5.5 O 80486 A Intel estava tranqüila, pois o 386 é um microprocessador muito bom, no entanto, o público especializado ansiava por um microprocessador novo e mais rápido, para aplicações mais pesadas. E assim, foi criado o 80486, um microprocessador que em termos de instruções, não é mais poderoso do que o 80386, contendo apenas seis novas instruções. Todos os programas feitos para o 80386 serão executados no 80486 e vice-versa. Porém, em termos de desempenho, o 80486 supera e muito o 80386. E como fazer para melhorar ainda mais o desempenho de uma linha de microprocessadores que já apresentava alto desempenho? O único caminho encontrado era a incorporação ao microprocessador de diversos circuitos de apoio antes externos a ele. Dessa forma, todo 80486 tem integrado em seu interior: Co-processador matemático equivalente ao 80387DX. Memória cache interna de 8Kb(unificado, associativo em 2 vias e trabalhando em regime Write Through). No 486DX4, da Intel essa memória cache é maior, de 16 Kb. Controlador de memória cache interna. Estando integrado diretamente dentro do microprocessador, esses componentes fizeram com que o desempenho geral do microcomputador melhorasse muito um circuito externo é mais lento, pois os dados demoram mais para ir e vir na placa de circuito impresso. Além disso, modificações internas no 486 tornaram esse processador bem mais rápido do que o 386, especialmente melhorias no uso de pipeline. Com essas modificações, há casos em que o 486 é capaz de executar uma instrução por pulso de clock 0 386 demora no mínimo três pulsos de clock para executar uma instrução. O 80486 preserva todas as demais características do 80386, em especial o acesso a até 4GB de memória real e 64 Terabytes de memória virtual e manipulação de dados de 32 bits. Na sua versão inicial, lançada em 1989, o 80486 operava com um clock de 25 MHz. Era cerca de duas vezes mais rápido que o 386DX-25, e 40 vezes mais rápido que o 8088 usado nos primeiros XTs. A família 486 introduziu ainda o esquema de multiplicação de clock, que é usado até hoje. Os processadores 486DX2 e 486DX4 trabalham internamente com o dobro e o triplo do clock externo, respectivamente. Até o processador 386 todos os processadores de fabricantes diferentes da Intel eram absolutamente iguais aos processadores fabricados pela Intel, já que os fabricantes compravam os direitos de fabricação do processador. No caso do 486, os demais fabricantes (principalmente a AMD) em vez de pagarem direitos 54
autorais à Intel, resolveram construir suas próprias versões do 486. Assim, utilizando a engenharia reversa, descobriram como o processador funcionava e criaram seus próprios clones de 486. Dessa forma, os 486 fabricados por outros fabricantes, apesar de terem a mesma pinagem do 486 da Intel, funcionam internamente de maneira diferente. Nesta época, no entanto, essas diferenças eram poucas (a principal diferença está no processador 486DX4 da Intel que tem um cache nível 1 de 16Kb, enquanto que 486DX4 dos demais fabricantes têm um cache de 8Kb; dessa forma o 486DX4 da Intel é bem mais rápido do que os do demais fabricantes. O 486 não deixa de ser um 386 turbinado, que consegue ser mais rápido do que o 386 por alguns motivos básicos. Primeiro, por causa da adição do cache de memória e seu respectivo circuito controlador, o caminho que liga o cache de memória à unidade de pré-busca e de 128 bits, o que por si só é um caminho quatro vezes mais rápido que o barramento externo do processador, que é de 32 bits. Segundo, a fila de código da unidade de pré-busca é de 32 bytes, o dobro de tamanho da fila do 386. Terceiro, o 486 tem dois barramentos internos de 32 bits cada, formando um caminho de 64 bits para a comunicação entre as unidades internas do processador. Outra modificação importante está no pipeline do 486, como mostra a figura abaixo: Busca Decodificação (etapa 1) Decodificação (etapa 2) Execução Atualização dos registradores 55
Clock interno Assim, quando a unidade de pré-busca que é responsável pela busca de instruções na memória RAM fica ociosa (por ter enviado a instrução à unidade seguinte, que é o decodificador de instruções), acessa novamente a RAM e já começa a decodificar a próxima instrução. Um processo análogo ocorre para todas as demais unidades do processador. Com isso, o pipeline do 486 funciona de maneira como mostra a figura abaixo: Instrução 1 Busca Decodif. Decodif. Execuç. Atualiz. Busca etapa 1 etapa 2 Regist. Instrução 2 Busca Decodif. Decodif. Execuç Atualiz. etapa 1 etapa 2 Regist. Instrução 3 Busca Decodif. Decodif. Execuç etapa 1 etapa 2 Instrução 4 Busca Decodif. Decodif. etapa 1 etapa 2 Instrução 5 Busca Decodif. etapa 1 (inst. 7)... Busca (inst. 8)... Atualiz. Busca Regist. (inst. 9)... Execuç Atualiz. Regist. Decodif. Execuç etapa 2 Busca (inst. 10) Atualiz. Regist....... Cada unidade do processador demora pelo menos um pulso de clock para efetuar sua tarefa (busca, decodificação, execução, etc). Como o 486 tem cinco estágios para executar uma instrução, cada instrução do 486 demora pelo menos cinco pulsos de clock para ser executada. Outra modificação efetuada no 486 para aumentar o seu desempenho é o uso de um modo chamado burst para acesso à memória RAM. O processador usa, no mínimo, dois pulsos de clock para acessar a memória RAM. O modo burst do 486 permite que em quatro acessos consecutivos à memória RAM, o segundo, o terceiro e o quarto acessos sejam feitos usando apenas um pulso de clock cada um. Assim, até o 386, o acesso a quatro dados consecutivos era feito no modo 2-2-2-2 (isto é, dois pulsos de clock para acessar cada dado na RAM). A partir do 486, esse acesso é feito no modo 2-1-1-1 (isto é, dois pulsos de clock para acessar o primeiro dado na RAM e penas um pulso de clock para acessar os próximos três dados). Obviamente quanto menos pulsos de clock forem usados, melhor. O modo burst faz com que o acesso a quatro dados consecutivos armazenados na memória RAM caia de 8 pulsos de clock (2-2-2-2) para 5 (2-1-1-1). Cache de Memória A partir do 486, o processador passa a ter dois caches de memória: um dentro do processador, chamado de cache de memória interno ou nível 1 (L1, Level 1) que, no caso do 486, é de 8 KB e um na placa-mãe do micro, chamado de cache de memória externo ou nível 2 (L2, Level 2) cujo tamanho 56
