pcmark2002 PRO

Montagem
Configuração e
Manutenção de
Computadores
VOLUME 2
Autores:
Daniel Appel
Daniel Santoro
Edgard Hideyuki Shine
Emir Gebara
Fernando Ramos da Silva
Leonardo Andreozi
Luiz Fernando Femenias V. Aizawa
Marcus Brandão de Moura
Newton C. Braga
Paulo Couto
Pedro Henrique G. da Silva
Ricardo Copriva
Roberto Luiz R. Cunha
EDITORA SABER LTDA
Rua Jacinto José de Araújo, 315/317 - Tatuapé
CEP.: 03087-020 - São Paulo - Brasil
(11) 6195-5333
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)
Montagem configuração e manutenção de
computadores : volume 2. -- 2. ed. ampl. e atual. -
São Paulo : Editora Saber, 2006. -
(Biblioteca técnica do profissional)
Vários autores.
1. Microcomputadores - Atualização 2.
Microcomputadores - Manutenção e reparos I. Série.
06-8529
CDD - 004.160288
Índices para catálogo sistemático:
1. Computadores : Montagem : Processamento de dados
004.160288
2. Computadores : Manutenção e reparos :
Processamento de dados 004.160288
Copyright by
EDITORA SABER LTDA.
- 2006 Volume 2 - 2ª edição
Todos os direitos reservados. Proibida a reprodução total ou parcial, por
qualquer meio ou processo, especialmente por sistemas gráficos, microfílmicos, fotográficos, reprográficos, fonográficos, videográficos, atualmente
existentes ou que venham a ser inventados. Vedada a memorização e/ou
a recuperação total ou parcial em qualquer parte da obra em qualquer
programa juscibernético atualmente em uso ou que venha a ser desenvolvido ou implantado no futuro. Essas proibições aplicam-se também às
características gráficas da obra e à sua editoração. A violação dos direitos
autorais é punível como crime (art. 184 e parágrafos, do Código Penal, cf.
Lei nº 6.895, de 17/12/80) com pena de prisão (de 2 a 6 anos) e multa,
conjuntamente com busca, apreensão e indenização diversos (artigos 122,
123, 124, 126 da Lei nº 5.988, de 14/12/73, Lei dos Direitos Autorais).
A
presentação
V
ivemos um período da história conhecido como a Era do Conhecimento. Diferentemente das
que a antecederam, onde o poder econômico das pessoas e sociedades era medido, respectivamente, pela posse de terras e do capital físico em grandes indústrias, na atual era o poder está
nas mentes das pessoas. O que vale hoje é a educação. Os exemplos estão por toda parte, mundo afora.
Prova disso são as empresas desenvolvedoras de software. Dá para imaginar uma empresa dessas, instalada em um pequeno escritório e tendo algumas dezenas de programadores e analistas, faturando mais
do que uma sólida e centenária empresa industrial, com milhares de operários e um vasto capital físico
disperso em várias fábricas? Sejamos sinceros, há alguns anos atrás, seria impraticável, mas, hoje, não só
dá pra imaginar, como é a mais pura realidade.
Diferenças de mercado a parte, o fato é que os dias atuais são marcados pela turbulência, pelo dinamismo com que as transformações acontecem, por um mundo mais competitivo. Para enfrentá-los e ser
bem-sucedido, é preciso usar e abusar da criatividade, antecipar tendências, não ser tão resistente a mudanças ao ponto de inibir novas idéias, enfim, inovar, justamente o que robôs e máquinas em geral, inclusive
computadores, não fazem.
Para serem capazes de agir com este enfoque,
pessoas e profissionais devem encarar a formação
sólida e o aperfeiçoamento e desenvolvimento contínuo de novas competências como sendo a mola
propulsora. No mercado de Tecnologia da Informação (TI), ou, simplesmente, Informática, isso é
mais crítico ainda, uma vez que novas tecnologias
surgem dia-a-dia e grandes mudanças ocorrem
praticamente a todo ano.
Neste sentido, é com muita satisfação que concluímos
o segundo volume desta obra que seguramente é a mais
atual do mercado editorial. Tecnologias que ainda não são
tão comuns no mercado, como processadores Dual-Core e
interfaces wireless integradas em placas-mãe, já estão abordadas aqui.
Embora organizado em capítulos, a leitura em seqüência
não é pré-requisito para o entendimento, pois procuramos garantir
uma independência entre eles. Além disso, cada capítulo corresponde a um tema normalmente abordado
isoladamente nos cursos de Hardware. E por falar nesses cursos, os Volumes 1 e 2 somados contemplam
todo o currículo ministrado, mesmo nos programas mais avançados. Em alguns casos, inclusive, o livro
é até mais abrangente, devido à dificuldade das escolas em manterem laboratórios atualizados. Assim,
capítulos como o do detalhamento passo a passo da montagem, configuração do BIOS, instalação de drivers e do sistema operacional Windows XP 64 bits em computadores de configuração atuais, apresentados
no Volume 1, e o de apresentação de ferramentas profissionais para a manutenção, assunto do presente
volume, estão entre os grandes destaques desta obra.
Para finalizar, deixaremos uma breve afirmação para reflexão: o valor de uma mente - entenda-se daí
serviço, profissional, etc - é diretamente proporcional à freqüência com que a pessoa lê.
Visite o site www.editorasaber.com.br/livros para
sempre estar atualizado no mundo da informática.
I
ndice
Capitulo 12 - Processadores e Coolers .................5
Retrospectiva dos Processadores Intel ........5
486 - do DX ao DX4 .........................................5
Pentium e Pentium MMX..............................6
Pentium II - Klamath e Deschutes ........................6
Celeron - Covington ao Northwood ...................7
Pentium III - Katmai ao Tualatin .................8
Pentium 4 - Willamette e Northwood .............9
Pentium 4 – Prescott ................................10
Celeron D ................................................13
Análise de microarquitetura ................15
Tecnologia Hyperthreading (HT) ................17
Arquitetura P4 HT ................................19
Athlon XP ...............................................20
Athlon 64 e Opteron ................................24
Tecnologia x86-64 ................................24
Processadores Dual-core ..............................29
Testes com Pentium D e Athlon 64 X2 .........33
Plataforma AM2 da AMD ............................36
Duelo com geração anterior ............................42
Core 2 ........................................................43
Microarquitetura Core .....................................47
Testes Core 2 x Athlon 64 ................................48
Coolers .....................................................53
Composto térmico .........................................55
Circuito gerador de clock programável ...............80
Controladoras RAID......................................80
Raio-X do chipset..........................................81
Circuito Super I/O e monitor de Hardware .....81
Capitulo 16 - Placa de Rede .........................................82
Diferenças de Desempenho .............................82
Testes .................................................................82
Dimensionamento das placas de rede..............84
Capitulo 17 - Placa e Monitores de Vídeo .....................85
Imagens 3D ....................................................85
Barramento AGP ...........................................86
Processando os Vértices .................................86
Pixels e Texturas ..........................................87
As placas de Vídeo ......................................88
Testes.....................................................90
Monitores de Vídeo..........................................92
Monitores CRT.............................................93
Monitores LCD...........................................94
Dimensionamento de Monitores ....................95
Capitulo 18 - Periféricos para Jogos ............................98
Óculos 3D ....................................................98
Game PAD .......................................................99
Manche .............................................................100
Volante Speedeheel ..........................................100
Comando de Voz ...............................................101
Capitulo 19 - UPGRADE ..............................................103
Benefícios do Upgrade....................................103
O equipamento..................................................103
Os testes......................................................104
Sound Forge Processamento de Áudio..........106
Vegas Processamento de Vídeo......................106
Photoshop..............................................107
Far Cry...........................................................107
Capitulo 13 - Modems ............................................58
Função do Modem ...........................................58
Formas de Transmissão .....................................58
Modulação ......................................................58
Padrões de Modem: Evolução e Técnicas ............59
Interfaces Seriais no Modem ...........................61
Configuração e utilização dos
comandos AT/HAYES ......................................61
Testes com Soft Modens ..................................62
Tipos de Modems ............................................63
A Importância dos Drivers ................................65
Capitulo 20 - Novas Tecnologias ..............................110
Tipos de RAID.............................................110
RAID 6......................................................110
Prevenção de Execução de Dados – DEP .........111
Como ativar a DEP..........................................112
Capitulo 14 - Placa de Som ........................................66
Som On-Board ..............................................66
Testes .........................................................67
Parâmetros que Realmente Importam ..............67
Como Montar um Home Theather ...............69
Captura e edição de áudio ..................71
Do vinil para o CD .................................72
Da fita K7 para o CD ..................................76
Capitulo 21 - Manutenção ...........................................114
HD Manager....................................................114
Baixando a Temperatura dos HDS...................115
Modem.....................................................................118
Problemas com Monitores de Vídeo .......................120
Manutenção de Impressoras ................................122
Drive de Disquete (Floppy) .....................................125
Os Falantes do PC ..............................................127
Resolvendo Conflitos de Hardware ...................129
Manutenção profissional...................................135
Manutenção profissional
com soluções de hardware.................................140
DOC Memory........................................................146
Construindo um Laboratório para Montagem
e Manutenção de Computadores .....................147
A Difícil Arte de Cobrar .........................................149
Capitulo 15 - Placa-mãe .............................................77
Chipset Intel 975X ......................................78
Módulos de memória ...........................................78
Rede wireless ................................................79
Áudio ................................................................79
Controlador Firewire ..........................................79
Rede cabeada ................................................79
Slots de expansão ............................................80
Memória Flash/BIOS .....................................80
Controlador USB 2.0 ....................................80
Montagem, configuração e manutenção de computadores
Capítulo 12
Processadores
e Coolers
Retrospectiva dos
processadores Intel
Embora existam outros fabricantes,
os dois principais na indústria de processadores (também conhecidos por
CPU, de Central Processing Unit, ou
Unidade Central de Processamento)
são Intel e AMD. Conhecê-los é de
fundamental importância tanto para
fazermos um upgrade quanto para
sermos eficientes na manutenção dos
computadores.
