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B. Piropo
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Volte de onde veio
14/09/2009
< Nova Estrutura da Marca Intel IX: A estrutura, afinal... >

Vamos fechar esta série de colunas em boa hora. Afinal, seu objetivo era descrever a nova estrutura da Marca Intel para os lançamentos futuros e, se ela estica um pouco mais, os lançamentos deixariam de ser futuros, já que justamente esta semana (a segunda semana de setembro de 2009) a Intel lança no mercado mais dois processadores baseados na arquitetura Nehalem, ambos utilizando a revisão denominada Lynnfield: mais um Intel Core i7, o Core i7-870 (eu avisei que o nome seria adotado em chips diferentes...) e o primeiro Intel Core i5, o Core i5-750. Juntamente com eles foi lançado mais um grupo de processadores Xeon, os da série Xeon 3400, mas estes só interessam ao mercado corporativo e não dizem respeito a esta série.

Então vamos em frente começando por abordar, como prometido no final da coluna anterior, a questão da diferença entre os soquetes, ou conectores usados para encaixar os processadores nas placas-mãe.

Alguns processadores baseados na arquitetura Nehalem usam soquetes de 989 contatos, enquanto outros usam soquetes de 1156 contatos e outros ainda usam soquetes de 1366 contatos (e já posso adiantar que breve teremos processadores que necessitarão de soquetes com inacreditáveis 1567 contatos). E, evidentemente, um processador que usa um deles não encaixa em uma placa-mãe cujo soquete seja diferente nem com reza braba. O que levou alguns dos usuários que montam ou atualizam suas próprias máquinas (como este que vos escreve) a reclamarem por não poderem melhorar o desempenho de seu sistema simplesmente trocando o processador de sua placa-mãe por um mais poderoso porque, eventualmente, o novo processador usaria um soquete diferente do existente.

Pois bem: apesar de alguns leitores acreditarem que o fato de processadores, por vezes de mesmo nome, usarem soquetes diferentes seja uma “política da Intel” (havendo até quem almeje compatibilidade entre soquetes diferentes, ou seja, que sonhe com a possibilidade de se remover um processador de, digamos, 1066 contatos e “espetá-lo” em um soquete destinado a receber outro de 1366 e que ele continue funcionando) a realidade é diferente. Pois a decisão sobre o número de contatos (e, portanto, tipo de soquete) de um processador nada tem a ver com questões políticas de mercado. É um assunto puramente técnico.

Senão vejamos. Para que servem os contatos entre processador e soquete?

Bem, um soquete nada mais é que um conector elétrico, de certa forma semelhante a uma tomada comum de dois pinos, dessas de parede. Tanto em um caso quanto no outro o contato físico entre o pino da tomada macho e o orifício revestido de metal da tomada fêmea fecha o contato elétrico e permite que flua uma corrente através da conexão.

Na tomada de parede bastam dois contatos porque sua função é tão somente alimentar com corrente elétrica qualquer dispositivo que nela se encaixe, de um simples abajur até um sofisticado aparelho de televisão de alta definição. Por um deles os elétrons seguem até o dispositivo, pelo outro retornam à “terra” (um ponto do circuito cuja tensão é nula).

Já no processador é diferente. Embora também nele a alimentação elétrica seja feita através dos contatos com o soquete, não é apenas para isso que eles servem. Pelo contrário: a função da maioria deles é comunicar o processador com os circuitos da placa-mãe para permitir a troca de dados. E esta comunicação se faz por pulsos elétricos através dos contatos.

Ora, é evidente que um processador mais complexo precisa de maior número de canais de comunicação do que um mais simples. Vamos ao extremo: enquanto a ordem de grandeza do número de contatos entre os processadores modernos e seus soquetes anda na casa do milhar, o bom e velho 8086 dava conta do recado com apenas 40 contatos (por extenso, para que não pensem que foi erro de digitação: quarenta contatos, incluindo os usados para alimentação e aterramento). Diante disso o número de soquetes usados atualmente parece um absurdo. Pra que tanto contato?