varia de acordo com a placa-mãe. Normalmente o cache L2 é encontrado na ordem de 256 KB ou de 512 KB. O controlador de cache integrado ao processador serve somente para controlar a memória cache L1. A memória cache da placa-mãe é controlada pelo controlador de cache, existente no chipset da placa-mãe. Processador 80486 DX Lançamento 1989 Transistores 1.200.000 Tecnologia 1 µ / 0,8 µ Barramento de dados 32 bits Barramento de endereços 32 bits Capacidade de endereçamento 4 GB Clock 25 50 MHz MIPS 20 40 Consumo 3 a 6 W Co-processador Matemático Weitek Embora o 486 já tenha um excelente co-processador matemático, a Weitek desenvolveu um co-processador chamado WTL4167 para ser utilizado em conjunto com o 486 em uma mesma placa-mãe. Segundo a Weitek, seu coprocessador é de três a cinco vezes mais rápido que o co-processador integrado do 80486. Esse co-processador tem 142 terminais e utiliza um soquete PGA com matriz de 15x15 terminais. São raras as placas-mãe que aceitam esse coprocessador. 486SX Assim como aconteceu com o 80386, a Intel lançou uma versão de baixo custo do 80486. Essa versão diferenciava-se pela ausência do co-processador interno. Para não haver confusão e manter a padronização, foram usados os mesmos sufixos diferenciadores, DX para a versão padrão e SX para a versão barata, que não tinha co-processador matemático interno. Tais sufixos não significam mais a quantidade de bits que o microprocessador acessa, externamente, por dado, como ocorria no 80386. Ambas as versões trabalham com dados de 32 bits. 57
Processador 80486 SX Lançamento 1991 Transistores 900.000 Tecnologia 1 µ / 0,8 µ Barramento de dados 32 bits Barramento de endereços 32 bits Capacidade de endereçamento 4 GB Clock 16 33 MHz MIPS 13 27 Consumo 3 a 6 W 487SX Era de se esperar que a Intel lançasse um co-processador matemático para ser conectado ao 80486SX o 80487SX. Porém, por motivos de marketing, o 80487SX não é um co-processador matemático. Na verdade, o 80487SX é um microprocessador 80486DX completo, apenas com alguns terminais diferentes, de modo que possa ser encaixado no modelo de soquete desenvolvido para ele. Se, em um micro com o processador 80486SX, fosse instalado um 80487SX, poderia-se retirar o processador original, caso o mesmo estivesse instalado em um soquete. Parece um grande desperdício ter dois microprocessadores completos na placa-mãe e somente um sendo utilizado, e de fato é. Ao que tudo indica era só uma estratégia de marketing da Intel. O que ela queria vender não era o 80487SX, mas sim um outro processador que se encaixava no mesmo soquete destinado ao 487SX, chamado Overdrive. 58
486 DX-50 Aumentar o desempenho de um micro baseado no processador 486 não é uma das coisas mais fáceis que existem, pois este por si só já é um microprocessador de altíssimo desempenho. A única coisa que restou para a Intel foi o aumento da freqüência de operação em que o microprocessador é capaz de trabalhar. E isso é relativamente simples. Porém, ao chegar na freqüência de operação de 50 MHz, ocorria um grande problema. Apesar de os processadores poderem ser construídos com a capacidade de operar a essa freqüência, os circuitos de apoio (chipsets) na época ainda não eram capazes de trabalhar a uma freqüência tão alta. Chipsets que conseguissem trabalhar a uma freqüência de operação maior até poderiam ser construídos, mas isso significa circuitos mais caros. Além da tecnologia empregada em processadores não ter sido logo disponibilizada para a construção de circuitos de apoio mais velozes, trabalhar com freqüências de operação mais elevadas significa mais problemas, porque chega-se a uma faixa de freqüência em que está sujeito muita interferência magnética, captada principalmente pela placa-mãe. Mesmo existindo circuitos de apoio que trabalhem a 50 MHz ou mais, a placa-mãe necessita de técnicas especiais de construção, de modo que não seja suscetível a interferências eletromagnéticas. Dessa forma, em um primeiro instante, embora tenha existido, o processador 486DX-50, foi muito pouco utilizado. Os fabricantes que se aventuraram a fabricar placas-mãe com esse processador tiveram vários problemas de micros travando e dando resets sem motivo algum e uma série de outras anomalias. A partir da geração depois do 486 foram criadas novas tecnologias de construção de placas-mãe, tornando possível trabalhar com freqüências a partir de 50 MHz sem problemas. 59
486DX2 Para conseguir trabalhar com freqüências de operação a partir de 50 MHz, a Intel teve de lançar mão de outro recurso. O recurso adotado chama-se multiplicação de clock e passou a ser utilizado em todos os novos processadores. O primeiro processador a utilizar multiplicação de clock chama-se 486DX2 e trabalha internamente com o dobro da freqüência de operação da placa-mãe, ou seja, multiplica a freqüência de operação da placa-mãe por 2. No caso de um processador 486DX2-50, o mesmo trabalhará a 50 MHz internamente, enquanto sua placa-mãe trabalhará a apenas 25 MHz. Da mesma forma, um microprocessador 486DX2-66 trabalha com 33 MHz externamente e com 66 MHz internamente. Em termos de desempenho, um 486DX2-50 será inferior ao 486DX-50, uma vez que ao colocar um dado na memória, por exemplo, a freqüência de operação utilizada será de 25 MHz. Porém, o cache de memória interno do microcomputador ajuda muito nesse tipo de operação com o meio externo. Este passa a servir a memória temporária para dados que tenham de ser exteriorizados pelo microprocessador a uma freqüência mais baixa, liberando o núcleo do processador para continuar executando suas tarefas em uma freqüência de operação alta. Graças a esse recurso, um 486DX2-50 tem desempenho equivalente a 80% de um 486DX-50. 60
O mais interessante era a possibilidade de substituição direta do microcomputador. Como o 486DX2 é completamente compatível tanto em hardware quanto em software com um 486DX, pode-se substituir diretamente um 486DX-33 por 486DX2-66. Isso só é possível caso o microprocessador original esteja conectado à placa-mãe através de soquete, obviamente. A AMD e Cyrix também lançaram suas versões do 486 com multiplicação de clock, inicialmente em versões de 40, 50 e 66 MHz, foram pouco depois lançados em versões de 80 MHz. Portanto, já em 1995 tinha-se as seguintes versões do 486DX2: Intel: 486DX2-50 e 486DX2-66 AMD: Am486DX-40, Am486DX2-50, Am486DX2-66 e Am486DX2-80 Cyrix: Cx486DX2-50, Cx486DX2-66 e Cx486DX2-80 61