Começando pelos modelos da Intel,
faremos uma breve retrospectiva para
logo após apresentarmos as características dos atuais modelos disponíveis
no mercado. Prepare-se, então, para
conhecer aquele que é considerado um
dos mais importantes componentes
de um computador, justamente por
ser o responsável pela execução das
instruções dos softwares que podemos
instalar.
Há cerca de 19 anos surgiam no
mercado os primeiros computadores
cujas CPUs não eram soldadas nas
placas-mãe; estas passaram a ser simplesmente encaixadas no PC. A partir
de então tornou-se responsabilidade
dos usuários a correta instalação e configuração dos parâmetros de operação
do processador; conseqüentemente
inéditas possibilidades de upgrade surgiram, o que exigiu o conhecimento
de alguns pormenores sobre o funcionamento desses equipamentos para
se evitar problemas na instalação da
máquina.
Faremos então uma rápida cronologia da evolução das CPUs da Intel,
do 486 aos atuais Core 2 Duo, e abordaremos aspectos relevantes para a
instalação do PC.
Antes, convém memorizar desde já
uma importante equação que define a
freqüência interna de toda CPU:
Freqüência = Freqüência x Multiplicador
Interna
do FSB
de clock
sendo essas duas variáveis, a princípio, configuradas pelo usuário na
placa-mãe. Tomando como exemplo
um Pentium que opera internamente
a 133 MHz, seu FSB é de 66 MHz e o
multiplicador, 2.
486 – do DX ao DX4
Inicialmente fabricados em 1989, os
primeiros modelos de 486 possuíam
Soquetes
Soquete 11
Soquete 21
Soquete 3
Soquete 41
Soquete 51
Soquete 61,2
Soquete 7
Soquete 8
Soquete 370
Soquete 423
Soquete 478
Soquete 603
Slot 1
Slot 2
LGA775
Pinos
169
238
237
273
320
235
321
387
370
423
478
603
242
330
Não, estão
no soquete
Tensão
5V
5V
5V / 3,3V
5V
5V / 3,3V
3,3V
VRM3
Auto VRM
Auto VRM
Auto VRM
Auto VRM
Auto VRM
Auto VRM
Auto VRM
Auto VRM
o dobro do poder de processamento
dos 386. As novidades foram um coprocessador matemático, circuitos de
controle e armazenamento de cache
L1, e a multiplicação da freqüência da
placa-mãe, também conhecida como
barramento externo da CPU, barramento principal do sistema, ou pela
sigla FSB (Front Side Bus).
Da mesma forma como foram lançadas algumas versões de baixo custo
dos 386, assim também ocorreu nos
486; como exemplo os 486SX, que se
diferenciavam por não possuírem o
co-processador.
Tanto os DX (com co-processador)
quanto os SX (sem co-processador)
são instalados em um soquete de 237
pinos, chamado soquete 3. Apesar de
ser o mais utilizado, este arranjo não
é o único compatível com os 486, o
Modelo
486 SX/SX2, DX/DX2, DX4 Overdrive
486 SX/SX2, DX/DX2, DX4 Overdrive, Pentium Overdrive
486 SX/SX2, DX/DX2, DX4, Pentium Overdrive
Pentium 60/66
Pentium 75-133
486 DX4, Pentium Overdrive
Pentium 75-233, MMX, Overdrive
Pentium Pro, Overdrive
Celeron, Pentium III
Pentium 4
Pentium 4, Celeron e Celeron D
Xeon (P4)
Pentium II/III, Celeron
Pentium II/III Xeon
Celeron D, Pentium 4, Pentium D, Core 2 Duo e Core 2
Extreme
1 - Soquetes pouco utilizados / 2 - Só existe em projeto, nunca foi implementado em uma placa-mãe
3 - Voltage Regulator Module - Módulo de Regulagem de Voltagem
Tipos de soquete utilizados pelas CPUs Intel T1.
Processadores e coolers
que merece uma atenção redobrada
(tabela 1). Como forma de upgrade dos
SX, a Intel lançou um co-processador
denominado 487SX que deveria ser
instalado em conjunto ao 486. Os 487SX
possuem o arranjo de pinos um pouco
diferente, exigindo que placas-mãe
com dois soquetes fossem fabricadas.
Apesar das recomendações da Intel
para a instalação de ambos os circuitos
(486SX e 487SX), ficou comprovado
que o 487SX era por si só uma CPU
completa e, portanto, não necessitava
do 486. Certamente o lançamento dos
487SX só serviu para introduzir no mercado um segundo soquete para os 486,
o soquete 2, que seria utilizado pelas
CPUs Overdrive da família.
Naquela época, o desenvolvimento
de circuitos que trabalhavam em freqüências próximas a 50 MHz era quase
impossível, o que provocou a criação
dos 486DX2 e logo após os 486DX50. Este último, inclusive, apresentou
diversos problemas quando operando
em placas-mãe de baixa qualidade.
Alcançado o limite de freqüência
dos DX2, surgiram os DX4. Diferente
do que poderíamos imaginar, o seu
multiplicador é de 3x e, a fim de reduzir
o consumo de energia do chip, a sua
voltagem de trabalho diminuiu de 5V
– utilizada em todos 486 até então – para
3,3V. É precisar tomar cuidado, pois
o ajuste incorreto da tensão dos DX4
pode queimar o processador.
Pentium e Pentium MMX
De forma a diferenciar de vez suas
CPUs em relação às fabricadas pelos
concorrentes naquela época, a Intel
passou a denominar seus novos processadores de Pentium e não 586. Suas
principais novidades foram: aumento
do barramento de dados de 32 para
64 bits, maior área de cache L1 (separado em duas áreas de 8KB cada) e
arquitetura superescalar, onde até
duas instruções podem ser executadas
simultaneamente.
Os dois primeiros Pentium, de 60 e
66 MHz, possuem características peculiares que lhes conferem exclusividade
até nas placas-mãe compatíveis. Eles
trabalham com 5V e na mesma freqüência do FSB, ou seja, sem multiplicadores
de clock. Seu encaixe é conhecido por
soquete 4 e possui 273 pinos, diferente
do soquete 7 (321 pinos), que viria a ser o
mais utilizado pelos Pentium. Por serem
diferentes, essas CPUs ficaram conhecidas como P5 ou Pentium modelo 1.
