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Processadores AMD, modelos disponíveis e história. Conceito de APU e Arquitetura de processador AMD. Modelos e Sistemas de Refrigeração
Os processadores são itens fundamentais para toda e qualquer máquina computadorizada, pois ele é o "cérebro da máquina" o chip mais inteligente capaz de "tomar decisões" e executar tarefas mediante uma programação pré-estabelecida.
Sem os processadores, não existiria nenhuma máquina eletrônica moderna, computadores, robôs, nem todas as maravilhas que os gadgets nos proporcionam. Estes chips eletrônicos são verdadeiras maravilhas da engenharia, um verdadeiro estado da arte!
Vamos aqui falar um pouco mais sobre a AMD, e seus primeiros processadores. Na aula anterior, falamos do mesmo caminho feito pela Intel. Abordo aqui apenas os processadores de Desktop e os mais famosos no Brasil, os demais foram omitidos.
História dos Processadores no Mundo
Somente em 1948, é que brilhantes gênios (John Bardeen, William Shockley and Walter Brattain) nos laboratórios da Bell (AT&T) descobririam um componente eletrônico revolucionário, que mudaria completamente o mundo por completo! Graças aos estudos da eletrônica de estado sólido, o transistor foi descoberto!
Mais tarde esta descoberta, poderia substituir as válvulas por completo, produzindo circuitos eletrônicos menores, mais confiáveis, melhor vida útil e com menos consumo de energia.
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| Transistores Atuais modernizados |
Estamos agora na era da eletrônica do estado sólido, onde todas as válvulas estavam sendo substituídas por circuitos transistorizados.
A indústria continuou suas pesquisas no campo do estado sólido, e ainda estaríamos para ver outra revolução no mundo eletrônico! Os circuitos integrados!
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| Exemplo de Circuito Integrado |
Seria o grande passo para os futuros processadores serem fabricados!
Conhecido por IC- Integrated Circuit ou CI em português, este componente foi descoberto em 1949 e conseguiria o impossível. Reunir em um único componente mais do que 1 transistor e uma série de outros, num espaço muito pequeno!
Os processadores mesmo os primeiros,já tinham centenas de transistores integrados num único chip. Os mais modernos, teriam uma cidade, ou até mesmo um país inteiro, integrados. O milagre da nanotecnologia.
Núcleo o processador (CORE)
O conceito para núcleo se aplica exatamente ao chip interno, o que abriga realmente a tecnologia e toda a estrutura necessária para uma CPU. Medindo centímetros ou milímetros, este chip é o resultado da nanotecnologia (Litografia).
No core estão a ALU, Registradores, e demais circuitos integrados para o perfeito funcionamento do chip CPU. A CPU em si é revestida de um encapsulamento protetor rígido, para evitar a quebra do chip interno (frágil), geralmente por fora existe um contato metálico reservado para ser ligado ao dissipador de calor+cooler para efeitos de refrigeração.
Os primeiros modelos de CPU não necessitavam de cooler, até os 486. Atualmente, todos os chips CPU, precisam ser resfriados, ou haverá risco de queima/danos. Os processadores precisam trabalhar frio, quando mais, melhor!
Quanto houve o impedimento tecnológico de continuar subindo o clock (Ghz) dos processadores, surgia então o conceito de Core's.
Os famosos Multi-Cores usam chips internos que trazem mais do que uma CPU integrada, rodando a velocidades menores, porém de forma paralela. Como se fosse duas cabeças pensando!
A partir dai não seria mais interessante subir os Ghz dos processadores, mas sim integrar mais Cores.
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| Arquitetura AMD atual |
Os modelos de processadores de AMD, atualmente já possuem o chipset Northbrigde, embutido. Portanto controlador de memória RAM/DDR3 e vídeo já estão no processador. Lembre-se que a AMD teve esta arquitetura muito antes da Intel adotar em sua linha (core iX), apesar do processador ficar mais caro, as Mobo reduziram de preço.
Memória Cache
Nestes processadores estavam evidentes as famosas memórias Cache, embutidas dentro do Core do processador (16Kb, ou 32Kb) conhecidas por L1.
