Instrutor: Nesta
lição, falaremos sobre as arquiteturas de CPU.
Agora, a CPU ou unidade central de processamento,
que normalmente é chamada apenas de processador,
é o dispositivo que será o cérebro do computador
e é usado para executar os diferentes códigos
de programa existentes no software ou firmware.
Isso informa ao computador exatamente como fazer seu trabalho para
qualquer tipo de função que você queira realizar.
Essencialmente, a CPU executará as operações
básicas em cada instrução.
A CPU vai primeiro buscar essa instrução, pegar
a próxima instrução na sequência da memória
do sistema ou do cache dentro
do processador, que é essencialmente um tipo
de memória de altíssima velocidade.
Em seguida, a unidade de controle ou o processador
será capaz de decodificar cada uma dessas instruções
e, então, executá-las ou passá-las
para uma unidade secundária que irá ajudá-la
a realizar esse processo.
Por exemplo, em muitos processadores, há coisas
como uma unidade de ponto flutuante ou uma unidade lógica
aritmética, que podem ser usadas para executar
diferentes instruções com base no tipo de código
e no tipo de instrução que
está sendo executada.
Depois que o processador terminar
de executar a instrução, ele enviará
essas informações de volta ao registro, ao cache
ou à memória, para que possam ser armazenadas
e usadas posteriormente
pelo sistema durante o programa
ou apresentar o resultado ao usuário para que
ele possa agir.
Essa é a maneira básica como os processadores
funcionam na placa-mãe e no interior do computador.
Agora, ao analisarmos o processador em si,
ele tem sua própria arquitetura.
Da mesma forma que a placa-mãe
tem um fator de forma que define o que ela pode fazer,
a arquitetura do processador definirá
os recursos desse processador.
Há três arquiteturas principais
com as quais você se deparará
no campo como técnico.
O primeiro é conhecido como X86.
Agora, o X86 também é às vezes chamado de IA-32 ou conjunto
de instruções de 32 bits da arquitetura Intel.
Isso se deve ao fato de o X86 ter sido originalmente desenvolvido
pela Intel com alguns dos
primeiros PCs nas décadas de 1970 e 1980.
Com o tempo, os computadores passaram de
8 bits para 16 bits e 32 bits e, ao longo do caminho, a Intel criou
essa compatibilidade com versões anteriores
e todos esses sistemas
ficaram conhecidos como a geração de processadores X86.
E isso se deve ao fato de que os primeiros
processadores usados em computadores
pela Intel foram chamados de série 8086.
E o próximo passou a ser a série 286,
depois 386, 486, 586 e, nesse ponto, eles
passaram a
usar nomes de marcas, como
Celeron ou Pentium, e coisas do gênero.
De qualquer forma, porém, todos
esses dispositivos eram originalmente processadores
X86, e continuaram assim até
chegarmos aos processadores de 64 bits.
Quando passamos para um processador
de 64 bits, começamos a chamá-lo de processador
X64 ou arquitetura X64.
Agora, sempre que você vir X64 como o conjunto de instruções,
isso significa que estendemos o conjunto de instruções
X86 ou de 32 bits para poder suportar
operações de 64 bits.
É importante entender isso porque,
quando se trata de processadores de 32 bits, que são
os processadores X86, eles só podem suportar
uma quantidade máxima de memória de quatro
gigabytes de RAM.
Eles fisicamente não podem endereçar
nada maior que quatro gigabytes porque
há apenas 32 bits disponíveis para endereçamento.
E se você elevar 2 à 32ª potência, obterá
cerca de 4 bilhões de bits, o que equivale
a cerca de quatro gigabytes.
Assim, você pode ver por que foi importante
irmos além do processador X86, pois quatro
gigabytes de RAM não são muito
nos sistemas modernos.
De fato, isso seria considerado
um sistema de memória muito baixa atualmente.
