Características do processador de computador

Aqui estão as características importantes dos processadores:

A principal característica definidora de um processador é sua marca AMD ou Intel e seu modelo. Embora os modelos concorrentes das duas empresas tenham recursos e desempenho semelhantes, você não pode instalar um processador AMD em uma placa-mãe compatível com Intel ou vice-versa.

Outra característica definidora de um processador é o soquete para o qual ele foi projetado. Se você estiver substituindo o processador em uma placa-mãe Socket 478, por exemplo, deverá escolher um processador de substituição projetado para esse soquete. Tabela 5-1 descreve problemas de capacidade de atualização por soquete de processador.

Tabela 5-1: Capacidade de atualização por tipo de soquete do processador

A velocidade do clock de um processador, que é especificada em megahertz (MHz) ou gigahertz (GHz), determina seu desempenho, mas a velocidade do clock não faz sentido nas linhas do processador. Por exemplo, um Pentium 4 Prescott-core de 3,2 GHz é cerca de 6,7% mais rápido do que um Pentium 4 Prescott-core de 3,0 GHz, como sugerem as velocidades de clock relativas. No entanto, um processador Celeron de 3,0 GHz é mais lento do que um Pentium 4 de 2,8 GHz, principalmente porque o Celeron tem um cache L2 menor e usa uma velocidade de barramento de host mais lenta. Da mesma forma, quando o Pentium 4 foi lançado a 1,3 GHz, seu desempenho era realmente inferior ao do processador Pentium III de 1 GHz que deveria substituir. Isso era verdade porque a arquitetura Pentium 4 é menos eficiente relógio por relógio do que a arquitetura Pentium III anterior.

A velocidade do clock é inútil para comparar os processadores AMD e Intel. Os processadores AMD funcionam em velocidades de clock muito mais baixas do que os processadores Intel, mas fazem cerca de 50% mais trabalho por pulso de clock. Em termos gerais, um AMD Athlon 64 rodando a 2,0 GHz tem quase o mesmo desempenho geral que um Intel Pentium 4 rodando a 3,0 GHz.

'''MODEL NUMBERS VERSUS CLOCK SPEEDS''' Because AMD is always at a clock speed disadvantage versus Intel, AMD uses model numbers rather than clock speeds to designate their processors. For example, an AMD Athlon 64 processor that runs at 2.0 GHz may have the model number 3000+, which indicates that the processor has roughly the same performance as a 3.0 GHz Intel model. (AMD fiercely denies that their model numbers are intended to be compared to Intel clock speeds, but knowledgeable observers ignore those denials.) Intel formerly used letter designations to differentiate between processors running at the same speed, but with a different host-bus speed, core, or other characteristics. For example, 2.8 GHz Northwood-core Pentium 4 processors were made in three variants: the Pentium 4/2.8 used a 400 MHz FSB, the Pentium 4/2.8B the 533 MHz FSB, and the Pentium 4/2.8C the 800 MHz FSB. When Intel introduced a 2.8 GHz Pentium 4 based on their new Prescott-core, they designated it the Pentium 4/2.8E. Interestingly, Intel has also abandoned clock speed as a designator. With the exception of a few older models, all Intel processors are now designated by model number as well. Unlike AMD, whose model numbers retain a vestigial hint at clock speed, Intel model numbers are completely dissociated from clock speeds. For example, the Pentium 4 540 designates a particular processor model that happens to run at 3.2 GHz. The models of that processor that run at 3.4, 3.6, and 3.8 GHz are designated 550, 560, and 570 respectively.

O velocidade do host-bus , também chamado de velocidade do barramento frontal, velocidade FSB , ou simplesmente FSB , especifica a taxa de transferência de dados entre o processador e o chipset. Uma velocidade de barramento de host mais rápida contribui para um maior desempenho do processador, mesmo para processadores funcionando na mesma velocidade de clock. A AMD e a Intel implementam o caminho entre a memória e o cache de maneira diferente, mas essencialmente FSB é um número que reflete a quantidade máxima possível de transferências de blocos de dados por segundo. Dada uma taxa de clock real do barramento de host de 100 MHz, se os dados puderem ser transferidos quatro vezes por ciclo de clock (portanto, 'quad-pumped'), a velocidade efetiva do FSB é 400 MHz.

