos mais emocionantes nas tecnologias da Intel." - Trecho de publicação divulgada pela Intel em novembro de 2011.

Em 1972, a Intel anunciou uma versão melhorada do seu processador 4004. Tratava-se do 8008 e a sua principal vantagem frente a outros modelos foi poder incluir mais memória e processar 8 bits. A velocidade do seu clock ultrapassava os 740 KHz.

Dois anos e pouco depois, a Intel lançou o tão esperado primeiro computador pessoal, Altair, com o microprocessador Intel 8080. Sua velocidade de clock ultrapassava os 2 MHz, o que multiplicava por 10 o rendimento do seu CPU anterior.

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No início de 1982, a Intel lançava os primeiros 80286, mas conhecidos como os famosos processadores 286. Eles possuíam velocidade entre 6 e 25 MHz e um design muito mais próximo ao dos atuais microprocessadores.
O 286 foi o primeiro microprocessador usado para criar computadores clones em massa. Em 16 de outubro de 1985, a Intel apresentou o i80386, o 386, com arquitetura x86. 

Já em 1989, surgia o Intel 80486DX, o 486, novamente com a tecnologia de 32 bits. Sua principal novidade foi a incorporação do cache de nível 1 (L1) no próprio chip, o que acelerava enormemente a transferência de dados desse cache ao processador. O i486 alcançou velocidades entre 16 e 100 MHz e, como "a moda do 486 pegou", a Intel até tentou patentear o "nome", mas como não deu para patentear o que era, na verdade, um número, teve uma mudança drástica de nomenclatura. Foi aí que surgiu o primeiro Pentium, em 1992.

Os Pentium da época partiam de uma velocidade inicial de 60 MHz até 200 MHz, algo que ninguém havia sido capaz de prever uns anos antes. Em paralelo, o processador Pentium Pro deu um novo ar para os servidores de rede e estações de trabalho.

Em 1998, aparece o primeiro processador Xeon, com o nome Pentium II Xeon, que utilizava tanto o chipset 440GX quanto o 450NX. E, passadas algumas gerações Pentium, em 2000 chegou o Pentium 4 com um design completamente diferente.

Em 2005, a Intel lançou o primeiro processador multicore do mercado: o Pentium D. Foi o começo da tecnologia Dual-Core em microprocessadores, que um ano depois levou ao desenvolvimento do processador Intel Core 2 Duo. Seu processo de fabricação de 65nm permitiu que se chegasse a dispor de até 290 milhões de transistores.

Em 2006 a Intel anunciou uma nova geração: o Dual-Core Intel Itanium 2, com tecnologia de núcleo duplo. Esse novo processador oferecia uma melhoria de 80% no desempenho por watt e era 60% mais rápido que a concorrência. Além disso, a nova geração oferecia mais do que o dobro do desempenho da geração anterior de servidores baseados no processador Intel Xeon, sendo capaz de executar aplicativos de 32 e 64 bits.

Os avanços na tecnologia multicore continuaram seu curso e os processadores de quatro núcleos Intel Core 2 Quad fizeram sua aparição em 2007.

Em 2008 a Intel anunciou a chegada do Intel Atom, nome de uma linha anteriormente chamada de Silverthorne / Diamondville, e em 2010 os modelos Core i3, i5 e i7 de quatro núcleos apareceram, começando o caminho de gerações de processadores de entrada/intermediários/high-end que conhecemos hoje. 

Os Intel Core i9 foram introduzidos na sétima geração, ocupando o lugar de topo de linha na família Core a partir de 2017.O primeiro Core i9 foi o processador Core i9 7900X, parte da Intel Core X-Series. Mas, em 2018, cresceu para usar o formato de processador padrão da empresa. O primeiro produto dessa nova fase foi o Core i9 9900K.