Tomemos como exemplo dois processadores Core i7, ambos no mercado. O primeiro é o Core i7-940 lançado em novembro de 2008, de quatro núcleos, HT, operando em 2,93 GHz e baseado na revisão Bloomfield da arquitetura Nehalem, que usa um soquete LGA de 1366 contatos. O segundo, lançado esta semana, é o Core i7-870, ainda com quatro núcleos, também HT e operando nos mesmos 2,93 GHz, porém baseado na revisão Lynnfield, que também usa um soquete LGA, mas de 1156 pinos. Não lhe parece absurdo que dois processadores aparentemente tão semelhantes, de mesmo nome, mesmo número de núcleos, ambos usando a tecnologia HT, operando na mesma frequência e baseados na mesma arquitetura usem soquetes tão diferentes?

Se parece, pense um pouco. O core i7-940 foi o primeiro processador da Intel a usar a tecnologia QPI (Quick Path Interconnect), discutida na coluna “Nehalem, o estado da arte”, que leva o controlador da memória para o interior do núcleo e liga cada núcleo diretamente à memória. Já o Core i7-870, embora lançado posteriormente, adota a revisão Lynnfield da mesma arquitetura Nehalem, que ainda usa a interconexão entre UCP e memória baseada na tecnologia DMI (Direct Media Interface), que “espreme” todo o tráfego entre memória e os quatro núcleos através de uma única ligação “ponto a ponto” entre as chamadas “ponte norte” e “ponte sul”.

[Estranhou o fato de um processador Nehalem ainda usar ambas as “pontes” depois de eu haver afirmado na coluna anterior que um dos grandes avanços da arquitetura Nehalem era justamente a adoção da tecnologia QPI que eliminava o gargalo entre “northbridge” e “southbridge”? Bem, não esqueça que na mesma coluna eu enfatizei a escalaridade da arquitetura Nehalem, ou seja: ela pode ou não adotar cada um de seus avanços. E, enquanto a revisão Bloomfield, na qual se baseia o Core i7-940, usa a QPI, a revisão Lynnfield (na qual se baseia não apenas o novo Core i7-870 mas também o recém lançado Core i5-750), por questões de economia, usa uma tecnologia denominada DMI que melhora bastante a comunicação entre o processador e os demais componentes, mas ainda emprega as duas “pontes”. Aqui não cabem detalhes, mas quem quiser saber mais sobre o assunto pode consultar a Wikipedia tanto sobe DMI quanto sobre o novo circuito auxiliar (“chipset”) que a implementa, o P55].

Agora, pense um pouco: se cada contato entre o processador e seu soquete ou é um condutor para alimentação elétrica ou uma via de comunicação entre ele e o “mundo exterior”, como seria possível que um processador cujos quatro núcleos se comunicam independentemente com a MP (QPI) tivesse o mesmo número de vias de comunicação que outro, onde o tráfego de dados se faz por um único canal (DMI)? E como esperar que o futuro Core i7-620M (a ser lançado ainda este ano, baseado na revisão Arrandale da arquitetura Nehalem) com apenas dois núcleos, tenha o mesmo número de vias de comunicação que o tetranuclear Core i7-920? Portanto, deve-se considerar natural que o primeiro use um soquete mPGA (micro Pin Grid Array, criado especialmente para uso em dispositivos portáteis) com apenas 989 pinos em vez do LGA de 1366 pinos usados pelo último.

De novo: não se deixe iludir pelo nome, mas preste muita atenção no modelo, Como você acabou de ver no parágrafo anterior, o mesmo nome (Core i7) foi usado para três modelos de processadores totalmente distintos e desempenhos absurdamente diferentes com uma única coisa em comum: todos se destinam a suprir a demanda do segmento “Performance” do mercado, cada um em sua área e por isso todos adotam o nome Core i7, destinado a designar os processadores (não importa quão diferente sejam) que visam suprir as necessidades deste segmento de mercado. Volto a enfatizar este ponto não apenas porque ele é a chave para entender a nova estrutura da marca Intel como também por ser ele é o principal responsável pelas reclamações dos usuários em relação ao soquete, pois alguns ainda não entenderam que dois processadores Intel possam ter o mesmo nome, mas serem radicalmente diferentes. E não me interpretem mal: não vai aí qualquer crítica a estes usuários, já que não entenderam não por qualquer limitação intelectual de sua parte mas devido à maldita confusão criada pela Intel com a mistura de nomes – que pretendo esclarecer em mais alguns parágrafos.

