Por Dentro da Arquitetura do Atom

Microarquitetura

O Atom é baseado em uma nova microarquitetura contendo o mesmo conjunto de instruções x86 presentes nos processadores baseados na microarquitetura Core (Core 2 Duo, por exemplo). Uma das principais diferenças entre a microarquitetura do Atom em relação aos processadores atualmente usados em PCs é que ela executa microinstruções em ordem, tal como era até o primeiro Pentium, e não fora de ordem, como ocorre do Pentium Pro, Pentium II e superiores. Isto foi feito com o intuito de reduzir o consumo do processador, já que os componentes necessários para enviar e controlar as microinstruções a serem executadas puderam ser removidos. O Atom é capaz de decodificar duas instruções por pulso de clock.

O pipeline é uma lista de estágios que uma instrução precisa percorrer de modo a ser totalmente executada. Para uma maior explicação sobre este assunto leia nosso tutorial Como os Processadores Funcionam.

O Atom tem um pipeline de 16 estágios, que é mais longo do que o dos atuais processadores Core 2. Isto foi feito por algumas razões. Primeiro para permitir uma maior eficiência energética. Mais estágios significam mais unidades que podem ser espalhadas pelo chip e consequentemente a produção de calor é melhor distribuída, em vez de ter poucas unidades concentrando o calor em um único ponto.  Com mais unidades a probabilidade de ter algumas delas ociosas é maior se comparado com um processador que tenha menos unidades, o que significa que elas podem ser desligadas para economizar energia. Outra vantagem de um pipeline maior é que a microarquitetura pode obter clocks mais elevados. A razão para isso é que cada unidade terá menos transistores, o que facilita o aumento do clock.

Figura 2: Pipeline do Atom.

Outro recurso encontrado no Atom é um caminho de dados verdadeiramente de 128 bits, recurso introduzido com os processadores baseados na microarquitetura Core (por exemplo, Core 2 Duo). Nos processadores anteriores o caminho de dados interno era de apenas 64 bits. Isto era um problema com instruções SSE, já que os registradores SSE, chamados XMM, são de 128 bits. Portanto, na hora de executar uma instrução que manipulava dados de 128 bits esta operação tinha que ser quebrada em duas operações de 64 bits. O caminho de dados interno de 128 bits faz com que o Atom seja mais rápido para processar instruções SSE que manipulam dados de 128 bits. A Intel chama este recurso de “Digital Media Boost”.

Como mencionamos, os processadores Atom têm 32 KB de cache L1 de instruções, 24 KB de cache L1 de dados e um cache L2 de 512 KB. Eles não têm um controlador de memória integrado, e por essa razão os tipos e capacidades de memória são definidos pelo chipset e não pelo processador.

O processador Atom também suporta a tecnologia Hyper-Threading, que é a capacidade de usar unidades ociosas do processador para formar um segundo processador virtual, fazendo com que o sistema operacional veja cada núcleo do processador como sendo dois processadores (duas “threads”, no jargão da indústria) apesar de apenas um núcleo estar fisicamente presente. Claro que esta técnica é menos eficiente do que ter dois núcleos de processamento verdadeiros, mas este “núcleo” extra – e consequentemente o desempenho extra – você ganha de graça.