Cyrix/Via C3

Depois de lançar os processadores 6x86 MII, que acabaram sendo um grande fracasso de vendas, a Cyrix começou a trabalhar num novo projeto de processador, que pudesse ser capaz de competir com os processadores Intel e AMD.

Este foi provavelmente o projeto de processador mais conturbado da história. No começo, o projeto chamava-se Jedi, até que a Lucas Film advertiu a Cyrix sobre o fato do nome ser uma marca registrada. Resolveram então mudar o nome do chip para Gobi, que logo depois foi novamente mudado para Cayenne. A indecisão durou até que a Via comprou a Cyrix, foi quando o projeto ganhou seu nome definitivo, Joshua. Apesar da história conturbada, o Joshua não passou de um mero coadjuvante, pois nem chegou a ser lançado.

O Joshua tinha 64 KB de cache L1 e 256 KB de cache L2, ambos operando na mesma freqüência do processador. O problema era que esta combinação resultou num processador caro de se produzir, que não podia concorrer com o Celeron e Duron, que além de serem mais rápidos, seriam mais baratos. O Samuel 1 foi a primeira tentativa da Cyrix de produzir um processador mais barato, vinha com 128 KB de cache L1, mas zero de cache L2, era mais barato mas era ainda mais lento que o Joshua.... mais um que voltou para a prancheta.

O próximo da lista, chamado Samuel 2 - Este chegou a ser lançado com o nome de “Cyrix III”, apesar de novamente ter feito pouco sucesso. Ele tinha 128 KB de cache L1 e 64 KB de cache L2, custava mais que um Duron (apesar de um pouco mais barato que um Celeron) e existiu em versão única de 700 MHz. Mantendo a tradição da confusão de nomes, este projeto também foi chamado de Jalapeno e Mojave durante os estágios iniciais.

Depois de toda a confusão, a Cyrix finalmente chegou ao seu projeto definitivo, que foi lançado sob o nome de Via C3.

hospedagem de sites" />Via C3

O C3 é um processador de baixo custo, compatível com as placas mãe para Pentium III e Celeron. Um C3 de 700 MHz custava durante a época de lançamento apenas 35 dólares nos EUA.

O desempenho do C3 não é muito glorioso, pois ele apresenta um desempenho levemente inferior a um Celeron da mesma frequência em aplicativos de escritório, mas perde por uma grande diferença em aplicativos que exijam desempenho de ponto flutuante. É um processador mais adequado a PCs básicos, que serão usados para Office e Internet do que para jogos e multimídia ou mesmo para assistir filmes em Divx.

O C3 é um ilustre desconhecido nos EUA, já que os Americanos não se preocupam muito em pagar alguns dólares a mais por um processador mais conhecido, mas em compensação vem fazendo sucesso em países da Ásia, como Taiwan e China.

Estes países possuem um mercado semelhante ao nosso, que prefere produtos de baixo custo aos de marcas conhecidas. São os países onde por exemplo as placas mãe da PC-Chips fazem sucesso, como aqui.

O C3 vem sendo vendido tanto em PCs novos, abaixo da casa dos 500 dólares, quanto como uma alternativa barata de upgrade para quem tem processadores Pentium II ou Celeron antigos.

A chave é que graças à simplicidade do projeto e à técnica de 0.13 mícron, o C3 é um processador muito barato de se produzir, o que dará condições à Via de manter os preços baixos com o passar do tempo. A PC-Chips por exemplo já lançou a M787, uma placa que vem com som, video, rede, modem e um processador C3 onboard por menos de 100 dólares.

Se a dupla PC-Chips e C3 será uma boa alternativa quando desembarcarem por aqui, depende do que você espera do seu próximo PC. É como se voltassem a vender o Lada, aquele carro made in Rússia, como todos os problemas mas por R$ 5.000 :-) Mas, isso é só uma amostra de como os PCs podem ficar baratos daqui pra frente, graças à evolução da tecnologia.

Amd Atlhon (K7)

Do K6 ao K6-3, pouca coisa mudou na arquitetura dos processadores AMD. O K6-2 trouxe as instruções 3D-Now! Enquanto o K6-3 ganhou um cache L2 que trabalha na mesma frequência do processador e passou a utilizar o cache encontrado na placa mãe aproveitado na forma de um cache L3.

Foram melhoradas também as técnicas de produção, o que permitiu o lançamento de processadores trabalhando à frequências mais altas. O núcleo do processador, assim como o coprocessador aritmético porém, não foram mudados em praticamente nada. Basicamente foram adicionados apenas alguns “acessórios” ao K6, que o tornaram mais rápido.

