História dos processadores Intel (Desktop - Primórdios)

  Há algum tempo atrás, a Intel lançou seu grande invento: a primeira CPU (Central Processing Unit) comercial do mundo, o 4004.

  Lançado em 1971, o Intel 4004 foi o primeiro processador a ser construído em um die, ou seja, em um chip. Possui 2,300 transistores de silício, cada um feito em 10 micrômetros de lisura. É um processador 4-Bit, tendo a capacidade de processar instruções de 8-Bit. Foi muito utilizado em calculadoras e circuitos lógicos.

  Depois de certas revisões, como o 8008, foi lançado o 8086, o primeiro processador 16-Bit da história, podendo endereçar até 1 MegaByte de Memória de Acesso Aleatório, ou RAM.

  Lançado em 1978, chegava a 5 MHz, possuía até 29,000 transistores fabricados em 3 micrômetros de lisura. Foi o primeiro processador a ser "clonado" por outras fabricantes além da Intel, mas foi a CPU que mudou para sempre a história dos computadores, pois foi o primeiro a usar as instruções x86.

  Depois foram lançados os processadores 80186 e 80286, que também eram baseados nas instruções x86 do 8086. Também chamados de 186 e 286, não ficaram tão conhecidos, apesar do 286 ter sido muito usado em PCs. Ambos eram CPUs 16-Bit.

  A revolução no mundo da computação ocorreu quando a Intel lançou a terceira geração de seu processadores x86.

  O 80386, ou somente 386, ficou muito conhecido por ter sido utilizado por diversos montadores de PCs. É também o primeiro processador 32-Bit do mundo, podendo endereçar até 4 GigaBytes de RAM. Rodava a uma frequência de até 33 MHz, possuindo 275,000 transistores de 1,5 micrômetros. Ele possuía duas versões: o 386 DX e o 386 SX. O primeiro visava performance, enquanto o segundo custava bem menos.   

  O modelo acima é o 386 DX-25, ou seja, é um DX rodando a 25 MHz.

  Logo, um outro sucesso chegou ao mercado:

  A quarta geração dos processadores x86, chamada de 80486 ou 486, possuía o mesmo cérebro do 386, porém com diversas tecnologias que auxiliam diretamente sua performance. Usado por muitos ATÉ HOJE, o 486 é um dos processadores x86 mais populares do mundo. Foi utilizado por muitos montadores de PCs, assim como foi o mais "clonado". Ele possui um coprocessador de ponto flutuante (FPU ou Floating Point Unit) integrado, não necessitando de outro externo para processar FPs (Floating Points), dessa forma, aumentando drasticamente a velocidade. Além disso, ele foi a primeira CPU a apresentar a tecnologia de Pipeline, que permitia aumentar o clock do processador. Possuía 1.200.000 transistores de 800 nanômetros, chegando a uma frequência de 100 MHz. Tinha duas versões, uma DX e outra SX (que não possuía a FPU), que funcionavam da mesma forma que as do 386 (um 486 SX chega a ser quatro vezes mais rápido QUE UM 386 DX de mesmo clock!).

  O modelo acima é um 486 DX de 25 MHz (486 DX-25).

  Dois anos mais tarde, em 1993, é lançado uma família de processadores produzida ATÉ HOJE!

  Ostentando o primeiro nome registrado da Intel, o Pentium, sim, existe até hoje (jogue o nome "Pentium G" na internet para ver o que você encontra)! Na realidade, o nome deveria ser 80586, ou 586, mas como a Intel não queria que outras empresas "clonadoras" (como a AMD na época) usassem o mesmo nome de marketing dela (como o que aconteceu com o AMD 4x86 e o Intel 486), ela decidiu registrar um nome (lembrando que números não podem ser patenteados pelo governo, apenas nomes). "Pentium" é derivado de "Penta" (Grego: 5, cinco) + "ium" (sufixo latino, que significa "ingrediente necessário"), sendo a quinta geração de processadores x86. O Pentium também é o primeiro a apresentar um codinome para sua arquitetura e sua plataforma: P5. Possui a tecnologia de superescalabilidade (Superscalar Technology), permitindo o processamento de mais de uma tarefa por ciclo de clock. Permitia processamento sonoro também. É extremamente mais rápido que um 486.

  Versões posteriores ganharam as instruções MMX, que aumentava em 20%-25% o desempenho do processador em tarefas multimídia, como processamento de músicas.