A cache é uma memória ultra rápida que opera com clock na mesma faixa do processador. Isso garante extrema velocidade. Sua função é armazenar as últimas instruções ou resultados, gerando um acesso mais rápido de muitas informações já processadas. Antigamente o processador tinha que buscar estas informações na RAM, porém ela opera com uma frequência bem menor que a cache. O processador fica mais lento, até efetuar a busca destas informações, pois sem cache ele fica ocioso por nanosegundos, tempo este que no mundo moderno pode ser uma eternidade!
Produzir a memória cache no núcleo do processador é muito caro, por isso mesmo, as memórias cache são muito pequenas (16KB as primeiras) porém suficiente para sua função e incrível melhoria da performance.
Mais tarde haveria o conceito de cache L2, L3 porém estas memórias muito embora também estejam embutidas no Core (núcleo) da CPU, operam com clock muito reduzido, e não oferecem a mesma performance da cache L1.
Primeiros Passos para um chip de CPU
AMD (Advanced Micro Devices) é uma multinacional norte-americana fundada em 1969, fabricante de microchips e demais circuitos integrados. Um de seus fundadores, trabalhou na criação do primeiro circuito integrado na Fairchild.
Desde seus primeiros passos no mundo da computação, a empresa foi um concorrente direto a sua maior rival INTEL, produzindo muitos processadores similares.
Mesmo com muitos concorrentes, é uma das únicas que se mantem na ativa, no mercado de fabricação de processadores para computadores.
AM9080
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| AM9080 compativel com Z80 e 8080 |
Lançado em 1974, este foi literalmente o primeiro processador da AMD para computadores. Baseado na arquitetura do 8080. Como era muito popular naquela época, este processador de 8 Bits, era um concorrente direto ao Z80 (Zilog) e principalmente ao 8080 da Intel, já que seu custo era muito competitivo.
Ele foi produzido com base no projeto não oficial do 8080 que mais tarde foi oficializado em acordo comercial com a Intel.
AM9080 poderia rodar num clock de 2Mhz
AM2900 - (2901)
Lançado em 1975 a série 2900 foi a primeira linha de componentes de 4 bits da AMD. Apesar de não ser um processador, era para ser usado em computadores como componente eletrônico, este chip era a ALU (unidade lógica aritmética) que precisaria ainda de outros chips para construir efetivamente uma CPU de verdade.
Processadores de 16 Bits
Processador de 16 Bits, originalmente criado pela Intel (8086) mas que foi licenciado para muitos fabricantes produzirem processadores compatíveis. A AMD produziu o AM86, que era um licenciado compatível com o 8086 da Intel, rodando de 5 Mhz até 10Mhz.
Exemplo de máquinas que usaram este processador foram as IBM/XT, IBM/AT e NASA na Nave espacial Discovery.
AM186
Lançado em 1982, este outro processador de 16 Bits também foi produzido de forma licenciada pela AMD, baseado na arquitetura do Intel 80186. Podendo rodar até 25Mhz de clock, ele foi produzido até 2007. Como vimos antes, o 80186 era uma melhoria no 8086 original, e no caso da AMD não foi diferente.
AM286
Em 1984, já não haviam tantas empresas especializadas em fabricação de microprocessadores, uma vez que o processo é muito caro, e muitas delas se dedicaram a outros negócios. AMD continua firme e forte, agora produzindo uma variante do famoso 80286 da Intel. Am286 era fabricado pela AMD sob licença da INTEL. O curioso é que a própria IBM (fabricante do XT e AT) solicitou a Intel para que houvesse outro parceiro fabricante, e no caso a AMD foi convocada pela própria Intel, para que o contrato de fornecimento com a IBM não fosse cortado.
Mesmo com a Intel migrando para a linha 386, a AMD continuou fabricando Am286 até 1987,com boas melhorias, uma delas é o clock que chegou até 20Mhz.
Terceira Geração de Processadores AMD- 32 Bits!
