AMD Duron

O Duron é o novo processador da AMD, que vem como substituto dos cansados K6-2, para ser o concorrente direto do Celeron no mercado de baixo custo. O novo processador está disponível em versões apartir de 600 MHz.

Apesar do lançamento do Duron, a AMD ainda continua produzindo os processadores K6-2, pois estes são muito baratos. Entretanto, o K6-2 já está com sua morte decretada, pois não devem ser lançadas novas versões deste processador, e a séria deve ser descontinuada em breve.

O Duron utiliza a mesma arquitetura do Athlon Thunderbird, a nova versão do Athlon, que comentei anteriormente. Porém, vem com muito menos cache. Enquanto o Athlon Thunderbird vem com 256 KB de cache L2 full speed, o Duron vem com apenas 64 KB de cache L2, também full speed.

Entretanto, apesar da pouca quantidade de cache L2, o Duron traz um enorme cache L1 de 128 KB, totalizando 192 KB de cache, mais cache que o Celeron, que tem 32 KB de cache L1 e 128 KB de cache L2, totalizando 160 KB de cache.

Em se tratando de cache, o Duron traz mais uma vantagem em relação ao Celeron. No Duron, o cache L2 é exclusivo, isto significa que os dados depositados no cache L1 e no cache L2 serão diferentes. Temos então realmente 192 KB de dados depositados em ambos os caches.

No Celeron, o cache é inclusivo, isto significa que os 32 KB do cache L1 serão sempre cópias de dados já armazenados no cache L2. Isto significa que na prática, temos apenas 128 KB de dados armazenados em ambos os caches.

O Duron utiliza o novo encaixe soquete A, o mesmo utilizado pelo Athlon Thunderbird. Apesar dos encaixes serem parecidos, o Duron não é compatível com placas FC-PGA para processadores Intel, nem existe nenhum tipo de adaptador.

O Duron vem surpreendendo em termos de desempenho, ganhando por uma grande margem de um Celeron da mesma frequência, apresentando um desempenho muito semelhando ao de um Athlon de arquitetura antiga (com cache L2 à metade ou 2/5 da frequência do processador).

O melhor de tudo é que apesar do desempenho mais do que convincente, o Duron custa menos do que o Celeron da mesma frequência, e naturalmente, muito menos do que Pentium III ou Athlon. Para quem está procurando um micro de alto desempenho, mas quer gastar pouco está próximo do ideal.

O Duron de 750 MHz supera em desempenho um Athlon de 700 MHz, ficando muito próximo de um Pentium III também de 700 MHz, ambos processadores bem mais caros. Numa comparação direta com o Celeron que seria seu concorrente direto, novamente o Duron leva vantagem, o Duron de 700 MHz supera facilmente o Celeron de 766 MHz, a versão mais rápida atualmente.

O grande problema do Duron, principalmente aqui no Brasil continua sendo o preço das placas mãe para ele, consideravelmente mais caras que placas equivalentes para processadores Intel.

Entretanto já estão começando a aparecer placas mais baratas, como a Gigabyte GA-7ZM e a FIC AZ, ambas já vem com som onboard (que pode ser desabilitado), e custam, aqui no Brasil, entre 160 e 190 dólares, dependendo do vendedor. A tendência é que comecem a aparecer placas cada vez mais baratas.

Lembre-se que para usar o Duron, assim como os Athlons mais novos, você precisará de uma placa Soquete A, as placas Slot A usadas pelos Athlons antigos não servem.

Pentium 4

Depois de vários atrasos, finalmente o Pentium 4, conhecido anteriormente como Willamette chega ao mercado. As duas versões iniciais operam a respectivamente 1.4 e 1.5 GHz, estando anunciadas versões de até 2 GHz até o final de 2001. O preço também não fica muito atrás.

