Por Gabriel Torres em 20 de fevereiro de 2003
Introdução
O nosso 2º dia de IDF foi bem mais agitado que o primeiro. Das apresentações disponíveis, escolhemos os assuntos mais relacionados ao hardware de PCs: novos processadores, serial ATA e memórias.
Novos Processadores
A nossa aula de tendências e pesquisa para processadores IA-32 foi conduzida por Justin Rattner, diretor do laboratório de pesquisa de processadores da Intel, e por Joe Schutz, Vice-Presidente e diretor do departamento de desenvolvimento lógico da Intel.
Os fatos apresentados foram os seguintes: do 486 até o Pentium 4, o clock aumentou 50 vezes, enquanto que o desempenho de processamento aumentou 75 vezes, graças à implementação de técnicas para o aumento do desempenho, como a arquitetura superescalar e o uso do cache de memória dentro do processador.
A Intel enfrentará nos próximos anos um grande desafio no desenvolvimento de novos processadores. Enquanto que diminuindo o tamanho dos transistores utilizados no chip aumenta o seu desempenho, permite um clock maior e diminui o consumo do processador, fazendo com que ele gere menos calor, por outro lado haverá uma hora em que o atraso na comunicação entre dois circuitos internos do processador será maior que um período do clock interno. Em outras palavras, a demora que naturalmente há na comunicação de dois circuitos internos do processador será maior do que um pulso de clock. Terrível, não?
Outro problema terrível é que a memória não tem acompanhado o aumento de velocidade dos processadores, fazendo com que o micro não fique tão rápido quanto deveria. E com novos lançamentos sendo planejados, como veremos adiante, esse problema tende a se agravar. A solução a curto prazo é mascarar os efeitos da memória RAM, que é lenta, com o aumento do tamanho da memória cache.
Essa solução, aliás, é a usada pelo novo modelo de Pentium 4 que será lançado neste ano, por enquanto conhecido apenas com o seu nome-código Prescott.
O Prescott terá 1 MB de memória cache L2 e deve ser lançado com um clock inicial de 3 GHz, podendo chegar a até 5 GHz. Seu barramento externo será de 800 MHz, possivelmente 200 MHz transferindo quatro dados por clock ou 100 MHz transferindo oito dados por clock, nenhum esclarecimento nesse sentido foi dado pelos engenheiros da Intel. Além disso, será o primeiro processador a ser construído com tecnologia sub-100 nm (100 nm = 0,10 mícron), usando transistores de 90 nm (0,09 mícron). Realmente impressionante, sendo que a Intel deverá lançar processadores com transistores ainda menores nos próximos anos.
Esse processador também traz outras novidades, como a tecnologia Hyper Threading redesenhada e 13 novas instruções.
A Intel espera estar com processadores na faixa de 15 a 20 GHz de clock em 2010.
Memórias
A Intel finalmente irá lançar chipsets compatíveis com o padrão DDR400/PC3200 neste ano. O problema, no entanto, é que esse padrão DDR400 é um padrão DDR400 da própria Intel, o que poderá fazer com que módulos DDR400/PC3200 já existentes não funcionem. Além de diferenças na temporização, o padrão DDR400 necessita que o módulo seja alimentado com 2,6 V e não com 2,5 V, tensão usualmente utilizada por memórias DDR.
Há outros problemas com o padrão DDR400, segundo a Intel: seu consumo é muito maior, dificultando o seu uso em notebooks, por exemplo. Só para você ter uma idéia, memórias DDR333 têm um consumo 10% maior do que memórias DDR266, já as memórias DDR400 têm um consumo 35% maior do que as memórias DDR266 e 57% maior do que as memórias DDR200.
A grande aposta de Intel, no entanto, não são as memórias DDR400, mas sim o novo padrão DDR2. As memórias DDR2 transferem dois dados por pulso de clock, como as DDR, mas consomem menos. O invólucro do chip de memória terá de ser obrigatoriamente o BGA, sendo que essas memórias estão ainda em fase de protótipo e só deverão ser oficialmente lançadas em 2004. Elas são alimentadas com 1,8 V e a terminação resistiva foi colocada dentro dos chips de memória (nas memórias DDR convencionais a terminação resistiva está localizada na placa-mãe).
As memórias DDR2 utilizarão um módulo DIMM, só que com mais pinos. Como você confere na figura abaixo, o primeiro módulo de memória DDR2 lançado pela Infineon tem o mesmo tamanho dos módulos DDR-DIMM atualmente usados, só que eles têm mais pinos (os contatos são mais estreitos do que nos módulos DDR-DIMM). Ou seja, os módulos DDR2 não poderão ser usados nas placas-mãe atualmente disponíveis. Tecnicamente, devemos lembrar que a pinagem é diferente por conta das terminações resistivas estarem dentro dos chips.
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Figura 1: Módulo DDR2-667 da Infineon.
O diretor de marketing da Infineon, Chee Ho, mostrou que a Infineon pretende lançar memórias DDR de 3ª geração (DDR-3) em 2007, com protótipos em 2006. Esse padrão, contudo, ainda está em discussão. Mas muito possivelmente utilizará alimentação de 1,8 V, se formos seguir as previsões de John Halbert, do time de manufatura de memórias da Intel.
Rambus
A Rambus apareceu firme e forte nesta edição do IDF. Eles continuam acreditando em suas soluções de memória de alto desempenho, mesmo que não tendo obtido o sucesso esperado nos últimos anos.
A grande novidade da Rambus para o que pode vir a ser uma solução para PCs chama-se Flexphase. Para entender o que essa solução resolve, temos de entender o problema.
