O processador também conhecido como CPU O processador também conhecido como CPU, é peça fundamental dos
computadores. E não estamos falando apenas dos famosos PCs. Celulares, vídeo games, smartphones, tablets: todos esses dispositivos precisam de
processadores para funcionar. Esse componente tão vital é responsável
por carregar e realizar as operações aritméticas e lógicas de que os
programas de computador fazem uso. Portanto, nada funciona sem a famosa
CPU. Levou décadas para que chegar aos modelos atuais de
processadores. Na verdade, demoramos alguns anos para chegar também à
ideia que temos hoje de como uma CPU funciona. Antes, os softwares não
eram compatíveis com todos os modelos de computador, já que eles eram
desenvolvidos especificamente para cada máquina. Isso estava
relacionado ao fato de que cada computador era como uma plataforma
diferente. Muitas vezes, existia incompatibilidade até mesmo entre
modelos de um mesmo fabricante. Por incrível que pareça, isso não
chegava a ser uma barreira preocupante, visto que a produção de software
ainda não era alta e não existiam muitos programas disponíveis.
Precursores da CPU moderna: Anos 40,50 e 60
Os primeiros computadores, anteriores à década de 50, possuíam um
diferencial considerável, se comparados com as máquinas de hoje: eles
não eram capazes de armazenar programas. Alguns deles, como o ENIAC, que
teve seu desenvolvimento iniciado em 1943, tinham inicialmente o plano
de armazenamento de softwares em seu interior. Mas, para agilizar o
lançamento da máquina, essa ideia acabou ficando para trás.Dessa
forma, o ENIAC tinha que ser modificado fisicamente cada vez que uma
tarefa diferente fosse executada. Cabos deveriam ser reposicionados,
chaves ligadas ou desligadas e um novo programa ser carregado. Era dessa
forma que o processamento em si era realizado.
EDVAC instalado no Laboratório de Pesquisas Balísticas dos EUA
Em 1945 a ideia de uma unidade central de processamento capaz de
executar diversas tarefas foi publicada por John Von Neumann Chamado de
EDVAC, o projeto desse computador foi finalizado em 1949. Essa é a
origem dos primeiros modelos “primitivos” de processadores da forma como
os conhecemos. Além disso, o EDVAC e outros computadores, como o Mark
I, da Universidade de Harvard, marcam o início da era dos computadores
modernos, capazes de armazenar programas.Durante a década de 50, a
organização interna dos computadores começou a ser repensada. Esse foi o
momento em que os processadores começaram a ganhar funcionalidades
básicas, como registradores de índices, operandos imediatos e detecção
de operadores inválidos.No início da década de 60, a IBM
desenvolveu uma nova abordagem: planejou uma família de computadores que
poderiam executar o mesmo software, com poder de processamento e preços
diferentes. Com isso, os programas não seriam mais dependentes de
máquina, mas compatíveis entre todos esses modelos.Para colocar
isso em prática, a IBM acabou criando um computador virtual conhecido
como System/360, ou simplesmente S/360. Podemos pensar nesse sistema
como um conjunto de instruções e capacidades que todos os computadores
da família S/360 teriam em comum.
Processadores Modermos
Nos modelos apresentados acima, os processadores ainda não eram
compostos por uma unidade central, mas por módulos interconectados entre
si. Foi só no início da década de 70 que surgiram as CPUs
desenvolvidas totalmente em circuitos integrados e em um único chip de
silício.
Geração Pré-X86
Intel 4004 foi o primeiro microprocessador da históriaO Intel 4004 foi o primeiro microprocessador a ser lançado, em 1971.
Sendo desenvolvido para o uso em calculadoras, essa CPU operava com o
clock máximo de 740 KHz e podia calcular até 92 mil instruções por
segundo, ou seja, cada instrução gastava cerca de 11 microssegundos.Com
o sucesso do 4004, a Intel desenvolveu o processador 8008, em 1972.
Esse era uma CPU de 8 bits, com barramento externo de 14 bits e capaz de
endereçar 16 KB de memória. Seu clock trabalhava na frequência máxima
de 0,8 MHz.Esse modelo foi substituído, em 1974, pelo Intel 8080,
que apesar de ainda ser um processador de 8 bits, podia executar, com
algumas limitações, operações de 16 bits. O 8080 foi desenvolvido,
originalmente, para controlar mísseis guiados. Tinha clock limite de 2
MHz, um valor muito alto para a época, era capaz de realizar centenas de
milhares de operações por segundo e de endereçar até 64 KB de memória.
A família x86 de 16 bits
A arquitetura x86, lançada em meados da década de 70, ainda serve
como base para boa parte dos computadores atuais. O primeiro processador
que aproveitou todo o seu potencial foi o Intel 8086, de 1978. Pela
primeira vez, a velocidade do clock alcançava 5 MHz, utilizando
instruções reais de 16 bits. O nome "x86" veio do fato de que o nome dos
processadores que vieram depois do Intel 8086 também terminavam em
"86".Ainda no mesmo ano, foi lançado o 8088, sucessor que possuía
barramento externo de 8 bits, porém, com registradores de 16 bits e
faixa de endereçamento de 1 MB, como no 8086. Esse foi o chip utilizado
no IBM PC original.