Durante muito tempo, a AMD prometeu um novo processador, onde fosse solucionado o velho problema de desempenho dos processadores AMD em aplicativos gráficos e que finalmente fosse capaz de apresentar um desempenho igual ou superior a um processador Intel equivalente em todos os aplicativos. Quando finalmente foi lançado, o K7 como era chamado até então ganhou o apelido de Athlon.

Athlon K7

O Athlon foi um projeto de processador completamente novo, ao contrário do Pentium III que utiliza a mesma arquitetura do Pentium II, apenas com as novas instruções SSE e um cache L2 mais rápido, no caso da versão Coppermine.

A fim de atingir todas as metas de desempenho, a AMD optou por abandonar a idéia de processador de baixo custo, como tínhamos no K6-x e optar por um projeto realmente “generoso” em termos de número de transístores e recursos. Apesar de tudo, a AMD conseguiu manter os preços de venda mais baixos que os processadores Intel, pois passou a trabalhar com margens de lucro mais estreitas.

Um processador é mais ou menos como uma fábrica. Desde que o projeto seja bem elaborado, quanto mais componentes forem adicionados e mais “operários” tivermos trabalhando, maior será a produção em cada ciclo de clock. É por isso que um Pentium de 100 MHz é muito mais rápido que um 486 também de 100 MHz, e é nisso que a AMD apostou suas fichas enquanto produzia seu novo processador.

Arquitetura

A idéia fundamental da AMD ao desenvolver o Athlon parece ter sido “mais”. O Athlon tem mais estágios de Pipeline, mais unidades de FPU, mais unidades de execução, mais registradores, o que naturalmente resulta em mais desempenho. Abaixo temos uma foto que mostra como o Athlon é fisicamente. Esta foto foi cedida pela própria AMD e é bem interessante, pois ajuda a entender como os dados trafegam dentro do processador. Veja que a foto está dividida em pequenos retângulos, cada um mostrando a área ocupada por cada componente do processador. Infelizmente tudo está em inglês, mas aqui vai uma breve legenda dos componentes mais importantes (na ordem em que cada componente aparece na ilustração, começando de cima):

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Floating Point Execution Units: São as unidades de execução de ponto flutuante. Nada mais é do que a parte fundamental do coprocessador aritmético, fundamental em vários aplicativos.

Floating Point Control: Este componente controla a ordem em que as instruções serão executadas pelo coprocessador, permitindo que as unidades de ponto flutuante fiquem ocupadas na maior parte do tempo.

Floating Point Scheduler: Armazena as próximas instruções que serão processadas pelo coprocessador. Este componente é essencial para o trabalho do Floating Point Control.

64 Kbyte Data Cache: Os 128 KB de cache L1 do Athlon são divididos em dois blocos, 64 KB para dados e 64 KB para instruções, esta divisão meio a meio é utilizada na maioria dos processadores atuais e melhora a velocidade de acesso, pois permite que os dois blocos sejam acessados simultaneamente. O Data Cache é a metade que armazena dados.

Integer Execution Unit: Estas são as unidades de execução de inteiros. Este é o componente básico de qualquer processador. É aqui que são processadas as operações envolvendo números inteiros.

Instruction Control Unit: Circuito que controla o envio de instruções para as unidades de execução de inteiros. Também ordena as instruções de forma que possam ser processadas mais rápido.

Bus Interface Units: É por aqui que os dados entram e saem do processador. Controla a comunicação do processador com o chipset e com os demais componentes do micro.

64 Kbyte Instruction Cache: É o segundo bloco do cache L1, o bloco que armazena instruções.

Branch Prediction: Lembra-se do recurso de execução especulativa, usado apartir do Pentium, onde são processadas instruções aleatórias nos ciclos ociosos do processador, ajudando a aumentar o desempenho? Este é o circuito que controla a execução destas instruções.

Predecode Array: Esta é a porta de entrada do processador. Estes circuitos convertem as instruções x86 enviadas pelos programas nas instruções simples que o processador executa internamente.

Como tudo funciona

Para entender o que faz o Athlon ser mais rápido do que os processadores anteriores da AMD, nada melhor que fazer um tour pela maneira como ele processa instruções. Vamos lá:

Até certo ponto, tanto o Pentium III quanto o Athlon e outros processadores x86 atuais trabalham da mesma maneira. Internamente, o processador é capaz de executar apenas instruções simples, para ser mais exato apenas quatro instruções: adição, atribuição, leitura e gravação.

Se você já estudou alguma linguagem de programação, aprendeu a importância das variáveis, que são pequenos espaços de memória reservados para guardar algum tipo de dado. Existem vários tipos de variáveis, de 8, 16, 32 bits, etc. que mudam de nome dependendo da linguagem de programação usada. A instrução de atribuição do processador é usada sempre que é necessário criar ou alterar o valor de uma variável.