Am386
Am486
Am586
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AMD K5
Am386
Lançado em 1991, este processador Am386 era totalmente compatível com os 80386 da Intel. Nesta etapa, a AMD se solidou como a segunda maior fabricante de microprocessadores (devido a ajuda da IBM). O Am386 era um processador de 32bits (já poderia rodar sistemas Windows 3.1/3.11 ou Linux). Apesar da Intel não ter gostado, já que o contrato era apenas para o 80286 e linhas anteriores, a AMD pode vender o Am386 de forma legalizada, e ainda por cima melhorou o clock para modelos de 20 até 40Mhz.
Haviam várias versões assim como os da Intel, mudando clock e algumas características.
Ainda não havia ainda memória cache, nem set de instruções MMX, tão pouco necessidade de dissipador de calor/cooler para resfriamento.
Am486
Lançado em meados de 1993, este processador da AMD começa a marcar a briga comercial entre Intel X AMD. Vendido com preço menor do que o 80486, o Am486 ainda tinha um clock maior de 40Mhz o que dispertou interesse em fabricantes tais como Acer e Compaq.
Havia ainda uma versão melhorada do Am486 que era dotada de funções avançadas para melhoria de energia elétrica, além de memória cache L1 de 8Kb ou 16Kb. O modelo Am486 DX4, ganharia versões que conseguiriam chegar em até 120Mhz, e ainda tensões de 3,3V!
Com velocidades acima dos 100Mhz, já havia necessidade de se usar dissipadores de calor + coolers para refrigeração
Havia ainda uma versão melhorada do Am486 que era dotada de funções avançadas para melhoria de energia elétrica, além de memória cache L1 de 8Kb ou 16Kb. O modelo Am486 DX4, ganharia versões que conseguiriam chegar em até 120Mhz, e ainda tensões de 3,3V!
Com velocidades acima dos 100Mhz, já havia necessidade de se usar dissipadores de calor + coolers para refrigeração
Am586
Lançado em 1995, este processador da AMD, era uma melhoria para upgrade dos antigos 486 da Intel. Ele era totalmente compatível em pinagem, chegando a incríveis 133Mhz de clock! Com essa velocidade, já era necessário o uso de dissipador de calor + cooler.
Compatível com placas de Soquete (1,2,3) já opera com memórias DRAM de FSB até 33 Mhz.
Já tinha memória cache de 16Kb, tornando-o uma alternativa muito competitiva até mesmo para as primeiras linhas do Pentium da Intel.
AMD K5
Lançado em 1996, este foi o primeiro processador projetado e desenvolvido 100% pela AMD. Seu objetivo era ser uma excelente alternativa ao Pentium da Intel. Com versões de 75Mhz até 133 Mhz de clock, operava memórias com FSB de 50Mhz até 66Mhz. Contava com memória cache L1 de 8+16Kb e pode ser usado em Mobo com Soquete 5 ou 7.
Quase 4,5 milhões de transistores foram integrados no K5, que já contava até com set de instruções MMX.
Assim como a Intel, a AMD aboliu o uso do nome (X86) para seus processadores, e começou a usar nomes apelidos, que poderiam ser registrados como patente.
AMD K6
Lançado em 1997, este processador foi intencionamento projetado para computadores que usavam processadores da Intel-Pentium, porém permitia um desempenho comparado á de um Pentium-II, com baixo preço. Foi uma visão estratégica para a AMD criar mais competitividade na guerra de mercado contra a Intel. As versões deste processador iam de 166Mhz até 300Mhz, operavam memórias Dram de até 66Mhz de FSB. Apresenta memória cache de 32+32Kb (dados+instrução). Pode ser instalado em Mobo com Soquete 7, os mesmos usados pelo Pentium1.
Quase 9 milhões de transistores estavam integrados no chip, que também continha set de instruções MMX.