Cache, FSB, qual a importância
dessas e outras características para
uma CPU? Calma, pois todos esses
conceitos serão esclarecidos à medida
que caminharmos juntos na análise dos
processadores.
Excluindo os P5, todos Pentium
apresentam um multiplicador interno.
Como o ajuste desse parâmetro é feito
na placa-mãe, muitos produtos dessa
época foram falsificados; a marcação
original da Intel, na parte inferior do
processador, era raspada e uma nova
marcação, com freqüências superiores
às nominais, era feita. Para evitar tal
prática, a partir de 1995 a Intel passou
a marcar suas CPUs com uma inscrição em baixo relevo que identifica
determinados modelos; os Pentium
75 passaram a ter a marcação i75, os
Pentium 133, i133, e os demais modelos
iPP (figura 1).
Todos Pentium implementam os
códigos CPUID, eles são de extrema
utilidade para verificarmos a família da
CPU instalada numa máquina e a geração (stepping) do produto. Programas
como o CPU-Z (www.cpuid.com/cpuz.
php) auxiliam-no nessa tarefa. Outra
forma de se fazer essas verificações é
interpretando os códigos marcados no
processador, conforme a figura 2.
As primeiras implementações do
recurso Power Management (Gerenciamento de Energia) nos Pentium
75/90/100 MHz não foram bem sucedidas, causando muitas falhas e travamentos da máquina quando o processador entrava em estado de espera. Foi
por essa razão que não se recomendava
a habilitação dsse recurso. Somente a
partir do Pentium 120 MHz é que todos
os problemas foram resolvidos.
F1. Marcação em baixo relevo de um Pentium
Os Pentium MMX apresentaram
novas exigências elétricas: seus pinos
de I/O (Input/Output, ou Entrada/
Saída, comunicação de dados com
periféricos) continuaram utilizando
os 3,3V, mas internamente, nos circuitos eletrônicos que compõem a região
do núcleo, passou-se a exigir apenas
2,8V; assim, as placas-mãe compatíveis
forneciam duas voltagens para o processador sem as quais o mesmo corria
o risco de queimar. Essa arquitetura
é identificada por P55C e é diferente
da dos demais Pentium, identificados
por P54C.
Houveram também os Pentium
conhecidos por Overdrive, eles foram
processadores criados especialmente
por causa das incompatibilidades
existentes em algumas placas-mãe; o
Overdrive MMX, por exemplo, possui
regulador interno de tensão, podendo
ser instalado em qualquer placa-mãe
soquete 7.
Na seqüência veio o Pentium Pro.
Apesar do nome, esse processador não
pertenceu à mesma família dos Pentium e dos MMX; na verdade, ele foi
o primeiro modelo da 6ª geração de
processadores da Intel e apresentou
uma arquitetura que o tornava especialmente interessante para servidores
de rede. Utiliza o soquete 8 (387 pinos),
que foi criado exclusivamente para esse
modelo de processador.
Pentium II –
Klamath e Deschutes
Estreando um novo modelo de
encaixe físico, em 1997 surgiram os
primeiros Pentium II em cartucho. Seu
encapsulamento possui 242 contatos
F2. Interpretando os códigos marcados
nos processadores Pentium
Montagem, configuração e manutenção de computadores
que se encaixam no conector denominado Slot 1.
Os Pentium II foram fabricados
em duas versões, a primeira chamada
Klamath, com processo construtivo
de 0,35µm (micron ou 350nm – nanômetros), FSB de 66 MHz; e a segunda,
Deschutes, com processo de 0,25µm e
100 MHz. A fim de aumentar a performance, seu cache L2 foi integrado no
próprio encapsulamento, passando a
trabalhar na metade da freqüência do
processador.
Como todos os processadores que o
antecederam, os Pentium II possuíram
alguns modelos com bugs. Apesar da
baixíssima probabilidade de um usuário
comum ser afetado por um bug de uma
CPU, a Intel criou um método para correção de erros que pode ser facilmente
realizado. A partir dos Pentium II todos
os processadores podem armazenar
uma quantidade de microinstruções
específicas para a correção de erros no
seu funcionamento. Toda vez que o PC
é ligado, o BIOS (software básico da
placa-mãe, detalhado no Volume 1) é
quem fica encarregado de transferir os
dados para aquela área; dessa forma,
basta uma atualização do BIOS para
que o processador tenha alguns de seus
bugs eliminados. Por que apenas alguns
e não todos? Simples, a razão é que nem
todos podem ser resolvidos simplesmente por software, além disso a área
de microinstruções é limitada.
Diferentemente das CPUs produzidas até então, os Pentium II e seus
sucessores receberam uma proteção
interna, implementada nos próprios
circuitos internos do processador, que
impede que o seu multiplicador ultrapasse o valor determinado na fábrica
(mais adiante, quando falarmos sobre
overclock, você entenderá o porquê
dessa preocupação da indústria); os falsificadores, porém, conseguiram forçar
a CPU a trabalhar com outros valores
de multiplicadores (mesmo superiores
ao original) através de ligações nos próprios pinos do processador. Entretanto,
esse método não era capaz de evitar que
o usuário constatasse a adulteração do
processador, até mesmo com alguma
facilidade: o método de falsificação
impedia qualquer manipulação posterior com o multiplicador, fosse para
um valor inferior ou superior; já o travamento de fábrica permitia ajustes para
um valor inferior ao original. Portanto,
F3. Celeron Tualatin
se um processador não aceitar diminuições no multiplicador, ele pode ter sido
indevidamente modificado.
Também foi lançada uma versão
específica do Pentium II para o uso
em servidores. Denominada Pentium
II Xeon, sua arquitetura trazia, dentre
outras modificações, o cache L2 operando na mesma freqüência do processador e um encaixe de 330 contatos,
denominado Slot 2. As placas-mãe do
Pentium II “comuns” não são compatíveis com as feitas para o Xeon.
Celeron –
Covington ao Northwood
Estas CPUs foram especialmente
criadas para o mercado de baixo custo.
O primeiro modelo, conhecido pelo
codinome Covington, foi lançado
depois do Pentium II, apesar disso
apresentava uma performance inferior. Isto se deveu principalmente pela
ausência do cache L2, e a história se
repetiu nos Celeron que vieram imediatamente após, pois apesar de trazerem uma região de memória cache
L2, a quantidade era pouca. Até hoje
o mercado viu sete núcleos, ou versões, diferentes de Celeron: Covington, Mendocino, Coppermine, Tualatin
(figura 3), Willamette, Northwood.
F4. Adaptador Slot 1 - soquete 370
O Covington possui encapsulamento SEPP e é instalado no Slot 1,
sendo portanto compatível com as
placas-mãe para Pentium II. O Mendocino possui 128KB de cache L2 operando
na mesma freqüência da CPU, e pode
ser do tipo Slot 1 ou soquete 370 (370
pinos). Tanto o Coppermine quanto o
Tualatin incorporaram um conjunto de
instruções avançadas semelhantes ao
MMX, denominado SSE.
Devido às diferentes arquiteturas,
cada modelo de Celeron requer uma
placa-mãe específica. A exceção fica
por conta do Covington e Mendocino.
Ambos possuem arquiteturas idênticas, mas se diferenciam pelo encaixe
físico. Algumas placas-mãe foram produzidas com ambos os tipos: Slot 1 e
soquete 370; nestas a compatibilidade é
total. Uma alternativa que surgiu para
as incompatíveis foi o uso de um circuito adaptador de Slot 1 para Soquete
370 (figura 4).
Antes de fazer o upgrade de um
processador Slot 1 ou soquete 370, vá
até o site do fabricante da placa-mãe e
procure por uma lista das CPU´s compatíveis; todo bom fabricante costuma
disponibilizá-la e na oportunidade você
pode ser informado sobre a necessidade
de uma atualização prévia de BIOS.
Depois da geração Tualatin para
o soquete 370, a Intel
lançou o Celeron para o
soquete 478 (figura 5),
era a versão de baixo
custo do Pentium 4,
o qual também foi
lançado para esse
soquete no ano de
2001 para fazer
frente ao Athlon
XP da AMD.