Por exemplo, imagine que um programa qualquer criou uma variável de 8 bits com o número 5. A próxima instrução manda que o programa compare o valor da variável com o número 6 e, caso o número seja menor, altere o valor para 9. Como 5 é menor que 6, o programa decide fazer a alteração, feita utilizando a operação de atribuição do processador, que lê o valor 9 e grava-o no espaço de memória da variável, que passa a ter o valor 9 ao invés de 5.

A instrução de soma é a operação básica que permite fazer todo tipo de processamento, enquanto as instruções de leitura e gravação permitem mover os dados. Basicamente é só isso que o processador sabe fazer. Operações mais complexas, são executadas através da combinação de várias instruções simples.

Para calcular uma multiplicação, por exemplo, o processador utilizará sequencialmente várias operações de soma. Na verdade, dentro do processador todas as operações, mesmo as mais complexas, são calculadas com base em várias operações de soma, feitas entre os valores binários processados pelo processador. Uma operação de subtração é conseguida através de uma operação de atribuição, que transforma um dos valores em negativo, seguida por uma operação de soma. Mais com menos dá menos, a regrinha que aprendemos no primário e que os projetistas aprenderam a utilizar nos processadores.

Uma operação de divisão é conseguida executando-se uma sequência de operações de subtração e todas os demais cálculos, mesmo os cálculos mais complexos, executados pelo coprocessador aritmético, são resolvidos usando apenas as quatro operações, obtidas apartir da simples instrução de soma.

Não é à toa que todos cursos superiores ligados à programação incluem aulas de matemática no currículo. A programação, principalmente em linguagens de baixo nível é baseada em matemática.

Pois bem, o conjunto de instruções x86, utilizadas pelos programas e com as quais qualquer processador destinado a micros PC deve ser compatível, é composto tanto por instruções simples (soma, subtração, leitura, gravação, comparação, etc.) quanto por instruções muito complexas, que devem ser quebradas em várias instruções simples para que possam ser executadas pelo processador.

Excluindo-se componentes de apoio, como o cache L1, deixando apenas a parte “funcional” do processador, podemos dividir o processador em três partes.

A primeira parte é o decodificador de instruções. Este componente tem a função de converter as instruções x86 usadas pelos programas nas instruções simples que podem ser executadas pelo processador. As instruções simples vão então para uma unidade de controle, que organiza as instruções da forma que possam ser executadas mais rapidamente. As instruções formam então uma fila, (scheduler) a fim de permitir que a unidade de controle tenha tempo de fazer ser trabalho. Lembre-se que os processadores atuais são superescalares, executam várias instruções por ciclo, simultaneamente, o que torna essencial a existência de algum circuito que as coloque numa ordem em que a execução de uma não dependa do resultado da execução de outra.

Finalmente, temos as unidades de execução, onde as instruções preparadas e organizadas são finalmente processadas. Veja que todos os circuitos trabalham simultaneamente, visando que as unidades de execução sempre tenham algo para processar.

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É mais ou menos como numa fila de banco, onde aparecem várias pessoas com vários tipos de tarefas, como contas para pagar, depósitos, querendo sacar dinheiro, tirar extratos, etc. Algumas pessoas querem fazer apenas uma operação (pagar apenas uma conta por exemplo), enquanto outras querem fazer várias operações (sacar dinheiro, pagar uma conta, depois depositar um cheque, etc.). Para evitar tumulto, é formada uma fila, onde cada um aguarda a sua vez e ir ao caixa e fazer o que deseja. No processador temos um cenário parecido, as unidades de execução são os caixas, onde tudo é realmente feito, enquanto os demais componentes tem a função de organizar a fila e fazer com que cada um se dirija ao caixa apropriado.

Poderíamos então dividir o processador em duas partes:

A parte da frente, ou front-end, é composta por todos os circuitos que decodificam e ordenam as instruções dos programas. Isto inclui o decodificador de instruções, a unidade de controle, e também os registradores e o cache. A parte de trás, ou back-end, seria então composta pelas unidades de execução, onde realmente são processadas as instruções.

Cada uma das duas partes é igualmente importante. As unidades de execução devem ser capazes de processar o máximo de instruções possível, enquanto o front-end composto pelos demais componentes, tem a função de preparar as instruções o mais rápido possível, de modo que as unidades de execução permaneçam ocupadas todo o tempo.

A lógica é que quanto mais unidades de execução tivermos trabalhando ao mesmo tempo, mais instruções todas juntas serão capazes de processar e quanto mais circuitos de decodificação e controle tivermos, mais eficiente será a decodificação das instruções, resultando em um processador mais rápido.

Vamos à uma comparação direta entre as arquiteturas do Athlon e do Pentium III: