Luis Barini

No dia 23 de abril de 2003 a AMD finalmente lançou oficialmente o processador Opteron. Fomos oficialmente convidados a participar do evento de lançamento, que foi realizado no Clube São Paulo. A seguir você terá a oportunidade de ler, em primeira mão, a nossa cobertura do evento e também informações técnicas detalhadas sobre esse novo processador. Figura 1: Celso Previdelli, Gerente Geral da AMD no Brasil. O Opteron é o primeiro processador para a arquitetura CISC capaz de trabalhar a 64 bits utilizando as instruções IA-32 (conhecidas também pelo nome x86). Lembre-se que o processador Itanium da Intel também é capaz de trabalhar a 64 bits, mas este processador utiliza a arquitetura EPIC, possuindo um conjunto novo de instruções que receberam o nome de IA-64, o que torna necessário que os programas sejam desenvolvidos especialmente para o Itanium (o Itanium é capaz de rodar aplicações de 32 bits por possuir um tradutor interno que converte essas instruções em instruções IA-64). Repare que isto não acontece com o Opteron, já que as instruções IA-32 são utilizadas por todos os processadores dos computadores da família PC. Figura 2: Processador Opteron. Inicialmente gostaria de enfatizar que este é o primeiro processador de 64 bits utilizando as instruções IA-32, sendo que todos os processadores atualmente disponíveis no mercado trabalham a 32 bits. Sempre que faço esta afirmação recebo vários e-mails afirmando que o processador Pentium foi o primeiro a trabalhar a 64 bits, o que na verdade não é uma informação correta, pois o Pentium continua sendo um processador de 32 bits. Infelizmente muitas apostilas disponibilizadas em cursos de informática realmente afirmam que o Pentium é um processador de 64 bits, pois este processador trabalha com um barramento externo de 64 bits, o que obviamente é uma informação totalmente equivocada, pois a quantidade de bits que o barramento externo trabalha e a capacidade de processamento do processador são coisas totalmente diferentes. Para que isso fique bem claro, podemos citar como exemplo o chipset nForce da NVIDIA, já que este chipset permite acessar a memória RAM com um barramento de 128 bits, ou seja, apesar de o barramento ser de 128 bits, o processador continua processando dados de 32 bits. Durante o evento, a AMD fez questão de demonstrar que o processador Opteron é um marco na história da informática, justamente por ser o primeiro processador de 64 bits com instruções IA-32. É válido lembrar que já estamos a quase 20 anos utilizando processadores de 32 bits, pois o 386, primeiro processador de 32 bits para o PC, foi lançado em 1985, ou seja, com a rapidez que a informática evolui, realmente já deveríamos ter um processador de 64 bits há muito tempo no mercado. Certamente a grande dificuldade da AMD será convencer os consumidores da necessidade de um processamento de 64 bits, pois atualmente grande parte das aplicações ainda pode trabalhar muito bem com um processamento de 32 bits. Otto Stoeterau, gerente de tecnologia da AMD, afirmou que já existem aplicações que podem tirar grande proveito de um processamento de 64 bits, como, por exemplo, sistemas de segurança com criptografia de dados, jogos com gráficos 3D, edição de vídeos, reconhecimento de voz, entre outras. Por enquanto é difícil prever se realmente no futuro será necessário um processamento de 64 bits, mas considero uma grande perda de tempo tentar adivinharmos o futuro, principalmente em informática, pois o futuro pode ser muito imprevisível. Basta lembrar da famosa frase dita por Bill Gates na época do PC XT, “Por que alguém precisaria de mais de 640 KB de memória RAM?”. Comparado ao Itanium, o Opteron leva uma vantagem muito grande por ser um processador mais flexível, ou seja, ele é capaz de trabalhar muito bem com aplicações de 32 e de 64 bits, já o Itanium é um processador voltado para aplicações de 64 bits, sendo considerado um processador ruim para aplicações de 32 bits. Lembre-se que ao trabalhar com aplicações de 32 bits, o Itanium utiliza um tradutor para transformar as instruções IA-32 no novo conjunto de instruções IA-64, ou seja, para processar dados de 32 bits o Itanium acaba perdendo um tempo precioso realizando esta conversão. Tecnicamente o Pentium 4 seria um processador mais rápido que o Itanium ao processar dados de 32 bits. Veja as principais características técnicas do Opteron: Figura 3: Foto do núcleo do processador Opteron. Memória cache L1: 128 KB, sendo dividida em duas, uma de 64 KB para dados e outra de 64 KB para instruções. Repare que é a mesma quantidade utilizada atualmente pelo Athlon XP e o Duron, sendo um pouco inferior ao Pentium 4 que utiliza 150 KB, e bem superior ao Itanium, que possui apenas 32 KB; Memória cache L2: 1 MB trabalhando na mesma freqüência que o processador. Atualmente o Pentium 4 e o Athlon XP possuem no máximo 512 KB de memória cache L2, já o Itanium utiliza somente 96 KB. Lembre-se que o Itanium utiliza uma memória cache L3 de 2 ou 4 MB, e também pode utilizar uma memória cache L4 inserida na placa-mãe, ou seja, o fato da sua memória cache L2 ser pequena, não quer dizer que o seu desempenho seja ruim, já que este processador trabalha de uma maneira diferente com a memória cache L2; Tecnologia: Este processador possui transistores de 0,13 mícron, possuindo no total 100 milhões de transistores; Instruções: Foram acrescentadas somente duas novas instruções no conjunto de instruções IA-32 (x86), mantendo basicamente a base utilizada atualmente; Arquitetura superescalar: com nove canalizações, sendo três para inteiros, três para ponto flutuante e três para endereçamento, ou seja, este processador pode executar até nove micro-instruções simultaneamente. Repare que a arquitetura superescalar do Opteron é exatamente igual ao do Athlon XP e do Duron, sendo superior ao do Pentium 4 que possui sete canalizações; Barramento externo: é na verdade o famoso barramento HyperTransport, utilizando três vias, o que lhe permite uma taxa de transferência de 19,2 GB por segundo. Essa taxa de transferência é realmente extraordinária, basta comparar com o Athlon XP com o núcleo Barton, que utiliza o barramento externo de 400 MHz (200 MHz DDR), conseguindo uma taxa de transferência de 3,2 GB por segundo, ou com o Pentium 4 com o núcleo Prescott, cujo principal recurso é justamente o barramento de 800 MHz (200 MHz QDR), conseguindo uma taxa de transferência de 6,4 GB por segundo; Multiprocessamento: suporta até 8 processadores na mesma placa-mãe; Funções multimídia: além das instruções já presentes no Athlon XP e no Duron (MMX, 3DNow Professional e SSE), o Opteron também possui novas instruções equivalentes ao SSE 2 utilizadas no Pentium 4; Soquete: Utiliza um soquete com 940 pinos, quase 200 pinos a mais que o Athlon 64 utilizará (soquete de 754 pinos). Segundo a AMD, o Opteron necessita de mais pinos justamente por ser um processador capaz de trabalhar com multiprocessamento; Endereçamento à Memória: Pode endereçar até 1 TeraByte de memória RAM; Controladora da memória RAM integrada dentro do próprio processador, sendo capaz de trabalhar com a memória DDR-SDRAM de 200, 266 e 333 MHz (100, 133 e 166 MHz DDR), podendo utilizar um barramento de 128 bits entre o processador e a memória RAM (dobra a taxa de transferência da memória RAM). Repare que por utilizar a controladora da memória RAM integrada dentro do próprio processador, o Opteron possui duas vantagens sobre os demais processadores. Primeiro: o acesso à memória RAM é muito mais rápido, já que o chipset não entra mais como um intermediário (atualmente a controladora da memória RAM fica na ponte norte do chipset). Segundo: em uma placa-mãe equipada com mais de um processador Opteron, cada processador possui o seu próprio banco de memória (utilizando um ou mais módulos de memória). Repare que isto aumenta muito o desempenho de um sistema que utilize mais de um processador, já que não é necessário que um processador fique esperando a sua vez de acessar a memória RAM, ou seja, atualmente enquanto um processador acessa a memória RAM, os demais processadores não podem acessá-la, pois além da controladora da memória RAM estar no chipset, todos os processadores utilizam o mesmo banco de memória. Repare que infelizmente como o comitê JEDEC (associação responsável pela padronização de engenharia de semicondutor) demorou a divulgar as especificações da memória DDR-SDRAM de 400 MHz (200MHz DDR), a AMD aparentemente acabou não tendo tempo para adaptar o Opteron. Na Figura 4 podemos ver claramente essa separação de bancos por processador. Figura 