Microprocessador Intel 80286 de 8 MHzNos anos seguintes, a Intel desenvolveu os modelos 80186 e 80188,
criados para serem usados com sistemas embarcados. Em 1982, a
capacidade de processamento chegou ao patamar de 6 e 8 MHz, com o Intel
80286. Posteriormente, as empresas AMD e Harris Corporation conseguiram
romper essa barreira, chegando a 25 MHz.Entram as CPUs de 32 bits (x86-32)Como
o nome sugere, a x86-32 é arquitetura x86 de 32 bits, utilizada até
hoje em muitos computadores. Grosso modo, podemos dizer que, com exceção
de processadores de 64 bits e aqueles de arquitetura ARM, todos os outros existentes ainda hoje são herdeiros das características dessa geração.Os famosos 386 e 486As
CPUs 80386 e 80486, lançadas entre o meio e o fim da década de 80,
trabalhavam com clocks que iam de 33 MHz a 100 MHz, respectivamente. O
80386 permitiu que vários programas utilizassem o processador de forma
cooperativa, através do escalonamento de tarefas. Já o 80486 foi o
primeiro a usar o mecanismo de pipeline, permitindo que mais de uma instrução fossem executadas ao mesmo tempo.
Processador 486 DX, mais rápido se comparado com a versão SXPara o 80486, existiram diversas versões, sendo que cada uma delas
possuía pequenas diferenças entre si. O 486DX, por exemplo, era o top de
linha da época e também a primeira CPU a ter coprocessador matemático.
Já o 486SX era uma versão de baixo custo do 486DX, porém, sem esse
coprocessador, o que resultava em um desempenho menor.
Precursores da CPU moderna: Anos 40,50 e 60
EDVAC instalado no Laboratório de Pesquisas Balísticas dos EUA
Em 1945 a ideia de uma unidade central de processamento capaz de
executar diversas tarefas foi publicada por John Von Neumann Chamado de
EDVAC, o projeto desse computador foi finalizado em 1949. Essa é a
origem dos primeiros modelos “primitivos” de processadores da forma como
os conhecemos. Além disso, o EDVAC e outros computadores, como o Mark
I, da Universidade de Harvard, marcam o início da era dos computadores
modernos, capazes de armazenar programas.Durante a década de 50, a
organização interna dos computadores começou a ser repensada. Esse foi o
momento em que os processadores começaram a ganhar funcionalidades
básicas, como registradores de índices, operandos imediatos e detecção
de operadores inválidos.No início da década de 60, a IBM
desenvolveu uma nova abordagem: planejou uma família de computadores que
poderiam executar o mesmo software, com poder de processamento e preços
diferentes. Com isso, os programas não seriam mais dependentes de
máquina, mas compatíveis entre todos esses modelos.Para colocar
isso em prática, a IBM acabou criando um computador virtual conhecido
como System/360, ou simplesmente S/360. Podemos pensar nesse sistema
como um conjunto de instruções e capacidades que todos os computadores
da família S/360 teriam em comum.
Geração Pré-X86
Intel 4004 foi o primeiro microprocessador da históriaO Intel 4004 foi o primeiro microprocessador a ser lançado, em 1971.
Sendo desenvolvido para o uso em calculadoras, essa CPU operava com o
clock máximo de 740 KHz e podia calcular até 92 mil instruções por
segundo, ou seja, cada instrução gastava cerca de 11 microssegundos.Com
o sucesso do 4004, a Intel desenvolveu o processador 8008, em 1972.
Esse era uma CPU de 8 bits, com barramento externo de 14 bits e capaz de
endereçar 16 KB de memória. Seu clock trabalhava na frequência máxima
de 0,8 MHz.Esse modelo foi substituído, em 1974, pelo Intel 8080,
que apesar de ainda ser um processador de 8 bits, podia executar, com
algumas limitações, operações de 16 bits. O 8080 foi desenvolvido,
originalmente, para controlar mísseis guiados. Tinha clock limite de 2
MHz, um valor muito alto para a época, era capaz de realizar centenas de
milhares de operações por segundo e de endereçar até 64 KB de memória.
Microprocessador Intel 80286 de 8 MHzNos anos seguintes, a Intel desenvolveu os modelos 80186 e 80188,
criados para serem usados com sistemas embarcados. Em 1982, a
capacidade de processamento chegou ao patamar de 6 e 8 MHz, com o Intel
80286. Posteriormente, as empresas AMD e Harris Corporation conseguiram
romper essa barreira, chegando a 25 MHz.Entram as CPUs de 32 bits (x86-32)Como
o nome sugere, a x86-32 é arquitetura x86 de 32 bits, utilizada até
hoje em muitos computadores. Grosso modo, podemos dizer que, com exceção
de processadores de 64 bits e aqueles de arquitetura ARM, todos os outros existentes ainda hoje são herdeiros das características dessa geração.Os famosos 386 e 486As
CPUs 80386 e 80486, lançadas entre o meio e o fim da década de 80,
trabalhavam com clocks que iam de 33 MHz a 100 MHz, respectivamente. O
80386 permitiu que vários programas utilizassem o processador de forma
cooperativa, através do escalonamento de tarefas. Já o 80486 foi o
primeiro a usar o mecanismo de pipeline, permitindo que mais de uma instrução fossem executadas ao mesmo tempo.
Processador 486 DX, mais rápido se comparado com a versão SXPara o 80486, existiram diversas versões, sendo que cada uma delas
possuía pequenas diferenças entre si. O 486DX, por exemplo, era o top de
linha da época e também a primeira CPU a ter coprocessador matemático.
Já o 486SX era uma versão de baixo custo do 486DX, porém, sem esse
coprocessador, o que resultava em um desempenho menor.
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