  O Pentium combina diversas tecnologias que aumentam diretamente seu IPC (Instruções Processadas por Clock, ou seja, a "performance real" do processador, indicando quantos cálculos matemáticos este pode realizar por ciclo de clock). Ele é o primeiro processador do mundo a fazer uma quantidade de cálculos maior que seu próprio clock (diferente do 486, que com 100 MHz só realizava 60-70 milhões de cálculos por segundo), além de possuir cinco estágios de pipeline, o que aumentava seu clock. O Pentium MMX é o primeiro processador a apresentar um codinome de arquitetura diferente do nome de plataforma (Versão para notebook: Pentium MMX "Tillamook", plataforma P5) e suporte a USB (Windows 98 é o primeiro Windows a suportar USB).

  O Pentium PRO (1995) é a primeira investida da Intel para o meio corporativo. Destinado a servidores, possui um design totalmente diferente da arquitetura/plataforma "P5" do seu irmão mais velho. Algo que a Intel chama de "P6", indicando que esta é a sexta geração dos processadores x86. O Pentium PRO é o primeiro processador do mundo a apresentar um Cache Secundário, ou Cache L2 (em três tamanhos: 256 KB, 512 KB e 1 MB). No Pentium original, esse Cache estava na placa-mãe, que dependendo do modelo de motherboard, ele operaria a frequências baixas. Muito baixas. No Pentium PRO, apesar de não estar no mesmo chip (dois dies, um com o núcleo e o Cache L1 e o outro com Cache L2), ele está presente rodando a mesma frequência núcleo. Também apresenta a tecnologia Super Pipelining, que adiciona 15 pipelines ao núcleo. Com isso, o esperado era que ele chegasse a mais de 400 MHz, porém o Cache L2 é um item extremamente caro e frágil (para a tecnologia da época). Muitas vezes, colocar o Cache na mesma frequência do núcleo causava severas instabilidades e problemas na produção. Um mísero erro e o processador inteiro ia direto para a lata de lixo. Por isso era muito caro. E PARA PIORAR, não adianta em investir em mais estágios de pipeline e mais Cache se você não tem um bom IPC. Quanto mais estágios, maior será o clock e o "caminho que a instrução tem que percorrer", literalmente falando, o que resulta em menor IPC. Não se tem escolha, quanto mais estágios, menor será o IPC. E a Intel não investiu nisso. Mesmo com Cache L2, um Pentium PRO de 200 MHz e L2 de 1 MB (como o da imagem acima) possui a mesma velocidade que um Pentium MMX de 300 MHz instalado em uma placa-mãe com 64 KB de L2. O Pentium PRO tem a mesma potência de um Pentium MMX em instruções 16-Bit. Apesar disso, possuía grande performance em modo 32-Bit. Mesmo assim, a Intel o descontinuou nos 200 MHz, enquanto o Pentium MMX nos 300. Apesar de direcionado para servidores, foi muito usado em computadores domésticos 32-Bit após o lançamento do Windows 2000 (Win2K).

  O sucesso do nome Pentium foi tão grande que sua família é continuada até hoje. Após as graves falhas do Pentium PRO (custo-benefício e IPC), a Intel "fez a lição de casa" e criou o Pentium II. Este é uma "versão avançada" do Pentium PRO, onde a empresa investiu FORTEMENTE em IPC, mas mantendo a mesma quantidade de estágios de pipeline (15), o que resultou em uma excelente performance, combinando Clock e IPC. Como era difícil manter o Cache L2 rodando na mesma frequência do núcleo com a tecnologia da época, no Pentium II ele rodava na metade da frequência (em um Pentium II de 450 MHz, o Cache L2 roda em 225 MHz). Isso resulta em perda de performance, porém os ganhos em IPC foram tão altos que isso foi compensado. O Pentium II tem o formato semelhante ao de um cartucho de videogame, pois na verdade ele é literalmente um circuito lógico, o que faz sua instalação prática e rápida, como o de memória RAM. Isso facilitou a vida de muitos, principalmente a de leigos. É até hoje muito utilizado para emulação de sistemas operacionais antigos (como o Windows 98 SE) e jogar games dos anos 90 (todos rodam muito bem nele!). Graças a seus 15 estágios de pipeline, chegou facilmente a incríveis 450 MHz (e com seu excelente IPC, uma excelente performance)! Dele surgiram novas famílias, como o Xeon (originalmente chamado de Pentium II Xeon, sendo o sucessor do falido Pentium PRO no meio corporativo. Falarei dele em outro tópico) e o Celeron (que, assim como seu irmão mais velho Pentium, existe até hoje. É o próximo). A imagem acima mostra um Pentium II "Deschutes" de 450 MHz e 512 KB de Cache L2 (rodando a 225 MHz)