Figura 1: Situação em 2010

Começando com a situação mostrada na Figura 1 (obtida de apresentação da Intel). Não vamos descer a detalhes sobre ela, do contrário esta série não acabaria jamais. Vamos apenas tecer algumas considerações. Começando pelo fato de que ela não espelha exatamente a situação atual, de setembro de 2009, mas sim aquilo que a Intel espera que esteja no mercado dentro de um ano. Por isso aparecem na parte superior não apenas os Intel Core i7 Extreme (em preto) como também os Core i7 e Core i5 com e sem a tecnologia vPro e o Core i3 (do qual nenhum exemplar ainda foi lançado). Reparem que em nenhum dos logotipos da parte superior aparece qualquer menção ao número de núcleos. Isto faz parte da nova estratégia da marca: o número de núcleos é um detalhe técnico como qualquer outro e fará parte das características do modelo, não da marca (ou seja: haverá produtos com o mesmo nome e diferentes números de núcleos).

Na parte de baixo, cercada por um retângulo em tracejado, aparecem muitos dos processadores que existem hoje no mercado (toda a linha Core 2) e alguns a serem lançados no próximo ano. Reparem na – agora – marca Centrino, com sua irmã Centrino 2 e até mesmo na existência dos vPro Centrino e vPro Centrino 2. E note que a linha Core 2 ainda faz referência, no logotipo, ao número de núcleos (Solo, Duo e Quad).

Todos eles, inclusive os ainda não lançados, estão fadados a desaparecer em prazo relativamente curto, portanto não vamos perder tempo com eles. Vamos discutir diretamente as características de seus sucessores, os Core iX.

Primeiro vamos destrinchar a diretriz geral usada pela Intel para orientar a nova estrutura.

Figura 2: Marcas Intel

Veja, na Figura 2, a estrutura completa das marcas Intel. Além da marca Core, representada pelo logotipo do Core i5, haverá ainda o Pentium, sobre o qual falaremos adiante, e os Xeon e Atom, cujos mercados específicos (respectivamente corporativo e de dispositivos portáteis de baixíssimo consumo de energia) não nos interessam no momento.

Vejamos então como “destrinchar” a marca Core iX.

O ponto importante é que cada nome (i3; i5 e i7) não agrupará produtos de acordo com suas características técnicas (número de núcleos, tipo de barramento, subarquitetura, canais de memória, etc.) mas conforme seu desempenho (e, naturalmente, preço). Então produtos com desempenhos semelhantes poderão ter características técnicas totalmente distintas e ainda assim compartilharem o mesmo nome. Por exemplo: os Core i7 da série 600 a serem lançados no final deste ano para micros portáteis serão Nehalem baseados na extensão Clarkdale, terão dois núcleos, baixo consumo (até 35 W), camada de silício de 32 nm, soquete mPGA989, barramento DMI, dois canais de memória e 4MB de cache compartilhado, enquanto os Core i7 da série 900, já no mercado para micros de mesa, também são Nehalem, mas baseados na extensão Bloomfield, têm quatro núcleos, alto consumo (130 w), camada de silício de 45 nm, soquete LGA 1366, barramento QPI, três canais de memória e 8 MB de cache compartilhado. Dificilmente poderiam ser mais diferentes, pois não? A única semelhança é que ambos atendem o mesmo segmento de mercado e, portanto, se situam na mesma faixa de preço. Fora isso, quase nada.

Então qual é o segredo para se orientar neste labirinto?