Processador 80486 DX2 Lançamento 1992 Transistores 1.200.000 Tecnologia 0,8 µ Barramento de dados 32 bits Barramento de endereços 32 bits Capacidade de endereçamento 4 GB Clock 50 80 MHz MIPS 53 70 Consumo 3 a 6 W Overdrive O overdrive era um processador que poderia ser conectado as soquete do 487SX e que, segundo a Intel, dobraria o desempenho do micro. Em outras palavras, para um 486SX-25, teria um Overdrive trabalhando internamente a 50 MHz, e para um 486SX-33, um Overdrive trabalhando internamente a 66 MHz. O Overdrive era na verdade um 486DX2 disfarçado. A única diferença entre um 486DX2 e um Overdrive estava na pinagem. Enquanto o 486DX2 foi desenvolvido para ser utilizado isoladamente na placamãe, o Overdrive tinha sido desenvolvido para ser inserido no soquete do 487SX. Obviamente, quando se tem um Overdrive nesse tipo de placa-mãe, o 486SX é desabilitado, assim como ocorria que se utiliza o 487SX. 62
486DX4 A técnica de multiplicação de clock é muito interessante, porém não se poderia ter um 486DX2 trabalhando internamente sob 100 MHz, uma vez que para gerar esta freqüência, seria necessário que a placa-mãe trabalhasse a 50 MHz. Sabendo que é complicado trabalhar com a freqüência de 50 MHz na placa-mãe, motivo que levou a técnica de multiplicação de clock, o processador mais rápido que se podia ter na época era o 486DX2-80 (80 MHz internamente e 40 MHz externamente). Diante de um limite físico tão bem determinado, a Intel precisava lançar mão novamente de outro artifício para continuar evoluindo na freqüência de operação dos microprocessadores. A solução parecia óbvia, uma vez que a multiplicação do clock utilizada foi o fator 2, poderia-se utilizar o fator 3 para aumentar a freqüência do processador. A Intel lançou um novo processador, porém o chamou de 486DX4, por motivo de marketing, ao invés de 486DX3, como era de se esperar. O 486DX4 é, portanto, um processador da família 486 que trabalha com multiplicação de clock por 3. Assim, um 486DX4-75 trabalha externamente, com 25 MHz e, internamente, com 75 MHz; o 486DX4-100 trabalha, externamente, com 33 MHz e, internamente, com 99 MHz. Todo processamento que é feito no interior do processador é extremamente veloz. Porém, quando o microprocessador lê ou escreve um dado na memória, por exemplo, essa operação era feita três vezes mais lenta. O 486DX4 utiliza, assim como o 486DX2, o cache de memória interno para agilizar tal operação, fazendo com que o processador fique logo liberado do acesso externo, aumentando o desempenho. Porém, como agora está trabalhando com um clock três vezes maior, o tamanho do cache de memória interno teve de ser aumentado também. O 486DX4 tem um cache de memória interno de 16 KB. Essa modificação foi executada somente nos processadores da Intel. Os processadores 486DX4 de outros fabricantes sobretudo da AMD e da Cyrix continuam comum cache de memória interno de 8 KB, igual ao 486DX2. Conclusão: o processador 486DX4 fabricado pela Intel é mais rápido que o equivalente fabricado pelas empresas concorrentes. 63
A AMD criou o modelo Am486DX4 com versões de 100 e 120 MHz. A Cyrix lançou o modelo Cx486DX4 apenas de 100 MHz, porém tendo pouco sucesso com este processador. O calor gerado pelos processadores estava impedindo em muito a criação de novos microprocessadores mais velozes, pois o próprio processador se autodestruía. Para diminuir a dissipação térmica e o consumo elétrico, a Intel estipulou que, a partir do 486DX4, todos os microprocessadores trabalhariam com uma tensão elétrica de 3,3 V em lugar dos 5V que eram utilizados até então. Além de diminuir o consumo elétrico, essa medida trouxe menor dissipação térmica (quanto menor a tensão de alimentação do processador, menor a sua potência, isto é, o calor que é gerado). Além disso, a partir da geração do 486, devido à alta freqüência de operação dos processadores e ao calor gerado por estes, surgiu a necessidade de incorporação de um cooler (ventilador) diretamente em cima do processador. 64
Processador 80486 DX4 Lançamento 1994 Transistores 1.600.000 Tecnologia 0,6 µ Barramento de dados 32 bits Barramento de endereços 32 bits Capacidade de endereçamento 4 GB Clock 75 100 MHz MIPS 54 80 Consumo 3 a 6 W 486DLC As empresas Cyrix, Texas Instruments e IBM desenvolveram em conjunto um microprocessador para ser uma alternativa mais barata ao 486 da Intel, batizado de 486DLC (DX Low Cost). Na verdade, tal processador não é um 486. Ele é um microprocessador com o mesmo conjunto de instruções do 486 o que não é nenhuma vantagem, pois são raríssimos os programas escritos exclusivamente para o 486. Além disso, o modo protegido do 486 só tem seis novas instruções em relação ao 386, porém compatível pino a pino com o 386DX. O 486DLC não tem co-processador matemático interno: o co-processador matemático a ser acoplado ao 486DLC é o mesmo 387DX utilizado em conjunto com o 386DX. A placa-mãe utilizada pelo 486DLC é a placa-mãe do 386DX. Qual a vantagem, então, em se utilizar um 486DLC em vez de um 386DX? A única vantagem está no fato de o 486DLC ter um cache de memória interno de 1 KB. Por esse motivo, seu desempenho está um pouco acima do de um 386DX, resultando num aumento de 30% na velocidade de processamento. Assim, a Cyrix usou de má fé ao embutir o número 486, já que na verdade esses chips possuem uma tecnologia inferior, e mais próxima do 386. 65
486SLC O processador 486SLC (SX Low Cost), foi criado para substituição direta do 386SX. Este processador tem as mesmas limitações desse processador, ou seja, acessa somente 16 MB de RAM e manipula externamente dados de 16 bits. Em contrapartida, assim como o 486DLC, tem um cache de memória interno de 1 KB, o que faz com que o 486SLC seja mais rápido que um 386SX. A placa-mãe utilizada pelo 486SLC é a do 386SX. 486DRx2, 486SRx2 e 486SLC2 Outros processadores passaram a utilizar o esquema de multiplicação de clock por 2. Entre eles estão o 486DRx2 (cache de memória interno de 8 KB) e o 486SRx2 (cache de memória interno de 1 KB), respectivamente um 486DLC e um 486SLC com multiplicadores de clock por 2. Tais processadores foram criados para substituírem diretamente o 386DX e 386SX, respectivamente, e assim como ocorria com o 486DLC, podia-se substituir os processadores se estes estivessem conectados à placa-mãe através de um soquete. Outro microprocessador relativamente conhecido que utiliza multiplicação de clock por 2 é o 486SLC2 (cache de memória interno de 16 KB) para substituição também do 386DX. A placa mãe que esse processador utiliza é, portanto, a mesma do 386DX. 66