Processadores e coolers
que normalmente se
rir ao perfil de consumo e dissipação
beneficiam de um
de energia de um chip) declarado de
cache maior.
66,1W. Em geral pode-se dizer que as
O primeiro Celeplacas-mãe soquete 478 com Celeron
ron foi um modelo
180nm suportam normalmente os
de 1.7GHz contendo
modelos 130nm operando a maiores
128KB de memória
freqüências de operação. Novamente
cache L2 integrada
vale a recomendação de se procurar
em seu núcleo e
uma atualização de BIOS no site do
operando à freqüfabricante da placa-mãe.
ência interna. Sua
interface com o FSB
inaugurou na linha
Pentium III –
de processadores
Katmai ao Tualatin
Intel pelo menos (a
Sua arquitetura é muito semelhante
AMD já fazia isso
à do Pentium II. A grande novidade
com seus Athlon e
é a adição de instruções SSE. Assim
Duron) o conceito
como os primeiros Celeron, apresenta
de múltiplas transversões em cartucho (Slot 1) e soquete
missões de dados
370. A freqüência do FSB também pode
F4. Pentium 4 2,2 GHz e Celeron 2,4 GHz (à direita), ambos Northwood
por ciclo de clock.
variar: 100 ou 133 MHz. As CPUs de
133 MHz recebem a letra B depois
Aliás, ambos não só compartilham
Assim, tendo esse modelo de 1,7GHz
da indicação de sua freqüência. Por
o mesmo soquete, como também a
um FSB de 400 MHz e sabendo que
exemplo, Pentium III 533B. Os modemesma arquitetura Netburst (demonssão realizadas quatro transferências
los Slot 1 podem ter o cache L2 de 512
trada a seguir) e processo construtivo
por ciclo, na verdade a freqüência base
KB operando na metade da freqüênde 0,13 mm. Na tabela 2 demonstragerada pela placa-mãe – e passível de
cia do núcleo, ou 256 KB, na mesma
mos algumas características do Celeconfiguração pelo usuário – é de 100
freqüência. Os que têm 256 KB receron Northwood e da geração que a
MHz. Após a Willamette veio a geração
bem a letra E depois do nome. Podem
antecedeu, a Willamette. Entretanto,
Northwood. Em versões apenas para
existir mais de um tipo de CPU com
em dois itens de suma importância
soquete 478 também, a partir dela os
a mesma freqüência e desempenhos
ao bom desempenho de um procesCeleron passaram a ser produzidos
diferentes; um Pentium III 600B tem
sador, o Celeron é inferior ao Pentium
com um processo de 130nm e com ele
maior freqüência no seu barramento
4: quantidade de cache L2 e freqüênchegaram a até 2.8 GHz – ainda com
(FSB), assim como o Pentium III 600E
cia do FSB. Enquanto nos Pentium 4
FSB de 400 MHz e 128 KB de cache L2.
maior velocidade no acesso ao cache
houveram disponíveis modelos com
A principal modificação, sob a ótica do
L2 em relação ao Pentium III 600. Por
512 KB e 800 MHz, respectivamente,
usuário, foi elétrica. A cada redução na
ter as duas características, o Pentium
no Celeron estão limitadas a 128 KB e
escala do processo de fabricação, os
III 600EB certamente é melhor que os
400 MHz. Na verdade, isso faz parte
chips ficam melhor preparados para
três citados.
da estratégia da Intel de direcionar
operarem com menor tensão de alimenUm detalhe que pode impedir a
os processadores para diferentes segtação e com isso viabilizam o alcance
máquina de funcionar diz respeito aos
mentos do mercado. Cumpre ressaltar,
de maiores freqüências de operação
módulos de memória RAM. Como
ainda, que não há Celeron suportando a
interna e uma redução no consumo de
estes trabalham na mesma freqüência
tecnologia Hyper Threading (detalhes
energia. Um modelo de 2 GHz 130nm,
do FSB (para a arquitetura que estaadiante).
por exemplo, pode operar com tensão
mos descrevendo) e esta normalmente
Portanto, na hora de acessar o
de até 1,525V e dissipar até 52,8W de
esta atrelada à CPU, devemos analisar
restante da arquitetura, o que é feito
energia, ao passo que a versão de 1.8
todo conjunto (placa-mãe + memória +
via interface FSB com o circuito Ponte
GHz (última 180nm) requer 1,75V e
CPU) para evitarmos problemas. Um
Norte do chipset, pelo menos em teoria
tem um TDP (Thermal Design Power,
processador com FSB de 100 MHz não
o Pentium 4 em questão o fará ao dobro
termo usado pela indústria para se refeda velocidade do Celeron; outra persProcessador
Núcleo
Freq.-Desempenho FSB / L2 Tensão-Potência-Temp. Máx.
pectiva é analisar as máximas taxas
Celeron
1,7
GHz
Willamette
(0,18
mícron)
100-400 MHz / 128 KB
1,75 V - 63,5 W - 76º C
de transferência disponíveis, que no
Celeron 1,8 GHz Willamette (0,18 mícron) 100-400 MHz / 128 KB
1,75 V - 66,1 W - 76º C
Pentium 4 é de 800 x 8 = 6400 MB/s e no
Celeron 2,0 GHz Northwood (0,13 mícron) 100-400 MHz / 128 KB
1,525 V - 52,8 W - 68º C
Celeron de 3200 MB/s (400 x 8). Quanto
Celeron 2,1 GHz Northwood (0,13 mícron) 100-400 MHz / 128 KB
1,525 V - 55,5 W - 69ºC
ao limitado cache L2 do Celeron, que
Celeron
2,2
GHz
Northwood
(0,13
mícron)
100-400
MHz
/
128
KB
1,525 V - 57,1 W - 70ºC
é 4 vezes inferior ao do Pentium 4, o
Celeron
2,3
GHz
Northwood
(0,13
mícron)
100-400
MHz
/
128
KB
1,5 V - 58,3 W - 70ºC
impacto no desempenho depende da
Celeron
2,4
GHz
Northwood
(0,13
mícron)
100-400
MHz
/
128
KB
1,525 V - 59,8 W - 71ºC
aplicação em uso; em jogos, por exem* Especificações para modelos in-a-box; modelos OEM podem ter algumas alterações.
plo, tende a ser mais acentuada, haja
* Nenhum modelo suporta tecnologia Hyper Threading
Alguns modelos existentes de Celeron, sob o soquete 478 T2.
vista o fato de os jogos serem aplicações
Montagem, configuração e manutenção de computadores
F6. Identificando o Pentium III Katmai (acima) e o
Tualatin (abaixo)
pode trabalhar com módulos SDRAM
PC-66 (66 MHz), mesmo que a placamãe ofereça como opção a freqüência
66 MHz. Para todas arquiteturas, em
geral é possível instalar memórias de
freqüência igual ou maior à do FSB,
mas nunca menor.
Na figura 6 mostramos como interpretar as inscrições no invólucro dos
Pentium III.
Pentium 4 –
Willamette e Northwood
Os Pentium 4 (P4) vieram para
tentar resgatar a boa imagem da Intel
no mercado de processadores, já que o
Pentium III havia perdido terreno para
o Athlon e mais ainda para o Athlon
XP, esse sim o concorrente direto do
P4. Sua primeira aparição, em 2000,
se deu com uma nova arquitetura,
denominada NetBurst, a qual trazia
um aumento no número de estágios
do pipeline (execução interna), nova
estrutura de cache L1 e instruções do
tipo SSE2.