Você já deve saber que componentes eletrônicos são soldados em uma placa de circuito impresso e que nessa placa de circuito impresso são feitas as conexões elétricas entre os terminais dos diversos componentes soldados sobre a placa. Na ligação entre dois componentes - imagine a interligação entre a ponte norte e a ponte sul da placa-mãe - as trilhas da placa normalmente não têm exatamente o mesmo comprimento.
Enquanto que para componentes que operam a uma freqüência baixa o comprimento das trilhas da placa não faça a menor diferença, o mesmo não ocorre quando estamos operando a altas freqüências. Imagine em uma transmissão paralela de oito bits. Poderá haver bits que chegarão antes dos outros, dependendo do comprimento das trilhas, caso a freqüência de transmissão seja muito alta.
O que a tecnologia Flexphase faz é permitir que os sinais saiam do chip transmissor em momentos diferentes, e não ao mesmo tempo, como é o usual. Com isso, é possível compensar o atraso causado pelos diferentes comprimentos de trilha.
A tecnologia Flexphase está sendo implementada em dois novos padrões de barramentos de alta velocidade criados pela Rambus: Yellowstone e Redwood. O primeiro é um barramento serial de alta velocidade para conexão do chip controlador de memória a circuitos de memória. Já o segundo é um barramento paralelo de alta velocidade para conexão entre chips, especialmente entre a ponte norte e a ponte sul em uma placa-mãe.
A Rambus mostrou o barramento Yellowstone em ação com um protótipo conectado a um osciloscópio, onde qualquer um que quisesse poderia fazer suas próprias medições para ver que o esquema proposto por eles realmente funciona, como mostramos na Figura 1. Os chips pretos são os controladores de memória com um cooler em cima.
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Figura 2: Protótipo do barramento Yellowstone, da Rambus.
As idéias da Rambus sempre foram muito boas, o problema é que para usá-las há a necessidade de se pagar royalties, o que pode encarecer o produto (veja o caso das memórias Rambus).
Serial ATA
No campo do Serial ATA, comparecemos a uma aula ministrada por Knut Grimsrud, engenheiro da Intel responsável pelo padrão Serial ATA (inclusive ele escreveu um livro sobre o assunto) e por Amber Huffman, arquiteta de software da Intel, responsável por escrever drivers para o Serial ATA.
A aula foi toda sobre o novo padrão Serial ATA II, que atinge taxa de transferência de 3 Gbps (300 MB/s, o dobro do Serial ATA I - antes que vocês nos escrevam falando que a conta está errada, ela não está. O que ocorre é que a taxa de 3 Gbps é usada para transmitir informações que não são dados, como o cabeçalho dos pacotes de dados. Com isso, a taxa de 300 MB/s refere-se somente à taxa atingida na transmissão de somente dados, desconsiderando o cabeçalho dos pacotes de dados).
Além de um desempenho superior, o padrão Serial ATA II permite a criação de uma fila de comandos dentro do disco rígido. Obviamente o disco rígido tem de ser Serial ATA II e ter essa fila de comandos implementada para essa idéia funcionar. Com a fila de comandos, o disco rígido pode reordenar os comandos recebidos para um melhor desempenho.
Por exemplo, supondo que os dados A, B, C e D estão em ordem seqüencial dentro do disco rígido, e supondo que o sistema operacional tenha enviado comandos de leitura para a leitura dos dados B, D, C e A (ou seja, fora da ordem em que eles se encontram no disco), com a fila de comandos o disco rígido é capaz de reordenar esses comandos para poder ler os dados de forma mais rápida (neste caso, A, B, C e D, que podem ser lidos em apenas uma volta que o disco rígido executa). Não existindo esse recurso, a leitura será feita na ordem que os comandos chegarem (B, D, C e A, neste nosso exemplo), o que pode significar que a controladora interna do disco terá de esperar algumas rotações para conseguir ler todos os dados solicitados, tendo o desempenho prejudicado.
Essa fila implementada no Serial ATA II permite o armazenamento de até 32 comandos.
Além disso, a Amber apresentou o conceito do Port Multiplier, uma novidade para o padrão Serial ATA. Grosso modo, é um hub para portas Serial ATA, isto é, um chip que, conectado à porta Serial ATA, consegue fazer com que até 15 dispositivos Serial ATA sejam conectados àquela porta.
Essa idéia tem várias aplicações. No mercado caseiro, a possibilidade de se instalar mais de um disco em uma porta Serial ATA. No mercado de servidores, a possibilidade de se usar menos cabos na ligação de um rack de discos rígidos a um servidor. Este segundo exemplo é interessante e valer a pena ser explorado um pouco mais a fundo.
Com a solução Serial ATA, ficou mais fácil a conexão de discos rígidos localizados fora do gabinete a uma velocidade alta. Mas se colocarmos um rack com 16 discos rígidos, por exemplo, haverá 16 cabos Serial ATA saindo desse rack para encontrar o gabinete contendo as controladoras serial ATA.
Com o Port Multiplier é possível fazer a conexão desse caso com menos cabos. Se usar um cabo apenas, o problema é que teremos uma banda de somente 150 MB/s, se usarmos o padrão Serial ATA I, e pode haver um gargalo na leitura dos discos rígidos. Mas se forem usados 4 chips Port Multiplier, o rack de discos rígidos pode ser conectado ao gabinete com a controladora através de quatro cabos apenas (em vez de 16), sendo que a taxa máxima entre o rack e o gabinete será de 600 MB/s (4x 150 MB/s). Dentro do rack, cada chip existente permite que até 15 discos possam ser conectados, dando uma capacidade total de armazenamento de 60 discos rígidos. Em nosso exemplo, conectaríamos 4 discos a cada chip.
Originalmente em http://www.clubedohardware.com.br/artigos/160
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