O Problema do Nome Se um 486DLC (ou um 486SLC, 486SLC2, etc) está mais para um 386 do que para um 486, por que a nomenclatura enganosa 486? A resposta é simples: números não podem ser patenteados, ou seja, não se pode patentear o número 100 e querer processar todos os fabricantes de lâmpadas incandescentes de 100 W do mundo. O mesmo acontece com microcomputadores. A Intel não pode patentear o número 486 e parece ter aprendido a lição. Todos os novos processadores utilizam nomes patenteados em vez de números. Assim, outros fabricantes não podem utilizar o mesmo nome que os processadores da Intel. Pentium Overdrive P24T A nova geração de processadores da Intel recebeu o nome de Pentium, porém, este novo processador não possui compatibilidade de pinagem com o 486. Assim, A Intel lançou o Pentium Overdrive, um processador Pentium com pinagem do 486 (ou seja, pinagem soquete 3) para ser utilizado nesse tipo de placa-mãe. Este processador tem cache interno (L1) de 32 KB, multiplicação de clock por 2,5 e é alimentado com 5 V. O processador já vem com um ventoinha acoplada de fábrica e também com um regulador de tensão, de modo a converter os 5 V fornecidos pelo soquete para 3,3 V para a sua correta alimentação. Processador Clock Externo Clock Interno (x 2,5) Pentium Overdrive-63 25 MHz 63 MHz Pentium Overdrive-83 33 MHz 83 MHz Este processador ficou bastante conhecido pelo seu nome-código P24T. Nem todas as placas-mãe 486 permitem a inserção do Pentium Overdrive P24T, uma vez que ele tem mais terminais que o 486DX. Por esse motivo, placas-mãe 486 que aceitam a inserção direta do Pentium Overdrive ganharam o nome popular de Overdrive, Pentium Overdrive, Pentium Overdrive Ready ou mesmo Pentium Ready. 67
AMD Am5x86 Esse processador é, na verdade, um 486DX5, um 486 com quadruplicação de clock. Tem cache de memória interno (L1) de 16 KB e é alimentado por 3,45 V. Do ponto de vista externo um 5x86-133 MHz é igual a um 486DX4-133, porém, nem todas placas de 486 poderiam aceitar este processador. Em testes realizados pelo software Winstone, o 5x86 mostrou ser um pouco mais veloz que o Pentium-75. *Dica de montagem: Caso o manual da placa-mãe não faça referência a esse processador, utilize a mesma configuração do 486DX4. Processador Clock Externo Clock Interno (x 4) Am5x86-133 33 MHz 133 MHz Am5x86-160 40 MHz 160 MHz Cyrix Cx5x86 Esse processador é uma versão do processador 5X86 para placas-mãe 486, e por esse motivo, consegue ser mais rápido que o 486DX4, ainda que utilize o mesmo esquema de multiplicação de clock desse processador (triplicação do clock). Tem cache de memória interno (L1) de 16 KB e é alimentado por 3,45 V. *Dica de montagem: Caso o manual da placa-mãe não faça referência a esse processador, utilize a mesma configuração do 486DX4. 68
Processador Clock Externo Clock Interno (x 3) Cx5x86-100 33 MHz 100 MHz Cx5x86-120 40 MHz 120 MHz Identificando Processadores 486 Para configurar placas-mãe 486, deve-se identificar todos os processadores dessa família corretamente. Algumas configurações são críticas, especialmente a tensão de alimentação do processador configurando erroneamente a tensão de alimentação do processador na placa-mãe, pode-se queimar o processador. Se a placa-mãe for configurada erroneamente, o micro pode apresentar alguns erros, tais como baixo desempenho, resets aleatórios e, principalmente, travamentos. Por esse motivo, é importante configurar corretamente a placa-mãe do micro. E, para isso, o ponto de partida é a correta identificação do processador que será instalado. Alguns processadores 486 (os últimos modelos lançados) implementam a instrução CPUID (Identificador da CPU). Através dessa instrução é possível identificar mais facilmente o processador instalado na máquina. Essa instrução está disponível através de programas de identificação de hardware como o PC- Config, o Hwinfo e o Cpuidw. - Processadores Intel Pode-se simplesmente ler o invólucro para saber o seu modelo. Entretanto, existem alguns modelos de 486 com algumas características diferentes, que podem modificar a maneira com que a placa-mãe deve ser configurada. Por exemplo, existe uma série de processadores 486 que implementam recursos de gerenciamento de energia elétrica. Esses modelos são conhecidos como Enhanced SL e têm estampado em seu invólucro o código 5V1X. A exceção 69
fica por conta dos 486DX4: todos têm gerenciamento avançado de consumo elétrico sem, no entanto, trazer qualquer nomenclatura extra estampada sobre o invólucro. Qualquer processador da família 486 pode ser SL, ou seja, pode-se encontrar micros tanto um 486DX-SL quanto um 486DX2-SL. A Intel passou a fabricar processadores da família 486 com cache de memória interno (L1) em regime de Write Back, assim como a Cyrix. Este tipo de processador é conhecido pelo nome-código P24D e tem estampado em seu invólucro o código W5V1X. A configuração da placa-mãe é geralmente diferente para esse processador. Somente o 486DX4 e o P24D são alimentados por 3,3 V. Os demais membros da família 486 da Intel são alimentados por 5 V. No entanto, há um microprocessador chamado DX4 Overdrive, que é diferente do 486DX4: como o 486DX4 é alimentado por 3,3 V, ele não poderia substituir um 486DX-33 em um placa-mãe mais antiga (geralmente, placas-mãe mais antigas não têm jumper de configuração da tensão e um dissipador de calor embutidos. Nesse caso, a alimentação pode ser colocada em 5 V. O DX4 Overdrive tem a nomenclatura DX4OD estampada em seu invólucro. Se o processador aceitar a instrução CPUID, pode-se detectar o modelo de 486 instalado em um micro muito facilmente e com muito mais clareza, através de programas específicos. Todos os processadores 486 da Intel respondem à instrução CPUID com os seguintes valores: String: GenuineIntel Família: 4 Tipo: 0 Abaixo está relacionado o modelo retornado por esta instrução, além do nome-código dos processadores e da sua correta tensão de alimentação. Processador Nome-código Modelo (CPUID) Tensão de alimentação 486DX P4 0 ou 1 5 V 486DX2 P24 3 5 V 486DX2 WB P24D 7 3,3 V 486DX4 P24C 8 3,3 V 486DX4 Overdrive DX4OD 8 (Tipo 1) 5 V 486DX4 WB P24CT 9 3,3 V 486SL P24S 4 5 V 486SX P4S ou P23 2 5 V 486SX2 5 5 V 487SX P23S ou P23N 3 5 V Overdrive P23T ou P4T 3 5 V Pentium Overdrive P24T 3 (Família 5) 5 V 70