Depois de esmiuçar tanto quanto pude a intrincada malha de nomes e extensões da arquitetura Nehalem (sim, porque por algum tempo, ao menos enquanto a Intel não lançar uma nova e mais moderna arquitetura, todos os processadores da marca Core serão baseados na Nehalem), concluí que o critério mais importante para se estabelecer as diferenças entre as características técnicas dos futuros produtos será justamente se ater principalmente à extensão (ou subarquitetura) na qual o processador se baseia. O resto, fora um ou outro detalhe, acaba sendo – como antigamente – meramente uma questão de distintas frequências de operação.

Então, vamos nessa. Quais são as extensões até agora divulgadas e onde elas diferem ?

Reparem na Figura 3, que mostra um quadro resumo com as principais características de cada uma das extensões, que serão adiante discutidas.

Figura 3: Extensões da arquitetura Nehalem e suas características

As extensões são cinco, duas delas, ainda não lançadas, gravadas em camada de silício de 32 nm (Clarkdale e Arrandale) e três delas, já com alguns processadores no mercado, usando o processo de gravação em camada de silício de 45 nm (Bloomfield, Lynnfield e Clarksfield). Como veremos adiante, todos os processadores que usam tanto a extensão Arrandale quanto a Clarksfield terão seus códigos de modelos sucedidos por um “M”, o que indica que ambas as subarquiteturas serão usadas apenas em processadores destinados a equipar micros portáteis.

Além da espessura da camada de silício, elas podem diferir quanto às seguintes características:

Número de núcleos do processador: dois ou quatro;

Tipo de barramento: QPI, para os Core i7 e Core i7 Extreme baseados na extensão Bloomfield, DMI para todos os demais;

Tipo de soquete: LGA-1366 para os que adotam barramento QPI, LGA-1156 para os destinados a micros de mesa com barramento DMI e mPGA-969 para os destinados a micros portáteis;

Potência dissipada: variando de 18 Watts (produtos do tipo Ultra Low Voltage para portáteis) até 130 Watts (para micros de mesa de alto desempenho);

Canais, tipo e frequência de acesso da memória principal (ou RAM): dois ou três canais, todos usando memória tipo DDR3, alguns de 1066 MHz, o restante (a maioria) de 1333MHz;

Capacidade do cache compartilhado: 3 a 8 MB. Notar que, além do cache compartilhado, todos os processadores da arquitetura Nehalem dispõem de dois caches de primeiro nível (L1) de 32 KB cada (um para dados, outro para instruções) e um cache de segundo nível (L2) de 256 KB, integrados a cada núcleo.

Além destas diferenças há que se notar que:

Todos os processadores Nehalem, exceto os Core i3 e o Pentium (sim, há um Pentium perdido no meio dos Core iX, já falaremos nele) utilizam a tecnologia Turbo Boost (ver coluna “Nehalem, o estado da arte”);

Todos os processadores Nehalem, exceto os Core i5 e o Pentium utilizam a tecnologia HyperThreading;

Os processadores baseados na extensão Clarkdale apresentam um coprocessador gráfico (GPU, de Graphics Processor Unit) no interior do encapsulamento (embora gravado em uma fatia independente de silício, ou “die”).

Pronto, por enquanto as diferenças são apenas estas. Notou o “por enquanto”? Ele consta aí porque nada impede que a Intel desenvolva novas e mais avançadas extensões da arquitetura Nehalem e que portanto serão incorporadas à estrutura de marcas, mas sempre recebendo um dos nomes Core i3, Core i5 ou Core i7, complementados pelo número do modelo.

Isto quer dizer que, conhecida a extensão, o fator chave para estabelecer as diferenças entre produtos é seu número de modelo. Assim, dada a subarquitetura, pode-se estabelecer as diferenças entre as características técnicas acima mencionadas e conhecido o número do modelo pode-se conhecer a frequência de operação.

Agora uma breve menção ao nome Pentium, antes de fecharmos a coluna com uma figura que, espero, jogará alguma luz sobre as intenções da Intel com sua nova arquitetura.