As duas primeiras versões (ou
gerações) de P4 foram as seguintes:
a mais antiga, Willamete, apresentou
modelos operando em freqüências de
1,3 a 2 GHz, com 256 KB de cache L2,
construção 0,18 µm, e esteve disponível
para os soquetes 432 e o 478; a segundo
geração, conhecida como Northwood,
surgiu apenas para o soquete 478; seus
seguintes: o consumo de energia incrimodelos vieram com 512 KB de L2,
velmente superior ao dos chips da AMD
construção de 0,13 µm, barramento FSB
fazia a plataforma da Intel muito mais
implementado em versões de 400, 533 e
cara e difícil de lidar porque requeria
até 800 MHz. O P4 de maior freqüência
gabinetes, fontes e coolers poderosos.
interna desta geração foi um modelo
É por essa razão, inclusive, que foi
de 3.4 GHz suportando a tecnologia
muito crítica a questão do suporte das
HyperThreading, ou simplesmente
placas-mãe soquete 478 para esses P4
HT – uma das maiores novidades tecmais recentes, com FSB de 800 MHz. De
nológicas e que chegou ao mercado no
qualquer forma, continua valendo como
final de 2002.
recomendação a busca por atualização
Mais adiante analisaremos a tecde BIOS. Se estiver disponível, é certeza
nologia HT em detalhes, mas desde
que a placa suportará o novo chip.
já tenha em mente que seu principal
Para que as instruções SSE2 funobjetivo é fazer com que internamente
cionem corretamente, recomenda-se
o processador se comporte como dois,
que o DirectX 8 esteja instalado, junaumentando ainda mais o desempetamente com os últimos Service Pack
nho do PC. Além do conector 478 para
dos sistemas Windows. Na tabela 3
a instalação, essas CPU´s passaram a
apresentamos os codinomes ou apeliexigir um novo padrão de fonte de alidos comumente usados para se referir a
mentação, conhecido como ATX12V
uma determinada família de CPU´s.
(figura 7), que trazia um novo conector
na configuração 2x2 (dois fios pretos, 0V,
e dois amarelos, 12V) para ser encaixado
Detalhe de dois conectores de alimentação de
num também
uma fonte ATX 12V, para placas-mãe Pentium 4 F7.
novo conector
que passou a
vir integrado
na placa-mãe.
Sem a conexão
Conector de alimentação
desse conector,
principal padrão ATX
a placa-mãe
sequer liga,
pois é dele
q u e p r o vé m
a alimentação
elétrica para o
processador.
Por trás desse
novo conector
estava escondido o grande
Conector auxiliar de fonte
carrasco da
padrão ATX 2.03 ou ATX 12V
Intel nos anos
Codinome
P4
P4S
P24
P24S
P24D
P24C
P24T
P5
P54
P55
P6
Klamath
Processador
486DX (Soquete 1,2,3)
486DX SL (Soquete 1,2,3)
486DX2 (Soquete 1,2,3)
486DX2 SL (Soquete 1,2,3)
486DX2 cache write-back
(Soquete 3)
486DX4 (Soquete 3)
Pentium Overdrive 3,3V
(Soquete 2,3)
Pentium 60/66 (Soquete 4)
Pentium 75-200 (Soquete 7)
Pentium MMX (Soquete 7)
Pentium Pro (Soquete 8)
Pentium II .35 (Slot 1)
T3. Codinomes das principais CPU's Intel.
Codinome
Deschutes
Covington
Mendocino
Processador
Pentium II .25 (Slot 1)
Celeron s/ cache (Slot 1)
Celeron 128KB cache (Slot 1 /
Soquete 370)
Katmai
Pentium III .25 (Slot 1)
Coppermine
Pentium III .18 (Slot 1 / Soquete 370)
Tualatin
Pentium III .13 (Soquete 370)
Coppermine-T
Pentium III .18 c/ voltagem Tualatin
(Soquete 370)
Coppermine-128 Celeron .18 128KB cache
(Soquete 370)
Willamete
Pentium 4 .18 (Soquete 423, 478)
Northwood
Pentium 4 .13 (Soquete 478)
* Todos os .XX referem-se à tecnologia construtiva das CPU's e é
especificada em micron. Ex. .35 = 0,35 micron, ou 350 nm
Processadores e coolers
Pentium 4 – Prescott
Esta foi a terceira geração de P4
que chegou ao mercado com o objetivo de bater os chips da AMD, que
agora, além do forte Athlon XP também
já tinha os então novíssimos Athlon
64. O lançamento foi em fevereiro de
2004 e não trouxe nenhuma tecnologia
revolucionária, apenas uma evolução
natural para permitir freqüências mais
altas no processador, além da inclusão
de instruções mais otimizadas para a
execução das tarefas do dia-a-dia.
Além disso, passaram a ter agora
1 MB de memória cache interna (L2),
contra 512 KB da versão anterior, e chegaram sob os modelos 2.8E, 3.0E, 3.2E
e 3.4E e uma pequena surpresa, um 2.8
GHz para máquinas antigas, com FSB
de 533MHz e sem HT. A Intel também
aproveitou o lançamento para apresentar os modelos 3.4C (o “C” referia-se
aos Northwood) e 3.4 Extreme Edition,
ainda baseados no núcleo Northwood.
Esses foram lançados porque o Prescott
3.4 GHz (os Prescott tinham o “E” após
a especificação da freqüência, como
exemplo 3.4E) demoraria um pouco
mais a chegar nas revendas, e enquanto
isso o Northwood, já em produção, iria
suprindo a demanda.
Retornando ao Prescott, o cache L1
também dobrou em relação ao modelo
anterior, passando para 16 KB. Houve
também otimizações nas técnicas de
“Prefetch”, que antecipam a busca de
dados na memória para um determinado processamento. Essas melhorias
permitiram uma otimização no funcionamento da tecnologia HT. Com
o Northwood percebíamos que em
determinadas tarefas o uso da CPU,
medido pelo Gerenciador de Tarefas do
Windows, se estabilizava em 50% para
cada processador virtual, não aproveitando totalmente a capacidade de
processamento. Diversos testes mostravam que em tarefas não otimizadas
a simples habilitação da HT no BIOS
fazia com que a performance total fosse
reduzida em pelo menos 5%. Desta vez
vimos que algo mudou. De fato cada
processador virtual parece estar mais
independente um do outro, havendo
um balanceamento de carga mais eficiente e permitindo que se atinja 100%
do uso da CPU em tarefas críticas.
Também foram incluídas no Prescott as instruções SSE3. Essas instruções
permitem ao programador do software
criar rotinas mais rápidas e eficientes
para a execução no processador. É claro
que num primeiro instante não haviam
programas preparados para fazer uso
dessas instruções SSE3 exclusivas do
Prescott, mas hoje, por exemplo, a situação é bem diferente, pois vários desenvolvedores disponibilizaram patches
ou novas versões com suporte ao SSE3.
Um grupo dessas instruções é totalmente dedicado ao processamento de
vídeo (vídeo encoder), e uma delas para
otimizar o funcionamento do HT.
O processo produtivo também
mudou com os Prescott, passou a ser
de 90 nm. Isso significou uma nova
redução no tamanho dos transistores,
permitindo a integração de uma quantidade maior deles na mesma área do
processador. Veja: o núcleo Northwood
tinha 131 mm² de área e 55 milhões de
transistores, já o Prescott é menor, com
apenas 112 mm² de área, mas tem mais
do que o dobro de transistores, um total
de 125 milhões, boa parte deles estão
relacionados ao aumento do cache L2
(figura 8).
Isso possibilitou à Intel um grande
ganho de escala na produção dos processadores, uma vez que, ao usar uma
matriz (wafer) de 300 mm de diâmetro,
até 588 núcleos podiam ser produzidos
simultaneamente, contra apenas 148
núcleos de Athlon 64 (193 mm² de área),
que a AMD era capaz de produzir,
em 2004, com seus wafers de 200 mm.
Mesmo levando-se em consideração
que o rendimento (núcleos perfeitos)
obtido pela AMD naquela época era de
60%, contra apenas 40% da Intel, ainda
assim era possível produzir duas vezes
e meia mais Prescott por wafer do que
Athlon 64.
Neste aspecto surgiu
uma questão curiosa, que
inclusive levantou boatos
sobre um possível problema na implementação
da tecnologia da 90nm por
parte da Intel. Quando o
Pentium III mudou de 250
para 180nm, houve uma
redução na dissipação térmica da ordem de 50%,
atingindo baixos 15 Watts
para o modelo de 550 MHz.