- Processadores AMD Desde a época do 386, a AMD tenta alcançar a Intel trazendo algum tipo de vantagem em seus processadores. Quando passou a construir processadores 486, a AMD criou processadores 486DX2-80 e 486DX4-120, além dos processadores convencionais. Os processadores da AMD (normalmente referenciados como Am486DX- 40, Am486DX2-80, etc.) também têm uma série que permite o gerenciamento avançado de consumo elétrico. Essa série é conhecida como DXL e tem tal denominação estampada no invólucro dos microprocessadores (como Am486DXL-40). Microprocessadores AMD que permitem que o cache de memória trabalhe em regime de Write Back trazem o código V8B estampado. Esses processadores são alimentados com 3,3 V, mesmo que não tenham a marcação 3V. Para os demais microprocessadores da AMD, somente os que têm marcação 3V estampa no corpo deverão ser alimentados com 3,3 V. Os demais são alimentados com 5 V. Todos os processaores 486 que aceita a instrução CPUID, respondem com os seguintes valores: String: AuthenticAMD Família: 4 Tipo: 0 Na tabela abaixo, pode-se conferir o modelo retornado por essa instrução: Processador Modelo (CPUID) Am486DX 3 Am486DX2 7 Am486DX2 WB 8 Am486DX4 9 Am5x86 E Am5x86 WB F Placas-mãe Os processadores da família 486- incluindo aí processadores compatíveis, como o 5x86 e o Pentium Overdrive P24T utilizam um padrão de pinagem conhecido como soquete 3. Todos os processadores dessa família exigem uma placa-mãe que tenha um soquete desse tipo. 71
Essa metodologia de soquete permitiu que o upgrade do micro passasse a ser feito somente trocando-se o seu processador desde que o processador tenha o mesmo padrão de pinagem, é claro. Essa mesma idéia permanece para praticamente todos os processadores existentes até hoje, muito embora os novos processadores passaram a ter outros modelos de encaixe. Algumas placas-mãe 486 mais antigas não têm soquete para o processador. Nesse caso, não é possível fazer o upgrade do processador, pois o mesmo vem soldado diretamente na placa-mãe, da mesma forma como ocorria com as placas-mãe para 386 e 286. 72
Norton SI 8.0 54 72 87 108 144 163 174 218 261 0 100 200 300 486DX-25 486DX-33 486DX-40 486DX2-50 486DX2-66 486DX4-75 486DX2-80 486DX4-100 486DX4-120 A tabela abaixo resume as principais características dos processadores antigos, do 8086 até os 5x86: 73
Processador Bits internos Bits externos Bits de endereço Memória máxima Clock máximo Coprocessador matemático Cache interna 8086 16 16 20 1 MB 10 MHz 8087-8088 16 8 20 1 MB 10 MHz 8087-286 16 16 24 16 MB 25 MHz 80287-386SX 32 16 24 16 MB 40 MHz 387SX - 386DX 32 32 32 4 GB 40 MHz 387DX - 486DX 32 32 32 4 GB 40 MHz Interno 8 Kb 486SX 32 32 32 4 GB 33 MHz 487SX 8 Kb 486DX2 32 32 32 4 GB 80 MHz Interno 8 Kb 486SX2 32 32 32 4 GB 66 MHz - 8 Kb 486DX4 32 32 32 4 GB 120 MHz Interno 8 Kb 486DLC 32 32 32 4 GB 40 MHz 387DX 1 Kb 486SLC 32 16 24 16 MB 40 MHz 387SX 1Kb Cyrix 5x86 32 32 32 4 GB 133 MHz Interno 16 Kb AMD 5x86 32 32 32 4 GB 133 MHz Interno 16 Kb 74
5.6 O Pentium O Pentium é um processador, em termos de software, igual ao 386 e ao 486. Tem os mesmos modos de operação e com as mesmas características (proteção de memória, multitarefa e memória virtual), acessando a mesma quantidade de memória (4 GB) e memória virtual (64 TB). Como seu modo protegido é muito parecido com o modo protegido do 486, o Pentium é considerado um processador de 32 bits, pois manipula instruções de dados de 32 bits, como fazem o 386 e o 486. 75
Foi lançado em 1993, nas versões de 60 e 66 MHz. Era muito caro na época e processadores 486 ainda eram vendidos. Um 486DX4 de 100 MHz era tão veloz quanto um Pentium-66 e custava muito menos. Apenas em 1995 o Pentium começou a se tornar comum no mercado, quando a Intel reduziu aos seus preços ao mesmo tempo em que deixou de fabricar o 486. O processo de fabricação utilizado na época do lançamento do Pentium ainda precisava de melhoramentos. Operava com 5 volts, e como resultado, apresentava muito aquecimento. A Intel melhorou o seu projeto, permitindo a operação com 3,5 volts, resultando em aquecimento bem menor. Foram lançadas versões de 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166 e 200 MHz. É importante notar que o Pentium é incompatível com o 486, em termos de hardware. Dessa forma é impossível fazer um upgrade de um micro baseado no 486 por um Pentium trocando-se a penas o processador. Diversas características técnicas tornaram o Pentium muito mais rápido que o 486. Barramento de 64 bits: O acesso à memória feito a 64 bits por vez, o que significa uma maior velocidade, pois pode transportar simultaneamente dois dados de 32 bits. No 386 e 486, esse acesso era feito a 32 bits por vez. Note que o Pentium continua sendo um processador de 32 bits. Cache L1 de 16 KB: O cache interno do Pentium (cache primário ou L1) é maior (16 KB), sendo dividido em dois, um de 8 KB para o armazenamento de dados e outros de 8 KB para instruções. Esta divisão faz com que o desempenho do cache de memória seja maior. Previsão de Desvio: Quando um programa chega a um desvio condicional (por exemplo, se A > B, vá para ), o controlador de cache, em vez de esperar a unidade de execução do processador acabar o processamento para ver qual desvio será tomado, carrega antecipadamente, na memória cache, o conteúdo dos ramos de desvio (sendo verdadeira ou falsa a comparação). Assim, independentemente de qual ramo do desvio o programa escolha, o mesmo estará carregado na memória cache. Com essa modificação, o cache de memória eleva muito mais o desempenho do processador. Arquitetura superescalar em dupla canalização: O Pentium funciona internamente como se fossem dois processadores 486 trabalhando em paralelo. Dessa forma, é capaz de processar duas instruções simultaneamente por pulso de clock, o que, nos processadores anteriores, era impossível. Multiprocessamento: Os processadores da Intel permitem trabalhar em placasmãe com mais de um processador diretamente. No caso do Pentium, este pode ser utilizado em placas-mãe com até dois processadores. A utilização de mais de um processador Pentium por placas-mãe depende da placa-mãe (que deverá ser dual Pentium ), do chipset (circuitos de apoio da placa-mãe) e 76