A maioria dos computadores terá 8, 16, 32 ou até
64 gigabytes de RAM como memória principal
do sistema.
E para poder lidar com tudo isso,
você precisa passar para um conjunto de instruções
de 64 bits usando um processador X64.
Muitas vezes, você ouvirá essa referência
com base no nome da marca, AMD64 ou Intel 64, dependendo do modelo que está
sendo produzido pelo fabricante.
Mas ambas são consideradas arquiteturas baseadas em X64 para
esse processador específico.
Agora, outro aspecto importante
a ser lembrado quando se trata de 64 bits versus 32 bits
é o fato de que os sistemas de 32 bits só
podem executar programas de 32 bits, mas os processadores
de 64 bits podem executar programas de 64 bits e programas de 32 bits porque são
totalmente compatíveis com versões
anteriores.
Por esse motivo,
a maioria dos sistemas que você encontrará
hoje em dia são processadores baseados em X64,
pois isso é muito usado no mercado de PCs e amplamente
suportado pelo Windows e todas as suas variantes.
Agora, o terceiro tipo de processador que você
pode encontrar é o conhecido como processador ARM.
ARM significa advanced RISC machines (máquinas RISC avançadas) e
RISC é, na verdade, um acrônimo, que se escreve
R-I-S-C, que significa reduced instruction
set computer (computador com conjunto reduzido de instruções).
Agora, a ARM foi usada por muito tempo em dispositivos
de baixo consumo de energia, como
tablets, telefones celulares e coisas do gênero.
Mas, no início da década de 2020,
a Apple decidiu lançar uma nova série de
processadores para seus desktops
e laptops que também usavam chips
ARM, conhecidos como série M1,
M1 Pro, M1 Max e, agora, os mais novos
estão sendo lançados com
a série M2 e outras.
Todos eles estão sendo transferidos
para o conjunto de instruções ARM porque
o ARM permite fazer algumas coisas muito especiais que
não podem ser feitas em um processador baseado em X86 ou X64.
O mais importante deles é,
de fato, a vida útil prolongada da bateria.
Na verdade, o ARM produz muito menos
calor para fazer todos os mesmos cálculos
que um processador baseado em X64 ou X86, e isso economiza
muita energia da bateria e muito resfriamento.
Portanto, ele é muito popular em configurações de sistema em um
chip, como smart TVs, alto-falantes inteligentes
e outros dispositivos, bem como em laptops mais novos.
Assim, quando se usa algo
que não é baseado no Windows,
como um dispositivo da Apple, um Chromebook
ou até mesmo um telefone ou tablet Android,
eles tendem a usar processadores baseados
em ARM em vez de X64 ou X86 devido à maior duração
da bateria e ao menor consumo
de energia, que gera menos calor dentro
do dispositivo.
Agora, quando você olha para um processador baseado em RISC ou ARM
em comparação com um processador baseado em X64 ou X86, você está lidando
com esse conjunto de instruções reduzido em vez
de um conjunto de instruções totalmente complexo.
Você pode pensar que isso realmente lhe dá menos capacidade,
mas não é assim.
Quando você está usando um sistema baseado
em RISC, esses sistemas RISC usam um número menor de instruções
para realizar a mesma tarefa, mas dependem
mais do código para realizá-la.
Isso permite que cada parte do código dentro desse
RISC faça mais coisas com menos código, o
que causa menor consumo de energia e
maior duração da bateria.
À medida que continuamos a evoluir nos computadores,
você verá que os processadores baseados em RISC e ARM se
tornarão mais populares em uma ampla
variedade de sistemas, incluindo
desktops e laptops.
E isso já está começando a fazer parte
do ambiente do Windows, pois
agora estão começando a oferecer versões do Windows
11 compatíveis com um processador baseado em ARM.
Quando isso sair da versão beta e entrar em produção geral,
veremos uma quantidade maior de desktops e laptops
usando ARM, além de usá-los apenas para sistemas Apple.