Outro ponto interessante sobre o Pentium 4 é que inicialmente, o único chipset disponível, o i850 da própria Intel suporta apenas memórias Rambus, o que obriga qualquer um interessado em adquirir um Pentium 4 a adquirir também módulos de memória Rambus (veja mais detalhes no tópico sobre memória RAM).

A boa notícia é que finalmente as memórias Rambus estão começando a chegar ao mercado com preços digamos aceitáveis. Nos EUA um módulo RIMM de 64 MB custa em média 99 dólares, contra 45 dólares em média por um módulo de 64 MB de memória PC-133. Ainda custa pelo menos o dobro, mas já é bem menos do que custava a alguns meses atrás.  Lembrando que como veremos adiante, os módulos RIMM devem ser usados em pares no Pentium 4.

A Via já divulgou planos de produzir um chipset que permita utilizar memórias DDR SDRAM em conjunto com o Pentium 4. Como as memórias DDR são mais baratas que as memórias Rambus, as novas placas mãe permitiriam baratear os micros equipados com o Pentium 4.

A Arquitetura

O primeiro alerta a se fazer sobre o Pentium 4 é que o aumento da freqüência de operação não significa um ganho automático de potência. Um Pentium 4 de 1.5 GHz não é 50% mais rápido que um Pentium 3 de 1 GHz. Um dado é o número de ciclos por segundo que o processador pode executar, outro é o que ele consegue processar em cada ciclo. Um 486 de 100 MHz por exemplo é muito mais lento que um Pentium de 75 MHz, apesar de operar a uma freqüência mais alta.

Para entender os pontos fortes e fracos do Pentium 4, onde ele é mais rápido e onde ele é mais lento, por que não começar analisando a arquitetura interna do processador?

A Intel batizou a nova arquitetura do Pentium 4 de “NetBurst”. O Nome não tem nada a ver com o desempenho em redes ou na Internet, mas tenta ilustrar os novos recursos do processador, assim como dar um ar de superioridade. A arquitetura NetBurst é composta por 4 componentes: Hyper Pipelined Technology, Rapid Execution Engine, Execution Trace Cache e Bus de 400MHz. Vamos aos detalhes de cada uma das 4 tecnologias:

Hyper Pipelined Technology

Esta é a característica mais marcante do Pentium 4. O Pipeline é um recurso que divide o processador em vários estágios, que trabalham simultaneamente, dividido o trabalho de processar as instruções. É como uma linha de produção com vários operários, onde cada um monta uma peça, até termos no final o produto completo. Apartir do 486, todos os processadores utilizam este recurso.

O Pentium III possui 10 estágios, o Athlon possui 11 estágios, enquanto o Pentium 4 possui nada menos que 20 estágios, daí o nome “Hyper Pipelined”. O uso de Pipeline permite que o processador possa processar várias instruções ao mesmo tempo, sendo que cada estágio cuida de uma fração do processamento.

Quanto mais estágios, menor será o processamento executado em cada um. No caso do Pentium 4 cada estágio do Pipeline processa apenas metade do processado por um estágio do Pentium III, fazendo com que teoricamente o resultado final seja o mesmo, já que em compensação existem o dobro de estágios.

O uso de mais estágios permite que o processador opere a freqüências bem mais altas, já que cada estágio executa menos processamento. O grade problema neste caso é que os processadores atuais executam várias instruções simultaneamente, enquanto os programas são uma seqüência de instruções.

O Pentium 4 processa três instruções por ciclo, o Pentium antigo (Pentium 1) processa duas, e assim por diante. Caso as instruções seguintes não dependam do resultado da primeira, como uma seqüência de somas de vários números, por exemplo, então o processador não terá nenhum problema para resolvê-las rapidamente.

Caso porém tenhamos uma tomada de decisão, onde o processador precisa primeiro resolver uma instrução para saber qual caminho deve tomar, como por exemplo “Se A > 3 então B = C+5 senão B = C-5”, entra em cena o recurso de execução especulativa, onde enquanto é resolvida a primeira instrução, o processador escolhe um dos caminhos possíveis para ir “adiantando o serviço” enquanto não sabe qual deverá seguir.