"Em 2021, o microprocessador faz parte da maioria dos aspectos da vida diária de pessoas do mundo todo. Notebooks. Smartphones. Computadores para jogos. Dispositivos inteligentes conectados. Graças à tecnologia de microprocessadores, que surgiu com a chegada do Intel 4004, permanecemos conectados aos nossos amigos, familiares e colegas de trabalho durante a pandemia, derrubamos barreiras geográficas e ainda encontramos opções de lazer." - Elizabeth Jones, historiadora na Intel Corporation

"Em 2021, o microprocessador faz parte da maioria dos aspectos da vida diária de pessoas do mundo todo. Notebooks. Smartphones. Computadores para jogos. Dispositivos inteligentes conectados. Graças à tecnologia de microprocessadores, que surgiu com a chegada do Intel 4004, permanecemos conectados aos nossos amigos, familiares e colegas de trabalho durante a pandemia, derrubamos barreiras geográficas e ainda encontramos opções de lazer." - Elizabeth Jones, historiadora na Intel Corporation


Soquete X Processadores Intel



AMD

A maior concorrente

Outra das principais empresas que não podemos deixar de citar na história dos microprocessadores é a AMD, maior concorrente da Intel nesse mercado. Seu primeiro processador  foi o o AMD 8086 , que era idêntico ao modelo da Intel, com clock modesto de até 10 MHz.  A AMD começou produzindo clones dos processadores Intel, mas mais baratos. Também devemos citar o “5×86”, um 486 de 133 MHz que prometia desempenho similar a um Pentium 133.

Esse foi o primeiro de vários exemplos em que existiu uma diferença gritante entre o desempenho de dois processadores do mesmo clock. 

Depois do 5×68 a AMD lançou o K5 em 1995, um processador tecnicamente superior ao Pentium, mas que era caro e não era capaz de atingir frequências de operação competitivas. Esse foi seu primeiro microprocessador concebido de forma independente, baseado na arquitetura x86 desenvolvido pela Intel , que se tornou o padrão dominante para microprocessadores.. Depois vieram o K6 e o K6-2, este último que fez muito sucesso como opção de baixo custo para upgrade de microprocessadores Pentium e Pentium MMX.

"Esta era do K6-2 foi uma época sombria da informática, não pelo processador em si (que excluindo o desempenho em jogos, tinha um bom custo-benefício), mas pelas placas-mãe baratas que inundaram o mercado. Aproveitando o preço acessível do processador, os fabricantes passaram a desenvolver placas cada vez mais baratas (e de qualidade cada vez pior) para vender mais, oferecendo PCs de baixo custo." - Trecho de publicação do hardware.com.br 

"Esta era do K6-2 foi uma época sombria da informática, não pelo processador em si (que excluindo o desempenho em jogos, tinha um bom custo-benefício), mas pelas placas-mãe baratas que inundaram o mercado. Aproveitando o preço acessível do processador, os fabricantes passaram a desenvolver placas cada vez mais baratas (e de qualidade cada vez pior) para vender mais, oferecendo PCs de baixo custo." - Trecho de publicação do hardware.com.br 

 Na época, o Athlon foi o processador mais rápido do mercado usando a tecnologia x86

Após esse período difícil, a AMD lançou sua arquitetura de maior sucesso até então em 1999: o Athlon, seu processador de sétima geração descontinuado em 2005. Este era um microprocessador com formato similar ao Pentium II, mas incompatível com as placas-mãe para eles. Depois veio o Athlon Thunderbird, que passou a usar o formato de soquete utilizado até hoje pela AMD.

 

Para competir com o Intel Celeron, a AMD lançou o Duron - idêntico ao Athlon, mas com menos cache. O Atlhon descontinuado foi sucedido pelo Sempron, que era um microprocessador Duron com mais cache e com frequências mais altas.

Pelos anos 2000, surgiu o Athlon 64, processador de 64 bits, que foi topo de linha da AMD e continuou sendo compatível com os programas de 32 bits.  Ele deu origem ao Athlon X2, o primeiro processador dual-core da AMD.