também dos dois processadores, que deverão ser iguais. Esse método de operação é chamado processamento simétrico e é transparente ao usuário. O sistema se porta como se o micro fosse "comum". O sistema operacional que deverá permitir o processamento simétrico, como é o caso do Windows NT e do Windows 2000 controlará a distribuição de tarefas entre os processadores. Há micros que permitem mais processadores, entretanto têm arquitetura específica, pois necessitam de um hardware bem mais complexo e caro. Co-Processador Matemático mais rápido: O Co-Processador matemático do Pentium trabalha de uma forma mais eficiente que o co-processador do 486. Segundo a Intel, isso faz com que ele seja, em média, de três a cinco vezes mais rápido que o co-processador matemático do 486 DX. Para aplicações corriqueiras (como soma e multiplicação), o co-processador matemático do Pentium chega a ser até dez vezes mais rápido que o do 486, tornando o processador Pentium e posteriores bons para aplicações científicas. Instrução de Identificação: O Pentium passou a ter uma nova instrução, chamada CPUID, onde o processador diz quem ele é. Essa instrução também esta presente nos processadores equivalentes produzidos por outros fabricantes, bem como alguns modelos de 486. Dessa forma, um programa tem como saber em que processador está sendo executado, facilitando sua configuração. O Pipeline do Pentium foi melhorado, possuindo duas canalizações (isto é, como se fossem duas unidades de execução), o processador é capaz de efetuar duas seqüências de etapas da figura abaixo em paralelo, uma em cada canalização. Busca Decodificação (etapa 1) Decodificação (etapa 2) Execução Atual. dos registradores 77
Clock interno Instrução 1 (Canaliz. U) Instrução 2 (Canaliz. V) Busca Busca Decodif. etapa 1 Decodif. etapa 1 Decodif. etapa 2 Decodif. etapa 2 Execuç. Execuç. Atualiz. Regist. Atualiz. Regist. Busca (inst.11)... Busca (inst.12)... Instrução 3 (Canaliz. U) Instrução 4 (Canaliz. V) Busca Busca Decodif. etapa 1 Decodif. etapa 1 Decodif. etapa 2 Decodif. etapa 2 Execuç Execuç Atualiz. Regist. Atualiz. Regist. Busca (inst.13)... Busca (inst.14)... Instrução 5 (Canaliz. U) Instrução 6 (Canaliz. V) Busca Busca Decodif. etapa 1 Decodif. etapa 1 Decodif. etapa 2 Decodif. etapa 2 Execuç Execuç Atualiz. Regist. Atualiz. Regist. Busca (inst.15)... Busca (inst.16)... Instrução 7 (Canaliz. U) Instrução 8 (Canaliz. V) Busca Busca Decodif. etapa 1 Decodif. etapa 1 Decodif. etapa 2 Decodif. etapa 2 Execuç Execuç Atualiz. Regist. Atualiz. Regist. Busca (inst. 17) Busca (inst. 18)...... Instrução 9 (Canaliz. U) Instrução 10 (Canaliz. V) Busca Busca Decodif. etapa 1 Decodif. etapa 1 Decodif. etapa 2 Decodif. etapa 2 Execuç Execuç Atualiz. Regist. Atualiz. Regist....... Arquitetura Superescalar Pode-se dizer que o Pentium possui dois processadores trabalhando em paralelo em seu interior. Cada "processador" desses define uma canalização, podendo-se assim reconhecer uma arquitetura superescalar. No caso do Pentium, a primeira canalização é denominada U e a segunda, V. Seja um programa que possua duas instruções seguidas: A+B e C+D. Como estas duas instruções não são dependentes, executar C+D antes de A+B não irá interferir em nada no resultado final. O Pentium é capaz de executar simultaneamente duas instruções independentes, cada uma em uma das canalizações, obtendo o dobro do desempenho sobre qualquer microprocessador convencional. Observe os gráficos abaixo: Processadores convencionais (386 e 486) A + B C + D Processadores Pentium (U) A + B Próxima instrução 1 Processadores Pentium (V) C + D Próxima instrução 2 t t O problema, no entanto, ocorre quando temos um programa com instruções dependentes, como por exemplo, A+B e RESULTADO+C. Esta última instrução 78
não pode ser executada antes de A+B. Nesse caso, cada instrução será executada independentemente como em qualquer microprocessador convencional. A segunda canalização ficará vazia. Processadores convencionais (386 e 486) A + B Resultado +C Processadores Pentium (U) A + B Resultado +C Processadores Pentium (V) Vazia! Vazia ou Próxima instrução t t Programas convencionais escritos para o modo protegido do 80386/80486 funcionarão perfeitamente e muito mais rápido no Pentium. Porém, como o Pentium só "enxerga" a próxima instrução do programa, a canalização V muitas vezes fica vazia, fazendo com que o processador seja subutilizado. A partir do advento do Pentium, a maioria dos programas (como o Windows 9x) são compilados "para Pentium". Na verdade, o que o compilador faz é organizar as instruções do programa de modo que a canalização V do processador fique cheia a maior parte do tempo. É claro que um programa "para Pentium" continua (na maioria das vezes) funcionando perfeitamente em processadores 80386 e 80486, pois trata-se apenas de um rearranjo do programa. Isso pode ser observado na prática. O ganho de desempenho em um micro com Windows 95 é muito maior do que um micro com Windows 3.x quando fazemos a troca do processador de 386 ou 486 para Pentium. Bug do Pentium Todos os processadores têm alguns bugs, que vão sendo corrigidos à medida que são descobertos, em revisões futuras do processador (cada revisão do processador é chamada stepping). A lista completa de bugs do processador conhecida como errata está disponível em um documento específico no site do fabricante do processador. No caso do Pentium, a errata está discriminada no documento Pentium Processor Specification Update. De todos os bugs do processador Pentium, o mais famoso foi o bug do coprocessador matemático, que resultava em arredondamento errôneos quando se utilizava sua instrução de divisão ou qualquer outra instrução que fizesse divisão, mesmo que indiretamente. Segundo a Intel, a probabilidade de um usuário ter uma conta afetada pelo erro seria de 1 em 9 bilhões de divisões efetuadas. Pode-se conferir se um Pentium tem ou não o bug, executando duas contas simples na calculadora do Windows: - 1048958.75 / 2.9999991 : O resultado deverá ser 349653 (despreze as casas decimais). O Pentium com bug retorna 349632. - 4195835 (4195835 / 3145727) * 3145727: o resultado deverá ser 0. O Pentium com bug retorna 256. 79
Identificando Processadores Pentium Todo Pentium tem, na área entre seus terminais, uma série de números e letras que dá várias informações importantes: - Tensão de alimentação do processador. - Possibilidade do processador trabalhar em placas dual Pentium. - Época de fabricação. Além da identificação visual, pode-se utilizar um programa que execute a instrução CPUID do processador, como o programa Cpuidw. 80