K6-2
Apresentado em meados de 1998, este processador da AMD era uma melhoria do K6 original. A novidade era o set de instruções da AMD 3D Now, reservado para melhorias em vetorização gráfica, jogos e similares, além do MMX. Com 9,3 milhões de transistores, ele operava em versões de 266Mhz até 500 Mhz, compatível com memórias RAM de 100Mhz de FSB. O modelo ainda estava equipado com 64Kb de memória cache L1 (32+32) e L2 de 128Kb. apresentando uma incrível performance. Versões ainda operam com tensões abaixo dos 2,2V de core. Era compatível com Soquete 7 ou Super 7.
Apresentado em 1999, este processador competia com os Pentium 2 e até modelos Pentium 3. Foi o último fabricado com compatibilidade do Soquete 7 (também o último em compatibilidade). Com modelos de clocks entre 350Mhz até 550Mhz, equipado com memória cache L1 de 64Kb(32+32), L2 de 256Kb e L3 com 512 ou 1024Kb. Neste ponto a AMD estava começando a ser uma concorrente de peso para a Intel, já que as demais empresas não estavam mais competindo no mercado de processadores desktop.
Athlon /XP/MP (K7)
Athlon originalmente lançado em 1999, foi o primeiro processador a conseguir obter um clock acima dos 1Ghz! Nas primeiras versões o clock era de 500 até 700Mhz. Mais tarde vieram versões com 1Ghz e 1,4Ghz! Este fato marca a série de diferenças com relação aos processadores intel, alguns chips de processador desta série, alcança incríveis temperaturas, e sem um resfriamento adequado, pode literalmente queimar a placa mãe!
Com versões de memória cache entre 256Kb e 512Kb, conseguem operar com memórias RAM de até 100Mhz de FSB.
A terceira geração (XP) foi lançada em 2001, e versões tinham de 1,33Ghz até 2,33Ghz de clock, operando com RAM de até 200Mhz FSB em alguns modelos.
Athlon MP, foi uma série capaz de trabalhar em dual-core.
Eles suportam set de instruções MMX,SSE, 3Dnow AMD. Usam o Soquete A.
Apresentado pela AMD em 2000, este processador tinha como alvo substituir o antigo Athlon, e os concorrentes Pentium3 e Celeron da Intel. Com versões de 600Mhz até 1,8Ghz, opera memórias RAM de até 266Mhz de FSB, e possuem memória cache de 64Kb (32+32).
Usam o Soquete A, suportam set de instruções MMX,SSE, 3Dnow AMD.
Sempron (K7)
Apresentado em 2004, esta linha de processadores AMD, tinha como foco competir com o Intel Celeron, e também substituir o obsoleto Duron. Com versões de cache L1 (256/512Kb), clock de 1,5Ghz até 2,0 Ghz e operando com memórias RAM's de até 200Mhz de FSB. Não confundir com a outra geração de processadores Sempron, aqui estamos abordando apenas a primeira geração. O soquete padrão desta geração é o A.
AMD na Era dos processadores 64 Bits. AMD64
Athlon 64 (K8) / X2/ FX
Lançado em meados de 2003,este já suporta a arquitetura de 64 bits (AMD64, e foi o primeiro a ter esta arquitetura para o público doméstico. Competindo diretamente com o Pentium 4 da Intel. Produzido em muitas versões, conta com soquetes 754,939 e AM2. Cache L1 de 512/1024 Kb para alguns modelos e RAM de até 1Ghz de FSB. As versões X2 são Dual-Core, enquanto as FX são para gamers e entusiastas. FX permite overclocking além de ser dual core.
A nova geração apresentada em 2004, alcança clocks de 1Ghz até 2,9Ghz, 32/64bits, e operam memoria RAM de ate 2,7Ghz de FSB. Com versões para soquetes AM2,AM3, 754,939.
Sempron CPU
Este novo modelo ainda disponível no site da AMD, traz a nova linha Sempron dividida em chip CPU, com modelos (140/145/150) rodando de 2,7Ghz até 2,9Ghz com cache L1 de 1Mb. Soquete padrão AM3.
Sempron APU
Disponível em dois modelos (2650/3850) de 2 ou 4 cores, possuem clock aproximado de 1,35Ghz, e estão com cache L1 de (1/2Mb). Estes dois chips trazem a combinação de CPU+GPU num único chip, disponibilizando praticidade e economia para montagens de máquinas onboard.