Por exemplo, a Intel produziu processadores Pentium 4 que usam velocidades de barramento de host de 400, 533, 800 ou 1066 MHz. Um Pentium 4 de 2,8 GHz com uma velocidade de barramento de host de 800 MHz é marginalmente mais rápido do que um Pentium 4 / 2.8 com uma velocidade de barramento de host de 533 MHz, que por sua vez é ligeiramente mais rápido do que um Pentium 4 / 2.8 com um host de 400 MHz Velocidade do ônibus. Uma medida que a Intel usa para diferenciar seus processadores Celeron de preço mais baixo é uma velocidade de barramento host reduzida em relação aos modelos Pentium 4 atuais. Os modelos Celeron usam velocidades de barramento host de 400 MHz e 533 MHz.

Todos os processadores Socket 754 e Socket 939 AMD usam uma velocidade de barramento de host de 800 MHz. (Na verdade, como a Intel, a AMD opera o barramento host a 200 MHz, mas quad-bombeia para 800 MHz efetivos.) Os processadores Socket A Sempron usam um barramento host de 166 MHz, com bombeamento duplo para uma velocidade de barramento host eficaz de 333 MHz .

Os processadores usam dois tipos de memória cache para melhorar o desempenho, armazenando em buffer as transferências entre o processador e a memória principal relativamente lenta. O tamanho de Cache da camada 1 (cache L1 , também chamado Cache de nível 1 ), é um recurso da arquitetura do processador que não pode ser alterado sem reprojetar o processador. Cache da camada 2 (cache de nível 2 ou cache L2 ), porém, é externo ao núcleo do processador, o que significa que os fabricantes de processadores podem produzir o mesmo processador com tamanhos de cache L2 diferentes. Por exemplo, vários modelos de processadores Pentium 4 estão disponíveis com 512 KB, 1 MB ou 2 MB de cache L2, e vários modelos AMD Sempron estão disponíveis com 128 KB, 256 KB ou 512 KB de cache L2.

Para alguns aplicativos, especialmente aqueles que operam em pequenos conjuntos de dados, um cache L2 maior aumenta visivelmente o desempenho do processador, especialmente para modelos Intel. (Os processadores AMD têm um controlador de memória embutido, que até certo ponto mascara os benefícios de um cache L2 maior.) Para aplicativos que operam em grandes conjuntos de dados, um cache L2 maior oferece apenas um benefício marginal.

'''Prescott, the Sad Exception''' It came as a shock to everyone not the least, Intel to learn when it migrated its Pentium 4 processors from the older 130 nm Northwood core to the newer 90 nm Prescott-core that power consumption and heat production skyrocketed. This occurred because Prescott was not a simple die shrink of Northwood. Instead, Intel completely redesigned the Northwood core, adding features such as SSE3 and making huge changes to the basic architecture. (At the time, we thought those changes were sufficient to merit naming the Prescott-core processor Pentium 5, which Intel did not.) Unfortunately, those dramatic changes in architecture resulted in equally dramatic increases in power consumption and heat production, overwhelming the benefit expected from the reduction in process size.

Tamanho do processo , também chamado tamanho do fab (rication) , é especificado em nanômetros (nm) e define o tamanho dos menores elementos individuais em uma matriz do processador. AMD e Intel tentam continuamente reduzir o tamanho do processo (chamado de morrer encolher ) para obter mais processadores de cada wafer de silício, reduzindo assim seus custos de produção de cada processador. Pentium II e os primeiros processadores Athlon usavam um processo de 350 ou 250 nm. Pentium III e alguns processadores Athlon usaram um processo de 180 nm. Os processadores AMD e Intel recentes usam um processo de 130 ou 90 nm, e os próximos processadores usarão um processo de 65 nm.

O tamanho do processo é importante porque, com todas as outras coisas iguais, um processador que usa um tamanho de processo menor pode funcionar mais rápido, usar voltagem mais baixa, consumir menos energia e produzir menos calor. Os processadores disponíveis a qualquer momento costumam usar tamanhos de fabricação diferentes. Por exemplo, uma vez a Intel vendeu processadores Pentium 4 que usavam os tamanhos de processo 180, 130 e 90 nm, e a AMD vendeu simultaneamente processadores Athlon que usavam os tamanhos fab de 250, 180 e 130 nm. Ao escolher um processador de atualização, dê preferência a um processador com um tamanho de fábrica menor.