Se ao saber o resultado da primeira instrução ver que tomou o caminho certo, simplesmente continuará apartir dali. Caso por outro lado o processador tenha adivinhado errado, então terá que jogar fora todo o trabalho já feito e tomar o outro caminho, perdendo muito tempo.

O Pentium 4 perde nesse quesito, pois ele demora o dobro do tempo para processar a primeira instrução, já que ela é processada em 20 estágios, contra 10 do Pentium III. Isto significa que a cada tomada de decisão errada, serão perdidos pelo menos 20 ciclos de processamento, um eternidade, considerando que em média, 14% das instruções processadas são de tomada de decisão.

Se por acaso o processador errasse 50% das previsões, então os 7% de erros de previsão resultariam numa diminuição de 30% do desempenho do processador em comparação com o antigo Pentium III.

Isto significa que a princípio o Pentium 4 é mais lento que um Pentium III do mesmo clock, podendo em compensação operar a freqüências mais altas. Todas as demais alterações feitas pela Intel, explicadas a seguir servem como paliativos para tentar diminuir a perda de desempenho trazida pelo maior número de estágios de Pipeline.

Foi justamente devido a isto que a Intel optou por lançar diretamente os modelos de 1.4 e 1.5 GHz, pulando as versões de 1.1 e 1.2 GHz, que seriam o caminho mais óbvio já que o Pentium III ficou estacionado na versão de 1 GHz. Caso fosse lançado, um Pentium 4 de 1.1 GHz perderia para um Pentium III de 1 GHz em praticamente todas as aplicações.

Além da perda de desempenho, outro efeito colateral de se usar mais estágios de Pipeline é o fato de tornar o processador maior e mais complexo, fatalmente bem mais caro de se produzir. O Pentium 4 mede 217 milímetros quadrados, quase o dobro do Athlon, que mede 120 mm². Isto significa que o Pentium 4 é proporcionalmente mais caro de se produzir, o que se reflete nos preços ao consumidor.

Execution trace Cache

O uso do cache L1 no Pentium 4 é no mínimo inovador. O Pentium 3 por exemplo tem 32 KB de cache L1, dividido em 2 blocos de 16 KB cada, para instruções e dados. O Athlon tem 128 KB de cache L1, também dividido em dois blocos. O Pentium 4 por sua vez tem apenas 8 KB de cache para dados e só. Só? Sim, só isso. Porém, ele traz duas inovações que compensam esta aparente deficiência.

A primeira é que graças ao tamanho reduzido, o pequeno cache de dados tem um tempo de latência menor, ou seja é mais rápido que o cache L1 encontrado no Pentium III e no Athlon. Do ponto de vista dos projetistas da Intel, esta foi a melhor relação em termos de desempenho.

O cache de instruções por sua vez foi substituído pelo Execution trace Cache, que ao invés de armazenar instruções, armazena diretamente uOPs, que são as instruções já decodificadas, prontas para serem processadas. Isto garante que o cache tenha apenas um ciclo de latência, ou seja o processador não perde tempo algum ao utilizar um dados armazenado no trace cache, ao contrário do que acontecia no Pentium III, onde perdia-se pelo menos dois ciclos em cada leitura.

Se você está em dúvida sobre o que é um “uOP”, e como eles são produzidos e processados, aqui vai uma explicação resumida: Apesar dos processadores para micros PC continuarem usando o conjunto x86 de instruções, que é composto por 184 instruções, internamente eles são capazes de processar apenas instruções simples de soma e atribuição.

Existe então um circuito decodificador, que converte as instruções complexas usadas pelos programas nas instruções simples entendidas pelo processador. Uma instrução complexa pode ser quebrada em várias instruções simples. No Pentium 4, cada instrução simples é chamada de “uOP”. No Athlon cada conjunto de duas instruções ganha o nome de “macro-ops”.

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