  Um outro sucesso que continua até hoje é o Celeron. Ele foi criado em 1998 como uma versão low-end da arquitetura "Deschutes" do topo de linha Pentium II. É baseado na arquitetura "Covington", uma nova variante da plataforma P6. Assim como o Pentium II, ele também é um circuito lógico, O Celeron foi criado para satisfazer usuários básicos, visto que o Pentium MMX (antecessor nessa categoria) já estava bem velho, não possuía a arquitetura mais atual e não tinha um IPC tão bom (lembrando que a concorrência começava a superá-lo. Sua principal diferença era o clock menor e a inexistência do Cache L2 e da "capa" de plástico. O ponto é que a Intel desabilitou metade das tecnologias que influenciam seu IPC, o que fez dele mais lento que as CPUs da concorrência e o próprio Pentium MMX. Por isso, a Intel teve que tomar uma decisão urgente. A imagem mostra um Celeron "Covington" de 300 MHz.

  E ela foi o lançamento do Celeron "Mendocino", de 1999. Este possui as tecnologias de IPC da Intel e Cache L2. As tecnologias evoluíram muito, e agora era possível não apenas rodar o Cache L2 na mesma frequência do núcleo como colocá-lo no mesmo chip que o núcleo, facilitando acesso a ele. O principal modelo foi é o Celeron 300A (300 MHz. Esse "A" é para diferenciá-lo do Celeron 300 "Covington"). Agora sim, ele é mais rápido que seu antecessor e seus concorrentes. O "ponto" é que ele possui uma grande habilidade de overclock: entusiastas descobriram que ele opera a uma frequência de FSB de 60 MHz. Se aumentarem para 66 MHz, ele rodará na MESMA frequência nominal do muito mais caro Pentium II!!!! E como ele possui o Cache L2 on-die (no mesmo chip do núcleo), a velocidade é quase a mesma!!!! Foi o primeiro processador a usar o soquete pPGA 370, o mesmo do Pentium III. A primeira mostra um Celeron 300A para Slot-1. A segunda o mesmo processador, na sua versão pPGA 370.

  O Pentium III foi lançado como uma "evolução" do Pentium II (continua usando a plataforma P6), mas agora melhor: com exceção de sua primeira arquitetura, a "Katmai" (que era literalmente um Pentium II com maior clock e a nova instrução SSE), todas as outras possuem o Cache L2 rodando na mesma frequência do núcleo (as versões topo de linha que são destinadas ao pPGA 370, como as das duas últimas fotos acima, possuem o Cache L2 on-die. Já a versão "circuito lógico" para o Slot-1, como a da primeira foto, possui o L2 off-die, em chips separados. Por isso é destinado ao mercado mid-end), além de possuir menos estágios de pipeline que o Pentium II ou o Pentium PRO: ao invés de 15, são 10. Além disso possui mais tecnologias, como a instrução SSE, que influencia no IPC. A quantidade de estágios menor não o impediu de chegar a altas frequências. Ele foi o primeiro processador a chegar aos 1.00 GHz (o que significa muito mais performance, com um clock bom e um altíssimo IPC). A primeira imagem mostra um Pentium III "Katmai" de 500 MHz e 512 KB de Cache L2 (rodando a 250 MHz). A segunda um Pentium III "Coppermine" de 900 MHz e 256 KB de L2 (on-die e full-clock). A última um Pentium III "Tualatin" de 1.40 GHz e 512 KB de L2 (on-die e full-clock). O clock máximo do Pentium III é de 1.40 GHz.

   Não há muito o que dizer. Esse Celeron é só um Pentium III com menos cache, clock e FSB. O de cima é um Coppermine e o de baixo é um Tualatin (da mesma forma que o Pentium III).