Diferentes modelos de processadores suportam diferentes conjuntos de recursos, alguns dos quais podem ser importantes para você e outros sem preocupação. Aqui estão cinco recursos potencialmente importantes que estão disponíveis com alguns, mas não todos, os processadores atuais. Todos esses recursos são suportados por versões recentes do Windows e Linux:

SSE3 (Extensões 3 de Streaming de Instrução Única-Múltiplos Dados (SIMD)) , desenvolvido pela Intel e agora disponível na maioria dos processadores Intel e alguns processadores AMD, é um conjunto de instruções estendido projetado para acelerar o processamento de certos tipos de dados comumente encontrados no processamento de vídeo e outros aplicativos de multimídia. Um aplicativo que oferece suporte a SSE3 pode ser executado de 10% ou 15% a 100% mais rápido em um processador que também oferece suporte a SSE3 do que em um que não o faz.

Até recentemente, todos os processadores de PC operavam com caminhos de dados internos de 32 bits. Em 2004, a AMD introduziu Suporte de 64 bits com seus processadores Athlon 64. Oficialmente, a AMD chama esse recurso x86-64 , mas a maioria das pessoas chama isso AMD64 . De maneira crítica, os processadores AMD64 são compatíveis com versões anteriores de software de 32 bits e executam esse software com a mesma eficiência com que executam software de 64 bits. A Intel, que defendia sua própria arquitetura de 64 bits, que tinha apenas compatibilidade limitada de 32 bits, foi forçada a apresentar sua própria versão do x86-64, que chama de EM64T (Tecnologia de Memória Estendida de 64 bits) . Por enquanto, o suporte a 64 bits não é importante para a maioria das pessoas. A Microsoft oferece uma versão de 64 bits do Windows XP, e a maioria das distribuições do Linux oferece suporte a processadores de 64 bits, mas até que os aplicativos de 64 bits se tornem mais comuns, haverá poucos benefícios reais em executar um processador de 64 bits em um computador desktop. Isso pode mudar quando a Microsoft (finalmente) lançar o Windows Vista, que aproveitará as vantagens do suporte de 64 bits e provavelmente gerará muitos aplicativos de 64 bits.

Com o Athlon 64, a AMD introduziu o NX (sem eXecute) tecnologia, e a Intel logo seguiu com seu XDB (eXecute Disable Bit) tecnologia. NX e XDB têm a mesma finalidade, permitindo que o processador determine quais intervalos de endereços de memória são executáveis e quais não são. Se o código, como uma exploração de buffer over-run, tentar ser executado em um espaço de memória não executável, o processador retornará um erro ao sistema operacional. O NX e o XDB têm grande potencial para reduzir os danos causados por vírus, worms, cavalos de Tróia e explorações semelhantes, mas exigem um sistema operacional que ofereça suporte à execução protegida, como o Windows XP com Service Pack 2.

A AMD e a Intel oferecem tecnologia de redução de energia em alguns de seus modelos de processador. Em ambos os casos, a tecnologia usada em processadores móveis foi migrada para processadores desktop, cujo consumo de energia e produção de calor se tornaram problemáticos. Essencialmente, essas tecnologias funcionam reduzindo a velocidade do processador (e, portanto, o consumo de energia e a produção de calor) quando o processador está ocioso ou com pouca carga. Intel se refere à sua tecnologia de redução de energia como EIST (Enhanced Intel Speedstep Technology) . A versão AMD é chamada Cool'n'Quiet . Qualquer um pode fazer reduções menores, mas úteis, no consumo de energia, na produção de calor e no nível de ruído do sistema.

Em 2005, a AMD e a Intel estavam atingindo os limites práticos do que era possível com um único núcleo de processador. A solução óbvia era colocar dois núcleos de processador em um pacote de processador. Mais uma vez, a AMD abriu o caminho com seu elegante Athlon 64 X2 processadores em série, que apresentam dois núcleos Athlon 64 firmemente integrados em um chip. Mais uma vez forçada a jogar catch-up, a Intel cerrou os dentes e montou um processador dual-core que chama de Pentium D . A solução projetada da AMD tem vários benefícios, incluindo alto desempenho e compatibilidade com quase todas as placas-mãe Socket 939 mais antigas. A solução descuidada da Intel, que basicamente consistia em colocar dois núcleos Pentium 4 em um chip sem integrá-los, resultou em dois compromissos. Em primeiro lugar, os processadores Intel dual-core não são compatíveis com as placas-mãe anteriores e, portanto, exigem um novo chipset e uma nova série de placas-mãe. Em segundo lugar, porque a Intel mais ou menos simplesmente colou dois de seus núcleos existentes em um pacote de processador, o consumo de energia e a produção de calor são extremamente altos, o que significa que a Intel teve que reduzir a velocidade do clock dos processadores Pentium D em relação ao Pentium de núcleo único mais rápido 4 modelos.