Ou seja, novas tecnologias
Núcleo do Prescott: na parte superior, F8.
vemos a região ocupada pelo cache
10
de produção permitiriam voltagens
mais baixas e consumo menor, pelo
menos em tese. Isso se comprovou
também com o Pentium 4 de 2 GHz,
quando a mudança de tecnologia do
Willamette (180nm) para o Northwood
(130nm) permitiu uma redução de 30%
na dissipação térmica desse modelo,
atingindo cerca de 53 Watts.
Porém, foi difícil entender por
que ao migrar para 90nm o modelo
3.2 GHz, por exemplo, teve sua dissipação térmica aumentada de 82 Watts
(Northwood) para 103 Watts (Prescott),
quando esperávamos uma redução para
58 ou 60 Watts no máximo, seguindo
a lógica anterior. A resposta veio na
análise da microarquitetura. Com os
Prescott, o número de estágios de pipeline foi aumentado para 31 (eram 20
no Northwood). Aumentar o número
de estágios de processamento torna
cada um desses estágios mais simples
e isso permite a operação em freqüências mais altas, mas em compensação
a quantidade de instruções realizadas por ciclo de clock diminui, já que
passam a ser necessários mais estágios
para se completar uma tarefa. Poderíamos dizer que “faz menos coisas de
cada vez, mas faz mais rápido”. Isso
faz dele menos eficiente em processamento bruto do que um Northwood de
mesma freqüência. Porém, o Prescott é
tão otimizado nas suas instruções que
as diferenças de desempenho entre ele
e o Northwood de mesma freqüência
praticamente se anulam nas tarefas
do dia-a-dia.
Para quem faz overclock (detalhes
adiante), os modelos Northwood costumavam atingir entre 3.6 a 3.8 GHz,
Montagem, configuração e manutenção de computadores
F9. Prescott sob refrigeração líquida
enquanto que o Prescott, mesmo recém
lançado, já dava indícios de superar
essa marca com folgas. Nós conseguimos 3.7 GHz sem sequer aumentar a
voltagem original (mas usando watercooler - figura 9) e há relatos de valores
até mais altos. Isso prova o quanto esse
núcleo pode crescer em freqüência. A
Intel planejava lançar modelos de 4.0
GHz ainda em 2004 e 4.5 GHz em 2005,
mas, como dissemos anteriormente,
o consumo de energia muito elevado
não permitiu.
Nossos testes em overclock identificaram uma relação interessante entre
a performance final e o aumento de
freqüência. Aparentemente o ganho
de desempenho com o aumento de
freqüência é maior no Prescott do
que no Northwood. Se compararmos
os dois modelos na versão 2.8 GHz (a
menor disponível para o Prescott), na
avaliação geral o Northwood é mais
Processador
2.8 GHz (***)
2.8 GHz
2.8 GHz (***)
3.0 GHz
3.0 GHz (***)
3.2 GHz
3.2 GHz EE (*)
3.2 GHz (***)
3.4 GHz (***)
3.4 GHz EE (***)
3.4 GHz (***)
Núcleo
Prescott
Northwood
Prescott
Northwood
Prescott
Northwood
Northwood
Prescott
Northwood
Northwood
Prescott
FSB
533 MHz
800 MHz
800 MHz
800 MHz
800 MHz
800 MHz
800 MHz
800 MHz
800 MHz
800 MHz
800 MHz
eficiente. Todavia, ao compararmos modelos 3.2 GHz, a diferença
praticamente se anula, o que nos
leva a supor que em 3.4 GHz o
Prescott já estaria em vantagem
frente ao Northwood.
Foram tantos os modelos disponíveis para o consumidor no
início de 2004 e que até hoje ainda
estão no mercado, que achamos
melhor fazer um quadro explicativo (tabela 4), especialmente
por causa da revisão necessária
do FMB (especificação de suporte
elétrico) que determina a compatibilidade com as placas-mãe.
As especificações elétricas
para os modelos FMB 1.5 são
muito mais exigentes, tanto para
a placa-mãe quanto para a fonte
ATX. Para você ter uma idéia, só
o regulador de voltagem (VR) da
placa-mãe e o processador podem
consumir até 16A do conector ATX12V
(4 pinos). Esse é um dos motivos que
limita a compatibilidade dos modelos
FMB 1.5 em algumas placas-mãe. É
muito importante que se verifique a
especificação antes de comprar a placa
e, caso você já a tenha, verifique se é
compatível com os novos Prescott. É
imperativo o uso de uma fonte de excelente qualidade, de potência real em
relação ao especificado na etiqueta, e
de alta capacidade de fornecer corrente
no circuito de 12V.
Um outro problema decorrente do
aumento no número de transistores
e do consumo elétrico desses novos
processadores é o incrível aumento da
temperatura de trabalho. Isso se mostrou bastante preocupante, conforme
veremos nos testes a seguir, afinal são
103 Watts de dissipação máxima no
modelo 3.2 GHz.
HyperThreading
Não
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Cache L2
1 MB
512 KB
1 MB
512 KB
1 MB
512 KB
512 KB
1 MB
512 KB
512 KB
1 MB
FMB
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.5 (**)
1.5 (**)
1.5 (**)
1.5 (**)
1.5 (**)
(*) Até aquele instante os modelos Extreme Edition (EE), que é a linha de maior performance, permaneceu com o núcleo Northwood.
(**) Somente para placas-mãe que atendam à especificação FMB 1.5
(***) Lançamentos em 2004.
Modelos de Prescott lançados e requerimento de FMB para placa-mãe T4.
11
Realizamos alguns testes com uma
unidade Prescott 3,2 GHz (figura 10) e
além da tradicional avaliação de desempenho, buscamos avaliar o impacto do
aumento da temperatura de trabalho
e a diferença de desempenho frente a
um modelo Northwood.
Todos os testes foram feitos em uma
mesma placa-mãe Intel D875PBZ (chipset i875), com o mesmo cooler original
(in-a-box) do Prescott e a temperatura
medida pelo Active Monitor, um software de monitoração da própria Intel.
Para efeito de comparação, em todos os
gráficos incluímos as medidas obtidas
com um Athlon 64 3200+ (2000 MHz
reais) em uma placa-mãe com chipset
VIA K8T800.
Outro fator que queríamos observar
era o desempenho em processamento
de vídeo. Algumas das novas instruções são especificamente para esse fim,
assim, dependendo do software utilizado, já obteríamos ganhos imediatos
com a simples troca do processador.
Para avaliar isso, um pequeno trecho
do filme “As Panteras 2” foi selecionado para conversão em SVCD pelo
Nero, e um outro teste foi feito com
o Vegas Vídeo usando um exemplo
de demonstração para ser codificado
no padrão de DV NTSC. Vamos aos
números e às observações:
F10. Vistas frontal e traseira do Prescott
Processadores e coolers
PCMARK2002
Nesse gráfico (figura 11) vemos claramente que o índice de performance
da CPU obtido pelo Prescott 2.8 GHz é
menor do que o Northwood 2.8 GHz,
embora o índice obtido pela memória
seja bem superior, o que se justifica
pelo cache maior e pelas novas técnicas de Prefetch. A perda no índice da
CPU parece comprovar a alteração no
número de estágios do pipeline. Note
que o Prescott 3.2 GHz supera o Athlon
64 3200+ nos dois índices. Fizemos um
teste depois com o PCMark2004, mais
recente e mais otimizado, e vimos que
o Prescott se equivale ao Northwood
no índice da CPU.
Jogos
Nos testes simulando jogos, vimos
que o Prescott e o Nortwood 2.8 GHz se
equivalem, porém o Athlon 64 3200+ se
mostrou superior ao Prescott 3.2 GHz
(figura 12) nos vários benchmarks que
fizemos. Os benefícios em jogos serão
muito dependentes da otimização prevista no software.
Processamento
de vídeo digital
Na avaliação de desempenho com
processamento de vídeo, algumas surpresas. Na compilação realizada com o
Nero para criar um SVCD, o Prescott
2.8 GHz foi mais lento do que o Northwood 2.8 GHz (figura 13), e atingiu
66°C de temperatura durante a conversão do filme, enquanto o Northwood
ficou em baixos 44°C.