  O Pentium 4 é um processador totalmente diferente da família Pentium. Lançado em 2000, ele estreou a chamada plataforma NetBurst, ou x86 de sétima geração. Herdou muito pouco o design das plataformas P5 e P6. Ele introduziu diversas tecnologias, como a Hyper Pipelining, que aumentou o número de estágios para 20 e depois para 31, Rapid Execution Engine, que acelera o processamento simétrico e de pontos flutuantes, SSE2 e depois SSE3, que aumentaram a performance interna, Hyper Threading, que adiciona um núcleo virtual para hiperprocessamento de dados Multi-Thread e por fim, o Cache L3, que foi reintroduzido pelo Core i7 (2008). Apesar de tudo isso, os benefícios da plataforma NetBurst nunca foram claros: com o dobro e depois mais que o triplo de estágios de pipelines do Pentium III e mantendo a mesma taxa de IPC, este foi drasticamente diminuído, sendo em suas primeiras versões mais lento que o Pentium III de 1.40 GHz, que seu concorrente direto, o Athlon XP de 1.20, e até mesmo mais "Lentium" que o próprio Duron de 1.00, o modelo de entrada da AMD, mesmo tendo o recorde de 2.00 GHz!! Sua primeira versão, o "Willamette", sofreu inúmeros atrasos em seu lançamento. A Intel começou a desenvolver a sétima geração x86 "NetBurst" depois de ter lançado o último Pentium II, de 450 MHz. Era esperado para ser o novo Pentium III, chegando até 1.00 GHz. Mas como este já havia sido lançado, além de ser totalmente baseado na P6, não fica bem colocar o mesmo nome em produtos diferentes, não é? E outro: com ou sem NetBurst, mesmo tendo apenas 10 estágios de pipeline, o Pentium III chegou aos 1.00 GHz e teve até mais um gás, chegando a 1.40! Os primeiros Pentium 4 a serem lançados utilizavam o soquete pPGA 423 (como o da primeira foto), nas frequências de 1.40 e 1.50 GHz. O pior não era só ser até mais lento que o Duron de 1.00 GHz, mas também aquecer e consumir muita energia. E não é só por causa do dobro de estágios, lembrando que o Pentium II possuía 15, e o Pentium III 10, e consumiam a mesma quantidade de energia. É a própria arquitetura da CPU. E para piorar o que já estava ruim, o chipset para esses primeiros Pentium 4 só suportavam a caríssima memória Rambus (RD-RAM). Vendeu muito pouco. Mas ele começou a se popularizar quando a Intel lançou o soquete mPGA 478 (o para o processador da segunda figura), que pode vir acompanhado de dois chipsets: um para RD-RAM e outro para DDR SD-RAM comum. Logo, o pPGA 423 foi descontinuado e versões posteriores do Pentium 4 de arquitetura "Northwood" apresentaram a tecnologia Hyper Threading. Após chegar a um limite de 3.20 GHz, a Intel lançou a arquitetura de codinome "Prescott" para um novo soquete, o LGA 775 (terceira foto), o primeiro a conter pinos na placa, ao invés de estarem no processador. Esse é a primeira CPU 64-Bit da Intel, e possuía um pipeline ainda mais longo de 31 estágios. Isso diminuiu DRASTICAMENTE o IPC. Era esperado que ele chegasse até 10 ou no mínimo 8 GHz, mas as limitações do consumo de energia e aquecimento o deixou em 3.80 GHz. Outras versões chamadas de "Extreme Editions" foram lançadas com altos clocks de até 3.46 GHz para o mPGA 478 (Pentium 4 normal de até 3.40 GHz) e de até 4.00 GHz para o LGA 775 (Pentium 4 normal de até 3.80 GHz). Teve até o desenvolvimento de uma nova arquitetura para a plataforma NetBurst, a fim de atingir os tão sonhados 10 GHz. O projeto "Tejas" seria o Pentium 5 e teria mais de 50 estágios de pipeline. Ele foi cancelado devido a problemas com superaquecimento, fusão do chip interno após 1 hora e 30 minutos (ele "cozinhou" com coolers normais da Intel) e exagerado consumo de energia. O fim do Pentium 4 foi em 2006, com o lançamento da arquitetura "Ceddar Mill". Enquanto a "Prescott" era feita em 90 nanômetros, esta era fabricada em 65. Mas mesmo assim, não foi o suficiente para atingir mais de 4.00 GHz.

Também não há muito o que falar. São apenas Pentium 4 mais fracos, renomeados como Celeron. Versões "Prescott" e "Ceddar Mill" são renomeadas como Celeron D. Não existem Celeron para o soquete pPGA 423. As duas primeiras mostram um Celeron e um Celeron D para o mPGA 478. A terceira mostra um Celeron D LGA 775.