Com os avanços da Intel com o Core 2 Duo, a AMD "mexeu seus pauzinhos" e em 2007 e lançou o Phenom, primeiro processador quad-core doméstico da AMD com arquitetura atualizada e chache L3 compartilhado. Novo nome para os CPUs high-end da marca, esse microprocessador teve várias variantes, incluindo modelos com parte do cache e núcleos desativados. "Elas surgiram da necessidade de maximizar o volume de produção, transformando os processadores com defeitos localizados em versões de baixo custo."

Versões iniciais do Phenom foram produzidas usando uma técnica de 65 nanômetros. Em 2009 a AMD migrou suas fábricas para a técnica de 45 nm, dando vida ao Phenom II. A nova técnica de fabricação deu origem também a duas novas séries de processadores de baixo custo, o Athlon II X2 e o Athlon II X4,

A partir de 2010 , a AMD tinha uma quota de 12,1 por cento do mercado global de microprocessadores , em comparação com 80,6 por cento da Intel 

Temos hoje a família de processadores AMD Ryzen, inaugurada com o soquete AM4 (para desktops) e SP3R1/R2, para servidores. Estes CPUs são comumente denominados como "APU", que combinam CPU com o chip gráfico.

A primeira geração da série Ryzen utiliza chips com litografia de 14nm, seguida de 12nm na segunda geração e na terceira, um conjunto de chips de 7nm e 14nm. A 3º geração foi lançada com o conceito de "chiplets", que são um conjunto de 2 ou mais chips no mesmo encapsulamento, semelhante ao utilizado nos soquetes 1366 e 1156 da Intel, o que permite que o fabricante possa criar uma grande variedade de modelos de processadores com especificações diferentes, sem a necessidade de reprojetar um chip completamente.

E a série de processadores (nem tão micro assim)  AMD Threadripper, voltada ao mercado de servidores de alto desempenho, também utiliza o conceito de chiplets. Além disso, ela é a primeira série que compartilha 2 ou 4 conjuntos de chips de 8 núcleos - sua segunda geração já contém até 9 chips no mesmo encapsulamento.  


Soquete X Processador AMD



ARM

Por fim, não podemos deixar de falar dessa arquitetura que vem ganhando cada vez mais espaço no mercado de microprocessadores de forma muito abrangente: a arquitetura e CPUs ARM. Em 2017, já existiam 95 bilhões de chips ARM produzidos e utilizados desde o setor de smartphones até supercomputadores. Segundo a empresa, as tecnologias ARM atingem cerca de 80% da população mundial.

Operação de hardware do ARM-1

A ARM licencia suas arquiteturas para seus parceiros comerciais. Sua história começou em 1980, com a criação de uma nova arquitetura para o microcomputador BBC Computer Literacy Project. Esse foi o ponta pé para a criação de um novo processador comercial, influenciado  pelo conceito de arquitetura RISC desenvolvido em Berkley. 

Disso nasceu o processador Acorn RISC Machine (ARM) ARM-1, que começou a ser comercializado em 1985 e possuía cerca de 25 mil transistores.

Ainda em 1985, a Acorn lançou o ARM-2, apresentando mais funcionalidades e maior desempenho para o mesmo tamanho do die. Em 1989, o ARM3 chegou com melhoras significativas e operação em 25 MHz.

O ponto aqui é que todos os microprocessadores eram fabricados pela VLSI Technology, que tinha licença para comercializar os chips. Dessa forma, outras empresas também começaram a usar chips ARM em sistemas embarcados.

De modo geral, o ARM sempre apresentou modelos com alta velocidade, die pequeno e baixo consumo.

Devido ao sucesso do Acorn Archimedes, computador que utilizava ARM desde 1987, e do crescente interesse por microprocessadores RISC, a Apple Computers requisitou a Acorn para desenvolver um processador para o projeto do Apple Newton. Disso nasceu a parceria entre a Apple, VLSI e Acord e, consequentemente, a empresa ARM Ltd.