O soquete padrão é AM1. Não se esqueça de conferir a série AX de APU da AMD logo abaixo.
Phenon II (Atual)
Apresentado no final de 2008 junto com o soquete AM2+ ou AM3. É um processador de múltiplos núcleos (X2,X3,X4 ou X6) operando de 2,5 até 3,7Ghz. Suporte set instruções (MMX,SSE,SSE3,SS4a).
Alguns modelos incluem uma GPU Radeon interna. Com cache L1 de 64Kb, L2 de 512Kb e L3 que pode chegar até 6Mb. Modelo atualmente em produção, veja no site da fabricante os modelos disponíveis.
Alguns modelos incluem uma GPU Radeon interna. Com cache L1 de 64Kb, L2 de 512Kb e L3 que pode chegar até 6Mb. Modelo atualmente em produção, veja no site da fabricante os modelos disponíveis.
Athlon/Athlon II (Atual)
Apresentado em 2009,é um processador mediano, com custo benefício considerado. É dual-core ou Quad (X2 ou X4). Versões para soquete FM1/FM2 AM2+/AM3. Clocks de 1,6Ghz até 3,5Ghz e ainda possuem a tecnologia exclusiva AMD Hyper transport que usa um barramento para memória RAM de 1,8 até 2,0 Ghz! Acesse a página deste processador no site do fabricante e confira os modelos e especificações técnicas.
Acesse aqui a página para o X2 e X4 Athlon um outro modelo de processador.
Serie A (APU) - Atual
Apresentados em 2011, estes processadores APU, são o marco da fusão entre a AMD+ATI, gerando uma nova combinação tecnológica. Consoles de vídeo games famosos, usam as APU's de baixa energia. Os modelos vendidos são: A4,A6,A8,A10.
O chip da APU pode ter de 2 á 4 núcleos (cores).
A Série AX é a mais nova fusão entre a AMD/ATI, e possuem muito mais recursos do que a linha APU-Sempron.
O chip da APU pode ter de 2 á 4 núcleos (cores).
A Série AX é a mais nova fusão entre a AMD/ATI, e possuem muito mais recursos do que a linha APU-Sempron.
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| Esquema da AMD para as APU |
APU (Accelerated Processing Unit): É uma sigla que indica que o chip possui uma CPU+ GPU embutida, tudo em uma única unidade. Há ainda quem prefira a combinação CPU+GPU em separado (como eu), porém para smartphones e consoles de vídeo game, as APU são uma solução milagrosa, o melhor dos dois mundos com pouco espaço e baixo consumo de energia.
Particularmente, eu não sou fã de APU para desktop's, porém para gadgets eu acredito que a APU será uma tecnologia muito utilizada.
Uma série especial de processadores, com foco principal em overclocking! Aqui os processadores estão todos com seus multiplicadores destravados, podendo ir além do limite da imaginação, liberando todo potencial de processamento e das memórias RAM (FSB overclock). As velocidades dos modelos variam desde 3,8 Ghz até incríveis 5Ghz (FX9590)!
As memórias cache dos modelos são L1 128K L2 (4/6/8 Mb) L3 de 8Mb, todos usam soquete AM3+
Suportam memórias DDR3 de até 1866Mhz de clock
Esta série é dedicada especialmente aos fãs de velocidades insanas, ou para quem quer jogos e desempenhos 3D realmente ultra-necessárias e fora dos padrões. Não são processadores para pessoas comuns, tanto pelo alto preço $$, tanto pela configuração mais complexa. A Mobo para eles são especiais.
FX 41XX- Série com Quad Cores (4 núcleos)
FX 6XXX- Série com Six Cores (6 núcleos)
FX 81XX- Série com Eight Cores (8 núcleos)
FX 9590/9370 - Super Overclocking (8 núcleos os +rápidos do mercado atual)**
**Por conta da alta temperatura (TDP de até 220W!) estes super-processadores requerem refrigeração por sistema especial, (esqueça ventiladores); além de necessitar de uma fonte de alimentação muito potente (1000w para cima).