O programa retorna algumas informações: String: Essa é a string que a instrução CPUID coloca em determinados registradores do processador. Todos os processadores da Intel retornam a string Genuine Intel. Tipo(type): Se o processador está operando em modo mono ou multiprocessado. Como na maioria das vezes se trabalha apenas com um processador na placa-mãe, o programa apontará que o micro tem apenas um processador (Single). Família (family): A família do processador. Se for um processador que utiliza arquitetura P5 (processador Intel de 5 a geração), como o Pentium e o Pentium MMX, esse valor será 5. Modelo (model): Informa qual é o modelo do processador dentro da família. Para a família Pentium, os valores possíveis são: - 1, para processadores Pentium-60 e Pentium-66; - 2, para os demais processadores Pentium clássico ou Pentium Overdrive; - 3, para Pentium Overdrive P24T, que é um Pentium adaptado para placa-mãe de 486; 81
- 4, para o Pentium MMX; - 7, para o Pentium Mobile com tecnologia de redução de voltagem (modelo utilizado para notebooks); - 8, para o Pentium MMX Mobile (modelo de Pentium MMX utilizado para notebooks) Stepping: Número de revisão do processador. O stepping equivale no mundo dos processadores às versões de programas. Como o processador traz gravado internamente esse valor, é possível detectar, por exemplo, se tem ou não algum bug. *Dica de montagem: Para saber as diferenças entre as revisões (stepping) dos processadores Pentium, deve-se ler o documento Pentium Processor Specification Update, disponível no endereço: http://developer.intel.com. Encapsulamento A maioria dos processadores Pentium utiliza o tradicional encapsulamento de cerâmica cinza. Os últimos modelos produzidos dos processadores Pentium clássico utilizam encapsulamento PPGA (Plastic Pin Grid Array) que é um encapsulamento plástico preto. Freqüência de Operação A freqüência máxima da placa-mãe era de 66 MHz (66,6 MHz exatamente). Este é um limite imposto pela Intel no decorrer do Projeto Pentium, pois demandava uma nova tecnologia de construção de placa-mãe, assim como aconteceu na época do 486 (limite de 50 MHz). Assim, apenas os primeiros Pentium (Pentium-60 e Pentium-66) trabalhavam com freqüência de operação interna igual à freqüência de operação da placa-mãe. Todos os demais processadores Pentium e todos os processadores criados posteriormente trabalham com esquema de multiplicação de clock, similarmente ao utilizado pelo 486DX2 e 486DX4. Por esse motivo, os processadores Pentium-60 e Pentium-66 são classificados com processadores diferentes dos demais Pentium. Além de não permitirem o esquema de multiplicação de clock, são alimentados com 5V, ao contrário de todos os processadores que surgiram em seguida. Os dois são, em hardware, diferentes dos demais Pentium tanto que, dentro da Intel, têm o nome-código P5 (sendo designados como Pentium modelo 1), enquanto os demais processadores Pentium clássico têm o nome-código P54C (designados como Pentium modelo 2). Para processadores que utilizam multiplicação de clock, há dois pinos no processador, chamados BF0 e BF1, que servirão para informar qual a multiplicação de clock que será utilizada. Baseado na informação desses dois 82
pinos, cuja configuração é feita através de jumpers na placa-mãe, o processador multiplicará o sinal de clock presente na placa-mãe. BF1 BF0 Relação Fator de multiplicação 0 0 2/5 2,5 x 0 1 1/3 3 x 1 0 ½ 2 x 1 1 2/3 1,5 x Clock Externo Fator de multiplicação / Clock Interno 1 x 1,5 x 2 x 2,5 x 3 x 50 MHz Pentium-75 60 MHz Pentium-60 Pentium-90 Pentium-120 Pentium-150 66 MHz Pentium-66 Pentium-100 Pentium-133 Pentium-166 Pentium-200 Todas as versões do Pentium possuíam 16 Kb de cache L1, divididas em 8Kb para código (instruções de programas) e 8 Kb para dados. As placas de CPU para processadores Pentium e compatíveis possuíam chips SRAM para formar a cache L2 externa, com 256, 512 e 1024 Kb. Falsificação de Processadores Pentium Como a multiplicação de clock do processador é definida externamente, através de jumpers, é possível configurar um processador de modo que o mesmo trabalhe a uma freqüência de operação acima do especificado, processo este conhecido como overclock. Através do overclock, é possível configurar um Pentium-100 como se fosse um Pentium-133. É claro que não são altas as probabilidades de que esse processo funcione afinal, o Pentium-100 foi originalmente aprovado para o funcionamento a 100 MHz, e não a 133 MHz. De qualquer forma, às vezes esse esquema funciona. Algumas pessoas inescrupulosas descobriram isso e montaram uma rede internacional de falsificação de processadores. O processo utilizado é a remarcação. A idéia é simples: a pessoa separa um processador Pentium que consiga trabalhar em overclock e raspa sua superfície, decalcando outros caracteres, fabricando um novo processador. Um Pentium-100 que consiga trabalhar a 133 MHz poderia ter sua superfície raspada, trazendo uma nova nomenclatura estampada: Pentium-133! O problema é obvio: o usuário compra o processador como se fosse o que está estampado, e não o que o processador realmente é. Para tentar coibir a falsificação, a Intel, a partir de julho de 1995, passou a marcação em baixo relevo em seus processadores Pentium. Todo processador Pentium tem a marcação ipp (Intel Pentium Processor), exceto os processadores Pentium-75 e Pentium- 133, que têm as marcações i75 e i133, respectivamente. 83
Dessa forma, se for encontrado um processador Pentium-133 com a marcação ipp, isso pode significar duas coisas: ou o processador foi fabricado antes de julho de 1995 (pode-se verificar a data de fabricação no próprio processador), ou o processador é falsificado. Quanto a um processador Pentium-166 com marcação i133, não há dúvida: é falsificado. Da mesma forma, é falso qualquer processador Pentium que tenha qualquer outra marcação que não seja ipp, i75 (no Pentium-75) ou i133 (no Pentium-133). Muitos falsificadores alteram a marcação em baixo relevo para MBB ou outras combinações de letras. *Dica de montagem: Os processadores Pentium utilizados em notebooks têm a marcação impp (Intel Mobile Pentium Processor) em baixo relevo. A maioria dos falsificadores cola uma etiqueta na área entre os terminais do processador, de modo a cobrir a marcação em baixo relevo. Na maioria das vezes, é uma etiqueta com a inscrição VOID IF REMOVED ( Perde a garantia se removida ), mas há casos de processador que tem uma etiqueta opaca colada com o mesmo tamanho do processador. A Intel não cola qualquer tipo de etiqueta em seus processadores. No caso do Pentium-200 (e dos processadores Pentium com tecnologia MMX), a Intel passou a adotar, um novo tipo de encapsulamento, denominado PPGA (Plastic Pin Grid Array). Além de permitir uma melhor dissipação térmica, 84