Dito isso, o Athlon 64 X2 não é de forma alguma um vencedor, porque a Intel foi inteligente o suficiente para ter um preço atraente para o Pentium D. Os processadores Athlon X2 mais baratos custam mais do que o dobro dos processadores Pentium D mais baratos. Embora os preços sem dúvida caiam, não esperamos que o diferencial de preços mude muito. A Intel tem capacidade de produção de sobra, enquanto a AMD é bastante limitada em sua capacidade de fazer processadores, então é provável que os processadores AMD de núcleo duplo tenham um preço premium no futuro próximo. Infelizmente, isso significa que os processadores dual-core não são uma opção de atualização razoável para a maioria das pessoas. Os processadores Intel dual-core têm preços razoáveis, mas exigem a substituição da placa-mãe. Os processadores AMD dual-core podem usar uma placa-mãe Socket 939 existente, mas os próprios processadores são muito caros para serem candidatos viáveis para a maioria dos atualizadores.

'''HYPER-THREADING VERSUS DUAL CORE''' Some Intel processors support ''Hyper-Threading Technology (HTT)'', which allows those processors to execute two program threads simultaneously. Programs that are designed to use HTT may run 10% to 30% faster on an HTT-enabled processor than on a similar non-HTT model. (It's also true that some programs run slower with HTT enabled than with it disabled.) Don't confuse HTT with dual core. An HTT processor has one core that can sometimes run multiple threads a dual-core processor has two cores, which can always run multiple threads.

O núcleo do processador define a arquitetura básica do processador. Um processador vendido com um nome específico pode usar qualquer um dos vários núcleos. Por exemplo, os primeiros processadores Intel Pentium 4 usaram o Núcleo Willamette . Variantes posteriores do Pentium 4 usaram o Núcleo Northwood, núcleo Prescott, núcleo Gallatin, núcleo Prestonia , e Núcleo Prescott 2M . Da mesma forma, vários modelos do Athlon 64 foram produzidos usando o Núcleo Clawhammer, Núcleo Sledgehammer, Núcleo Newcastle, Núcleo Winchester, Núcleo Venice, Núcleo San Diego, Núcleo Manchester , e Núcleo de toledo .

Usar um nome de núcleo é uma forma abreviada conveniente de especificar rapidamente várias características do processador. Por exemplo, o núcleo Clawhammer usa o processo de 130 nm, um cache L2 de 1.024 KB e suporta os recursos NX e X86-64, mas não SSE3 ou operação dual-core. Por outro lado, o núcleo Manchester usa o processo de 90 nm, um cache L2 de 512 KB e suporta os recursos SSE3, X86-64, NX e dual-core.

Você pode pensar no nome do núcleo do processador como sendo semelhante a um número de versão principal de um programa de software. Assim como as empresas de software freqüentemente lançam pequenas atualizações sem alterar o número da versão principal, a AMD e a Intel freqüentemente fazem pequenas atualizações em seus núcleos sem alterar o nome do núcleo. Essas pequenas mudanças são chamadas revisões principais . É importante entender o básico dos nomes dos núcleos, porque o núcleo usado por um processador pode determinar sua compatibilidade com a placa-mãe. As revisões são geralmente menos significativas, embora também valha a pena prestar atenção. Por exemplo, um determinado núcleo pode estar disponível nas revisões B2 e C0. A revisão C0 posterior pode ter correções de bugs, rodar mais frio ou fornecer outros benefícios em relação à revisão anterior. A revisão do núcleo também é crítica se você instalar um segundo processador em uma placa-mãe com processador duplo. (Ou seja, uma placa-mãe com dois soquetes de processador, ao contrário de um processador dual-core em uma placa-mãe de soquete único.) Nunca, jamais misture núcleos ou revisões em uma placa-mãe de processador duplo dessa forma é uma loucura (ou talvez apenas um desastre).

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