O projeto de grande sucesso desde a junção das empresas aconteceu em 1994: o lançamento do ARM7. Nesse período, estava acontecendo grandes mudanças no mercado de dispositivos mobile, e o ARM7 foi utilizado em larga escala, principalmente no celular com tecnologia GSM chamado Nokia6110, e se tornou uma referência.

"O crescimento constante e o ARM9 se tornaram o novo ARM7, que se tornou o ARM9E e depois o ARM10. A tecnologia ARM10 e ARM11 realmente inovou em termos de processamento de baixo consumo de energia e alto desempenho. A Arm triplicou seu quadro de funcionários de 400 para 1.300 pessoas em apenas 3 anos! Mas a Arm era uma empresa mais madura e inteligente a essa altura e percebeu que não poderia continuar a subir e seguir a tendência certa de suas ofertas atuais. Eles decidiram diversificar as ofertas para cobrir todas as necessidades do setor." - Trecho de publicação na ARM Community por Ben Walshe.

"O crescimento constante e o ARM9 se tornaram o novo ARM7, que se tornou o ARM9E e depois o ARM10. A tecnologia ARM10 e ARM11 realmente inovou em termos de processamento de baixo consumo de energia e alto desempenho. A Arm triplicou seu quadro de funcionários de 400 para 1.300 pessoas em apenas 3 anos! Mas a Arm era uma empresa mais madura e inteligente a essa altura e percebeu que não poderia continuar a subir e seguir a tendência certa de suas ofertas atuais. Eles decidiram diversificar as ofertas para cobrir todas as necessidades do setor." - Trecho de publicação na ARM Community por Ben Walshe.

A partir dessa reorganização da ARM, surgiu a família Cortex. O Cortex-A continuou com as ofertas atuais, seguindo a tendência de aplicativos móveis que exigiam maior desempenho. O Cortex-R forneceu processadores de alto desempenho para requisitos altamente especializados. E o Cortex-M forneceu núcleos de baixo custo e consumo de energia extremamente baixo para a indústria de microcontroladores.

Em 2008, o mercado de smartphones estava crescendo e, pela demanda por desempenho, surgiu o Cortex-A9 MPCore, um processador multi-core que era mais capaz de lidar com a enorme faixa dinâmica de necessidades dos usuários de smartphones.

Em 2015, a ARM tinha 96% de participação no mercado de telefonia móvel

No ano de 2015 foram fabricados em torno de 14,9 bilhões de dispositivos ARM, enquanto que em 2016 essa marca atingiu 16,7 bilhões! Em 2016 também aconteceu a compra da ARM pela SoftBank.

Um dos marcos mais recentes na história da ARM, que acompanhamos em 2020, foi a quebra de parceria entre a Apple e a Intel no que diz respeito aos microprocessadores dos seus notebooks. A Apple deixou oficialmente de usar CPUs Intel em seus notebooks e desktops para usar seu próprio microprocessador baseado em ARM, o SoC M1.

M1 é um processador de 8 núcleos na litografia de 5 nanômetros com arquitetura de memória unificada - ou seja, a RAM, CPU e GPU são compartilhados, permitindo a redução do consumo de energia, um dos pilares dos produtos ARM, como vimos anteriormente. O foco principal do M1 é a eficiência e essa arquitetura utilizada proporciona um desempenho mais rápido em computadores Mac usando M1.Esse processador também prometeu melhor eficiência energética e 3x desempenho por watt quando comparado com outros chips.


 


[ARTIGO EM DESENVOLVIMENTO. AINDA IREMOS ADICIONAR MAIS CONTEÚDO A ESSA PUBLICAÇÃO]

Fonte: Intel Newsroom, hardware.com.br, Wikipedia, ptcomputador
  • Redator: Saori Almeida

    Saori Almeida

    Saori Almeida é natural do Rio Grande do Sul, técnica em administração formada pelo Centro Tecnológico de Caxias do Sul (CETEC) e estudante de Jornalismo na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Gosta da cultura asiática e nerd no geral e tem interesse crescente por tecnologia e games desde pequena - gosto que se intensifica diariamente na redação.

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