Isso preocupa muito, porque acima
de 70°C o Intel Active Monitor aciona
um alarme de superaquecimento, e
foi isso que quase aconteceu com o
Prescott 3.2 GHz, ao atingir 69°C em
uma máquina aberta sob temperatura ambiente controlada (ar condicionado).
O Athlon 64 3200+, por sua vez,
foi o melhor nessa avaliação, e operou
com temperaturas baixas, dentro do
normal.
No teste realizado com o Vegas
Vídeo, uma aplicação mais profissional,
a situação se inverteu favoravelmente
ao Prescott. Tanto o 2.8 GHz foi mais
rápido do que o Northwood 2.8 GHz
(54 contra 72 segundos) quanto o 3.2
GHz foi mais rápido do que o Athlon
64 3200+ (47 contra F11.
51 segundos). Isso
porque muito provavelmente o Vegas
Vídeo já fizesse uso
parcial das novas
instruções do Prescott.
Em relação às
temperaturas, já
vimos no teste com
o Nero os problemas relacionados à
alta temperatura de
operação do Pres- F12.
cott. Aqui temos
um quadro mais
completo quando
submetemos os processadores a uma
sessão de “Hot CPU
Tester ”, um programa que simula
o funcionamento de
diversas operações
simultaneamente
com o intuito de
aquecer o processador. Podemos ver F13.
que mesmo as temperaturas mínimas
obtidas pelo Prescott
são muito mais altas
do que as máximas
obtidas pelo Northwood (figura 14).
No caso do Prescott 3.2 GHz aconteceu o que temíamos:
o Intel Active Monitor acionou o alarme
por atingir os 70°C
(figura 15) previstos F14.
como “perigosos”.
E não custa lembrar que a placa
estava montada em
bancada, em um
ambiente refrigerado com temperatura controlada em
torno de 26°C.
O resumo da
história do Prescott,
que em 2005 e 2006
ganharia novas revisões (a mais notável foi a migração para
65nm, com 2 MB de cache L2 e FSB de
800 MHz; isso ocorreu nos modelos da
série 600, a exemplo do P4 661, que opera
12
a 3.6 GHz), é que ele possibilitou um
bom ganho de performance em relação
ao Northwood, mas ainda assim não
foi páreo para os Athlon 64 (principal-
Montagem, configuração e manutenção de computadores
F15. Momento que o Prescott atingiu 70°C
mente as versões para soquete 939), que
eram superiores na grande maioria das
aplicações e ainda por cima consumiam
uma quantidade de energia muito inferior. Isso se traduz em menores custos
de plataforma para o usuário.
Celeron D
Apesar do baixo custo, os processadores Celeron nunca gozaram
de boa fama no mercado devido à
concorrência acirrada da AMD. Em
setembro de 2004, por exemplo, um
Athon XP 2400+ era superior em performance a um Celeron 2400 MHz e
ainda custava menos. Por isso que o
único segmento onde o Celeron mantinha alguma vantagem competitiva
era no mercado corporativo, e não por
suas características próprias, mas sim
pela plataforma (placa-mãe e chipset)
da própria Intel, que até hoje oferece
claros benefícios nesse segmento.
Disposta a reverter esse quadro e
dar fôlego ao Celeron, que já começava
a ser desprezado por integradores e
usuários, a Intel lançou em 2004 uma
nova geração do produto, agora denominada Celeron D. Da mesma forma
que os Celeron “comuns” eram baseados no mesmo núcleo “Northwood”
dos velhos Pentium 4, os novos Celeron
D (figura 16) compartilharam o núcleo
“Prescott” com o Pentium 4E. A estratégia fez muito sentido, pois, à medida
que o volume de produção crescesse, os
núcleos Prescott, com seus 112 mm2 de
superfície, se tornariam mais baratos
de fabricar do que os Northwood, de
131 mm2.
Essa mudança representou o fim
da transição do processo de fabricação
de 130nm para o de 90nm baseado em
strained silicon, ou “silício esticado”.
Este processo, semelhante ao que a
IBM já usava na produção de alguns
de seus chips PowerPC usados nos
Macintosh e que a AMD começou
a testar na fabricação do Opteron,
consiste em sobrepor uma camada
de silício e uma de silício-germânio,
cujos átomos mais espaçados levam
a um realinhamento dos átomos
do silício, alterando sua estrutura
cristalina de modo a favorecer o
fluxo de elétrons. E já que estamos
discutindo o processo de produção,
vale lembrar que o Prescott é construído em sete camadas, contra seis
do Northwood, para acomodar seus 125
milhões de transistores (o Northwood
tem “apenas” 55 milhões). O Athlon 64,
por outro lado, tem menos transistores
(106 milhões), mas usa nove camadas
– o que mostra que a Intel conseguiu
otimizar melhor o seu processo.
Assim como seu antecessor, o Celeron D teve seu cache L2 reduzido em
relação ao Pentium 4. Em números
absolutos, isso significa 128 KB no
Celeron antigo e 256 KB no Celeron
D – o que é bastante lógico, já que
os P4 Prescott também tem o dobro
do cache de seus antecessores Nor-
thwood. Da mesma forma, o Celeron D
se beneficiou do aumento do cache L1
de dados, que passou de 8 para 16 KB,
o que em termos relativos é um ganho
maior do que o do Pentium 4. Aliás,
como o benefício proporcionado pelo
aumento do cache nessas faixas é maior
do que nas do Pentium 4, esta é uma
das possíveis explicações para o bom
desempenho do Celeron D, conforme
veremos adiante.
Completando as novas especificações (tabela 5), o Celeron D trabalha
com um FSB de 533 MHz (133 MHz com
quatro transmissões por clock), contra
400 MHz (4 de 100 MHz) dos modelos anteriores, o que por si só também
representa um bom aumento de performance, especialmente no acesso à
memória RAM. O HT continua indisponível nos Celeron D.
Outra novidade para a linha Celeron
é o suporte às 13 instruções multimídia
SSE3, que mesmo em 2004 começaram a
estar disponíveis em alguns softwares.
A maioria delas é voltada para aplicações 3D – jogos, principalmente – e
cálculos usados em edição e reconheci-
F16. Novo Celeron D e o já “antigo” Celeron Northwood de 2,4 GHz
Processador
Núcleo
Cache L1
Cache L2
Barramento
Tecnologia
Pentium 4
Northwood
8 KB
512 KB
533/800 MHz
130nm
Celeron
Northwood
8 KB
128 KB
400 MHz
130nm
Pentium 4 E
Prescott
16 KB
1024 KB
800 MHz
90nm
T5. Especificações do novo Celeron D frente às demais CPU’s da família Intel
13
Celeron D
Prescott
16 KB
256 KB
533 MHz
90nm
Processadores e coolers
mento de áudio, mas há também uma
específica para codificação de vídeo,
que já fazia parte da versão 5.1.1 do
codec DivX (hoje ele está na 6.2.5), e
duas instruções para aprimorar a distribuição de tarefas com a tecnologia
HT. Infelizmente, como o HT não está
disponível na linha Celeron, estas duas
instruções são inúteis.
O Celeron D também ganhou o polêmico pipeline de 31 estágios do Prescott
(contra 20 do núcleo Northwood). O
pipeline mais longo é necessário para
permitir o aumento do clock do processador (o núcleo Prescott é teoricamente
capaz de chegar a 5 GHz), pois com um
número maior de estágios é possível
simplificar as atividades realizadas em
cada um deles. O problema é que a “artimanha” tem o efeito colateral de complicar a tarefa de manter esse pipeline
“abastecido” de trabalho, o que forçou
a Intel a aprimorar algumas características da arquitetura do Prescott, como
na melhora da unidade preditora de
desvios (branch predictor), do agendador (scheduler), etc, para que ele não
acabasse muito mais lento que o Northwood. Essas melhorias, obviamente,
também estão presentes no Celeron D.
O apetite por altas freqüências
tornou-se a coqueluche para quem
gosta de overclock. Facilmente se obteve
mais de 50% de aumento na freqüência
original, em alguns casos até mesmo
sem precisar aumentar a tensão do processador, o que significa um overclock
fácil e barato, pois dispensa sistemas
sofisticados de refrigeração.