Depois de muito cogitar sobre o assunto, confesso que não entendi exatamente o que o Pentium faz nesta lista. E basta olhar para a próxima figura para perceber a incongruência. Não há como sentir-se como o cara da piada que ao entrar em uma sala azul, com paredes azuis, ornamentada com peças de arte todas em azul e equipada com móveis azuis , ao encontrar um homem de roupa vermelha e perguntar-lhe o que ele estaria fazendo ali, recebeu como resposta: “Ah, é que eu sou de outra piada”. Pois o Pentium parece ser de outra lista;

Mas, ainda assim, dá para pensar em duas hipóteses viáveis para justificar sua presença. A primeira, já discutida aqui mesmo, é meramente mercadológica: por melhor que seja a nova estrutura proposta, não se joga simplesmente no lixo uma marca que já conquistou, a duras penas e com justiça, a confiança do mercado. A marca Pentium tem o seu valor.

A segunda hipótese é mais prática. Lembram da marca Celeron? Um nome reservado pela Intel para produtos destinados ao segmento de menor poder aquisitivo do mercado? Pois bem, examinando-se a lista de preços por mil unidades sugerida pela Intel para seus produtos, descobre-se que justamente o único Pentium, o pobre G6950, embora fabricado com tecnologia de 32 nm, é o processador de menor preço estabelecido: US$ 87 dólares americanos. Então, talvez, este seja o destino reservado à outrora tão gloriosa marca Pentium: rotular os produtos mais “em conta” dos processadores Intel para micros domésticos.

Isto posto, vamos examinar a lista dos produtos da marca Core iX (e Pentium), destinados a suprir o mercado das máquinas de mesa e portáteis para o usuário não corporativo, lançados recentemente e planejados para lançamento em menos de dois anos pela Intel. A Figura 4 mostra um panorama geral, com os produtos agrupados em colunas de acordo com sua arquitetura e em linhas conforme sua marca, código de modelo e frequência de operação.

Figura 4: Modelos da marca Core (e Pentium)

As duas últimas figuras, 4 e 5, juntas, constituem o “mapa da mina”. Na última se pode encontrar todos os modelos lançados e por lançar usando a arquitetura Nehalem ao lado de suas frequências de operação, em frente ao logotipo da marca que ostentarão (o de cima, em preto, corresponde à marca Core i7 Extreme). Quer saber as características de cada um? Pois veja em que coluna está (ou seja, qual a extensão ou subarquitetura usada em seu projeto) e consulte a figura anterior. Estes dados, juntamente com a frequência de operação obtida na tabela 4, caracterizam de forma bastante razoável o desempenho dos processadores.

A Intel divulgou, juntamente com o material que explica a nova estrutura da marca, uma classificação baseada em número de estrelas para ajudar o consumidor a se orientar durante a fase de transição, quando ambas as estruturas coexistirão. Se vocês fizerem muita questão (e espero, sinceramente, que não façam, este assunto já está longo demais), poderei escrever alguma coisa sobre ela. Mas não há muito que escrever senão para afirmar que quanto maior o número de estrelas (até um máximo de cinco), melhor será o desempenho do produto.

Com estrelas ou sem estrelas, algo semelhante pode ser feito usando simplesmente a tabela da Figura 4. Nela, quanto mas próximo do canto superior direito (ou seja, quanto mais à direita e quanto mais ao alto), melhor será o desempenho do processador. E um processador que se situe abaixo e a esquerda de outro terá um desempenho inferior.

É isso aí. Espero ter ajudado a esclarecer um assunto que, pelo que vi, a maioria achava bastante confuso . Não obstante peço sinceras desculpas pela desmedida extensão desta série. Eu tinha planejado terminá-la em três ou quatro colunas e chegamos a quase dez. É que à medida que sigo escrevendo vou me entusiasmando pelo tema e acabo entrando em demasiados detalhes que podem tornar o texto repetitivo e cansativo. Aos que compartilham comigo deste sentimento, minhas desculpas. Prometo me conter um pouco mais nas próximas colunas. Por outro lado, fiquem certos que este tipo de coisa só acontece a quem escreve com prazer.

E só se faz bem feito aquilo que se faz prazerosamente...

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Próxima Coluna: Em breve.

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