Sistemas de Refrigeração
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| Dissipador de Calor possui vários modelos e tamanhos |
Um dos sistemas mais antigos e eficientes de refrigeração usados até agora, são os dissipadores de calor. Feitos de material metálico de alta condutividade térmica, eles ficam em contato constante com o processador, e usam suas aletas para facilitar a troca de calor com o ambiente. Geralmente presos no soquete com uma presilha, garantem o perfeito contato para capturar o calor gerado no interior do Chip CPU.
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| Pasta térmica velha, precisa ser retirada e trocada |
No chip há uma área especial reservada para este contato, e entre ela e o dissipador, existe uma camada especial de material chamado de pasta térmica!
Esta pasta elimina qualquer possibilidade de ar (que seria um isolante) além de acabar com qualquer imperfeição nas superfícies rugosas, garantindo perfeita condutividade térmica. Com o tempo esta pasta fica velha (aquecimento da CPU), e deverá ser trocada para garantir melhor rendimento.
Atualmente, nos processadores modernos, originalmente esta pasta pode ser substituída por filetes térmicos (geralmente na cor cinza) que possuem a mesma função. Evite tocar nela com os dedos (isso pode prejudicar o rendimento devido a oleosidade).
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| Pasta térmica em forma de filete rígido (comum original das CPU) |
Não reutilize estes filetes, quando trocar o processador ou quando retirar o dissipador dele, troque por outra pasta térmica nova!
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| Pasta térmica com liga de ouro. Melhor que a de prata |
As melhores e mais adequadas para CPU, usam em sua composição, ligas de prata ou até mesmo ouro ($)!
Devido a alta temperatura das CPU's modernas, somente o dissipador não é o suficiente, e para promover um rápido resfriamento, existem ventoinhas (FAN,Coolers) que são presas no topo para soprar ar nas aletas de ventilados. Isso garante mais rapidez nas trocas de calor, ajudando a resfriar melhor a CPU.Geralmente estes ventiladores, são ligados na Mobo, em um conector especial (3 ou 4 pinos) pois existe um circuito eletrônico que monitora sua velocidade e correta rotação. Caso haja um problema com a ventoinha (falhas, queima) a Mobo irá monitorar a temperatura, e avisar quando estiver muito alta (acima dos 80°).
Você também poderá instalar no gabinete outras ventoinhas para garantir melhor fluxo de ar interno. Lembre-se que os discos rígidos e memórias RAM também devem ser resfriados corretamente.
Veja nosso vídeo especial, falando sobre controladores de FAN (externos) para gabinete universal!
Geralmente todos os processadores modernos, tem um circuito que o desliga em caso de sobreaquecimento, porém os mais antigos ainda podem se queimar literalmente, assim como mostrado em nosso vídeo.
Para gamers, entusiastas ou ainda para quem faz overclocking da CPU, sistemas refrigerados por ventoinhas não são muito eficientes, devido a alta temperatura das máquinas.
Neste caso o único sistema eficiente de refrigeração é porsistema fechado líquido com radiador, também conhecido por "Water Cooler". O sistema lembra o sistema de refrigeração dos motores de carro, onde há um radiador que coleta a água quente das mangueiras e troca calor com o ambiente resfriando-a.
Porém este sistema é muito mais caro do que os convencionais, e requerem um gabinete especial, preparado para receber as mangueiras e o radiador externo.
Veja um exemplo neste vídeo.
Somente em casos muito especiais, é que este sistema é utilizado.
Se você é um usuário comum, ou está montando uma máquina para uso normal, não haverá necessidade deste equipamento.
Mas atenção! Continue mantendo a manutenção normal de seus coolers e fans, saiba como efetuar a correta limpeza e lubrificação aqui em nosso blog.
Por hora deixamos o mundo da AMD, nesta aula aprendemos muitos conceitos, e também a participação brilhante desta empresa na história da computação mundial.
Até a próxima aula.
JMJG- Eng Eletrônico / Instrutor de Hardware
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