Os novos Celeron D chegaram para
o soquete 478 mas logo a seguir receberam versões para o soquete LGA775
(detalhes adiante) e hoje possui como
modelo topo de linha o 360, que opera
a 3,46 GHz. O “360” especificado anteriormente fez parte da nova estratégia
de numeração de processadores criada
pela Intel anos atrás, denominada “Processor Number”. Os processadores
deixaram de ser identificados pela freqüência do clock e esse número, na
verdade, traz embutido várias outras
Processador
Celeron D 325
Celeron D 330
Celeron D 335
Celeron 2.0 GHz
Celeron 2.6 GHz
Clock
2,53 GHz
2,66 GHz
2,8 GHz
2 GHz
2,6 GHz
variáveis que expressam a performance
e também a funcionalidade do chip.
Os modelos de Celeron D inicialmente anunciados foram batizados
de 325, 330 e 335 (repare que a linha
Celeron tem modelos iniciados em 3,
enquanto os Pentium 4 começam com
5 e os Pentium Extreme Edition com
7); eles rodam respectivamente a 2.53,
2.66 e 2.8 GHz, e tiveram os preços estimados, na época do lançamento, em
US$ 79, US$ 89 e US$ 117 (tabela 6).
Continuaram ligeiramente mais caros
do que os Athlon XP/Sempron equivalentes, mas estavam no mesmo patamar
dos Celeron “velhos” e eram produtos
sensivelmente melhores.
Por outro lado, a maior preocupação
da Intel deixava de ser o Athlon XP, que
já estava no fim de seu ciclo de vida e
não conseguiria acompanhar a evolução
do clock dos Celeron D, nem com as
versões Sempron para o soquete A.
A grande ameaça no segmento
econômico é o Sempron para soquete
754, que chegou ao mercado algumas
semanas após em duas diferentes versões de núcleo - nomes-código “Paris”
e “Victoria”. Ele é essencialmente um
Athlon 64 com os recursos de 64 bits
desabilitados – um retorno à prática
de “amputar” a capacidade de um
produto para vendê-lo em um nicho
de mercado inferior.
Em diversos testes que já tivemos a
oportunidade de realizar com o Celeron
D, ele sempre foi muito overclocável,
primeiro devido ao seu multiplicador
interno normalmente elevado (conseqüência da freqüência alta e FSB baixo,
já que o valor gerado pela placa-mãe é
de 133 MHz), e segundo porque, dado
o amadurecimento do processo construtivo de 90nm da Intel, sequer era
necessário elevar sua tensão.
Com um Celeron D 330J, por exemplo, que tem sua freqüência interna de
2,66 GHz obtida a partir de um FSB de
133 MHz e multiplicador 20, conseguimos obter estáveis 3,64 GHz. Para tal
bastou elevar o FSB para 182 MHz. O
detalhe é que até conseguimos fazê-lo
Barramento – FSB
533 MHz
533 MHz
533 MHz
400 MHz
400 MHz
Preço estimado
US$ 79
US$ 89
US$ 117
US$ 65
US$ 91
T6. Freqüências e preços de lançamento dos novos Celeron
14
inicializar a 4 GHz (200 MHz no FSB),
mas estabilidade total só obtivemos com
182 MHz no FSB e forçando o módulo de
memória usado na máquina, que trazia
integrado os chips Samsung DDR400
com latências 3-3-3-8, a operar em 416
MHz (208 MHz DDR).
Porém, os Celeron D jamais fizeram frente aos Sempron para o soquete
754. Por representarem versões mais
simples de seus irmãos mais “fortes”
(Pentium 4 e Athlon 64), Celeron D
e Sempron confirmavam durante os
testes a análise válida para os processadores topo de linha, ou seja: a AMD
com uma solução mais eficiente por
clock e consumindo muito menos energia elétrica, e a Intel no outro extremo,
precisando de centenas de clocks a mais
para fazer a mesma coisa e apresentando como efeitos colaterais maior
consumo de energia, maior produção
de calor e mais ruído.
Tivemos a oportunidade de confrontar esse Celeron D 330J com um
Sempron 2800+ operando a 1.6 GHz
e também com 256 KB de cache L2
e geração de fabricação de 90 nm
(figura 17).
F17. Celeron D e Sempron: ambos
com 256 KB de cache L2
Montagem, configuração e manutenção de computadores
Os gráficos a seguir retratarão as
4 configurações avaliadas, sendo 2 do
lado do Celeron D (com e sem overclock) e 2 do Sempron (com 512 MB
de RAM e 256 MB de RAM). Vamos
começar mostrando os resultados sintéticos do Sandra 2005 a fim de avaliar a força bruta dos processadores e
do subsistema de memória. Embora
uma superioridade aqui não implique
diretamente que ela será reproduzida
nos testes que simulam aplicações do
dia-a-dia do usuário, este é um ótimo
teste para demonstrar o potencial das
soluções.
É impressionante como os 1066 MHz
a mais do Celeron D lhe proporcione
apenas 7% de superioridade frente ao
Sempron no processamento de números inteiros – 7218 MIPS (milhões de
operações envolvendo números inteiros por segundo) ante 6744 (figura 18).
Já no processamento de números fracionários, também conhecidos como de
ponto flutuante (MFLOPS), note que
apenas a 3.64 GHz é que o Celeron D foi
F18.
páreo para o Sempron. Já nos testes de
memória, o Sempron sempre foi muito
superior e isto se deve à sua rápida controladora de memória Single Channel
integrada, capaz de trocar dados com
a RAM diretamente sem precisar da
supervisão do chipset, como ocorre
no Celeron D.
As versões 2002 e 2004 do PCMark
também podem ser considerados como
testes sintéticos e na prática não nos
acrescentaram muito em relação ao
que já sabíamos do Sandra 2005.
Na figura 20 vemos os testes feitos
com aplicações do dia-a-dia. Baseado no software 3D Cinema 4D, o
Cinebench é um benchmark gratuito
muito usado por ser escalável a até 16
processadores (download em www.
cinebench.com). Durante o teste ele
mede o tempo gasto para renderizar
uma cena padrão fornecida com o programa. Com o Windows Media Encoder 9 anotamos o tempo necessário para
transformar um arquivo de 10,2 MB
do formato MPEG-2 para o nativo do
programa (WME). Já
com o Winrar 3.20 anotamos o tempo para o
programa compactar
um arquivo .dbx de 220
MB, na melhor qualidade. E por último,
usamos a versão 3.96.1
do Lame para codificar
um arquivo .wav de 200
MB para MP3. Alguns
resultados nos saltam
aos olhos, como no
Winrar, onde a controladora de memória do
Sempron novamente
faz uma grande diferença; e em todos os
F19.
F20.
15
demais testes só mesmo em overclock
é que o Celeron D é páreo ao Sempron.
Além disso, o Sempron consome bem
menos energia que o Celeron D.
Análise de microarquitetura
Até a sexta geração de processador,
quando a Intel tinha seus Pentium III
e a AMD os Athlon, em linhas gerais
a corrida na indústria era por maiores freqüências de operação. Podemos
considerar que quanto maior fosse a
freqüência do processador instalado
na máquina, maior era a produtividade
do usuário. Porém, a partir de 2001,
mediante o notável lançamento do
Athlon XP, a história mudaria radicalmente. Embora operando com menores
freqüências frente ao seu concorrente
Pentium 4, o Athlon XP se sobressaía
na maioria dos testes. A resposta para
isso estava na análise da microarquitetura dos processadores, isto é, precisávamos conhecer como é que seus
circuitos estão organizados internamente, quantos são, analisar o fluxo de
processamento de uma instrução, tudo
isso para descobrir a segunda variável
que passou a ser usada na métrica de
determinação do desempenho de um
chip, a IPC, que literalmente significa
Instruções por ciclo de clock. Veja a
relação:
Desempenho = Freq. interna x IPC
O P4 tinha maiores freqüências,
mas era muito menos eficiente que os
Athlon, isto é, processava uma quantidade menor de instruções por ciclo
de clock. Isso não acontecia no passado porque AMD e Intel usavam uma