esse tipo de encapsulamento não permite que o processador seja raspado ( o processador quebra com pressão mecânica excessiva). Outra forma de coibir a falsificação foi a proteção contra o overclock. Na fábrica, após o teste para ver com qual freqüência de operação o processador seria marcado, os pinos BF0 e BF1 são fixados internamente dentro do processador, de forma que não seja possível aumentar a configuração da multiplicação do clock para um valor acima do padrão. *Dica de montagem: Apesar de essa proteção impedir o overclock através da multiplicação de clock, nada impede que o usuário aumente a freqüência do barramento local, se a placa-mãe permitir esse recurso. Sintomas típicos de processadores falsificados: micros que travam, dão resets aleatoriamente e apresentam erros de Falha de Proteção (GPF) em excesso. Processador Pentium Lançamento 1993 Transistores 3.100.000 Tecnologia 0,8 µ Barramento de dados 64 bits Barramento de endereços 32 bits Capacidade de endereçamento 4 GB Clock 60 200 MHz MIPS 100 300 Consumo 8 a 16 W 190 209 235 285 317 380 420 475 525 640 0 200 400 600 800 Pentium-60 Pentium-66 Pentium-75 Pentium-90 Pentium-100 Pentium-120 Pentium-133 Pentium-150 Pentium-166 Pentium-200 Norton SI 8.0 85
Processador Ano Tecnologia Voltagem Transistores Consumo Pentium-60 1993 0,8 µ 5 V 3.100.000 14,6 W Pentium-66 1993 0,8 µ 5 V 3.100.000 16 W Pentium-75 1994 0,6 µ 3,3 V 3.200.000 8 W Pentium-90 1994 0,6 µ 3,3 V 3.200.000 9 W Pentium-100 1994 0,6 µ 3,3 V 3.200.000 10,1 W Pentium-120 1995 0,6 µ / 0,35 µ 3,3 V 3.200.000 12,8 W Pentium-133 1995 0,35 µ 3,3 V 3.300.000 11,2 W Pentium-150 1996 0,35 µ 3,3 V 3.300.000 11,6 W Pentium-166 1996 0,35 µ 3,3 V 3.300.000 14,5 W Pentium-200 1996 0,35 µ 3,3 V 3.300.000 15,5 W Tecnologia MMX A tecnologia MMX provocou um grande alvoroço na imprensa especializada e, conseqüentemente, nos usuários ávidos por novidades. Infelizmente, salvo raras exceções, a mídia apresentou informações completamente equivocadas sobre o que é essa tecnologia e seu funcionamento. Os processadores com tecnologia MMX têm dois conjuntos de instrução: o primeiro com instruções tradicionais da família Intel 80x86 e o segundo com as chamadas instruções MMX. O conjunto de instruções MMX tem 57 instruções, todas muito simples, como soma, subtração e comparação. A grande vantagem é a possibilidade de que essas instruções utilizem um conceito chamado SIMD (Single Instrucion, Multiple Data Instruções Única para Múltiplos Dados), que permite que vários dados sejam manipulados simultaneamente. A Intel não queria acrescentar nenhum novo modo de operação ao processador que tivesse tecnologia MMX, nem novos registradores ou flags. Caso isso ocorresse, novas versões de sistemas operacionais deveriam ser criadas, fazendo com que programas utilizando esse novo conjunto de instruções demorassem muito tempo para serem lançados. Em vez disso, a Intel fez com que o conjunto de instruções MMX compartilhasse o circuito do coprocessador matemático integrado (unidade de ponto flutuante) utilizando os registradores e flags já existentes. Assim, o acesso ao conjunto de instruções MMX é tão fácil quanto o conjunto de instruções do coprocessador matemático. Os programas podem acessar livremente as instruções MMX em qualquer momento, independentemente do modo de operação do processador. É claro que não se podem utilizar instruções MMX e co-processador, simultaneamente, ainda que o Pentium tenha duas canalizações (o que permite a execução simultânea de mais de uma instrução). Se a tecnologia MMX é apenas um novo conjunto de instruções simples e que não altera drasticamente a estrutura interna do processador, por que tanto alvoroço? Por causa da possibilidade de que essas instruções manipulem vários dados pequenos por vez. 86
Esse mesmo conceito é empregado por tecnologias mais recentes, como a 3Dnow!, a SSE (Streaming SIMD Extensions) e a SSE-2. SIMD (Single Instruction, Multiple Data) Ao se usar uma instrução tradicional para a soma de dois dados quaisquer, pode-se estar subutilizando o processador. Na soma de dois dados de 8 bits, não há vantagem alguma no fato de o processador ser de 32 bits. A instrução utilizada será uma instrução de soma de números de 8 bits e que, possivelmente, ocupará o processador tanto quanto uma instrução de 32 bits. Em outras palavras, não há diferença, para o processador, em somar números de 8 bits ou de 32 bits: ocupa o processador da mesma forma e o resultado é único somente uma soma foi executada. A idéia do conceito SIMD é aproveitar o fato de que os registradores internos dos processadores são grandes e utilizá-lo para a soma de vários dados de poucos bits simultaneamente. Como os registradores de unidade de ponto flutuante (e que são compartilhados pelo conjunto de instruções MMX) armazenam 64 bits, poderia-se embutir em um registrador destes até oito dados de 8 bits, quatro dados de 16 bits ou, ainda, dois dados de 32 bits. Para o caso de dados de 8 bits, uma instrução tradicional é capaz de fazer somente uma soma por vez. Já uma instrução MMX é capaz de fazer oito somas simultâneas de diferentes dados de 8 bits. Isso refletirá em um aumento drástico de desempenho quando utilizar instruções MMX para a manipulação de pequenos dados. Instrução tradicional Dado A (8bits) + Dado B (8bits) = A+B (8bits) Registrador 1 Registrador 2 Registrador 3 Instrução MMX Dado A1 (8bits) Dado B1 (8bits) Dado C1 (8bits) Dado D1 (8bits) Dado E1 (8bits) Dado F1 (8bits) Dado G1 (8bits) Dado H1 (8bits) + + + + + + + + Dado A2 Dado B2 Dado C2 Dado D2 Dado E2 Dado F2 Dado G2 Dado H2 (8bits) (8bits) (8bits) (8bits) (8bits) (8bits) (8bits) (8bits) = = = = = = = = A1+A2 B1+B2 C1+C2 D1+D2 E1+E2 F1+F2 G1+G2 H1+H2 (8bits) (8bits) (8bits) (8bits) (8bits) (8bits) (8bits) (8bits) Regist. 1 Regist. 2 Regist. 3 87