4: Repare que cada processador possui o seu próprio banco de memória. Dissipação de calor: infelizmente a AMD não entrou em detalhes sobre o aquecimento do processador Opteron. A AMD limitou-se a informar que o Opteron utiliza um cooler menor que o da concorrente. Provavelmente estava se referindo ao Itanium, já que este processador além de consumir muita energia, gera muito calor (consome algo em torno de 130 W, o Opteron provavelmente deve consumir a metade disso); Nomenclatura: este processador possui três dígitos impressos na sua superfície superior, permitindo que o usuário identifique qual o processador está adquirindo. Repare que o primeiro dígito identifica qual suporte o processador oferece ao multiprocessamento, ou seja, os processadores da sério 100 (modelo 1xx) não suportam multiprocessamento, os processadores da série 200 (modelo 2xx) podem ser utilizados em placas-mães com no máximo dois processadores e os processadores da série 800 (modelo 8xx) podem ser utilizados em placas-mães com no máximo oito processadores. O segundo e o terceiro dígitos informam o desempenho do processador. Por exemplo: o modelo 244 oferecerá um desempenho superior ao modelo 242. Repare que estes dígitos não estão informando a freqüência do processador. Para evitar confusões, a AMD iniciará a numeração dos últimos dois dígitos em 40, pois começar com os dígitos 10, 20, ou 30 poderia dar a impressão que existe uma relação com a freqüência. Por exemplo: um usuário leigo poderia pensar que o modelo 224 seria um processador de 2,4 GHz. Chipset: um detalhe muito importante sobre os chipsets que serão desenvolvidos para o processador Opteron é a pouca utilidade da ponte norte, pois a ponte norte será utilizada basicamente para controlar o barramento AGP, ou seja, muitas placas-mães para servidores não possuem o barramento AGP, já que o dispositivo de vídeo não é algo muito importante. Nesse caso, a placa-mãe não necessita da ponte norte do chipset, sendo necessário somente a ponte sul. Nós vimos isso no computador utilizado no evento de lançamento do Opteron, que possuía somente a ponte sul AMD 8111 (ver Figura 5). Figura 5: O computador utilizado neste evento possuía somente a ponte sul do chipset AMD 8111. Por enquanto devem ser lançados três modelos do processador Opteron, o 240 trabalhando na freqüência de 1,2 GHz, o 242, na freqüência de 1,4 GHz e o 244, na freqüência de 1,6 GHz. Repare que essas freqüências são, de certa forma, consideradas baixas, pois o processador Athlon XP já ultrapassou a barreiro de 2 GHz e o Pentium 4 já ultrapassou a barreira de 3 GHz. Mas temos que ter mente que a freqüência não é o mais importante para o desempenho de um processador, basta lembrar que o Athlon XP 3000+ trabalha a freqüência de 2,17 GHz. Provavelmente ainda neste trimestre, a AMD deve lançar a série 800 deste processador, sendo uma excelente opção para empresas que necessitam de um super computador. Durante este evento, a AMD acabou antecipando algumas informações sobre o Athlon 64, que deve ser lançado em setembro. Esse processador deve ser praticamente idêntico ao Opteron, tendo somente algumas diferenças: Utiliza o soquete 754; Barramento externo: utiliza o barramento HyperTransport com somente uma via, ou seja, é capaz de atingir uma taxa de transferência de 6,4 GB por segundo (a mesma taxa de transferência do Pentium 4 com o barramento de 800 MHz); Controladora da memória RAM sem a capacidade de trabalhar com o barramento de 128 bits. Considero este um ponto extremamente negativo, já que atualmente praticamente todos os fabricantes de chipsets estão desenvolvendo chipsets com suporte ao barramento de 128 bits, ou seja, de certa forma é uma volta ao passado, o que pode acabar prejudicando o Athlon 64 se comparado com o seu principal rival, o Pentium 4, que já possui chipsets com este recurso, e o próprio Athlon XP. É claro que o objetivo da AMD é substituir o atual Athlon XP pelo Athlon 64, mas este parece ser um processo lento, sendo que provavelmente até o final de 2004 o Athlon XP ainda deve ser considerado o carro chefe da AMD. Otto Stoeterau, gerente de tecnologia da AMD, também fez questão de afirmar que, por enquanto, a AMD não possui a intenção de desenvolver um processador Duron de 64 bits, sendo isso apenas um boato que está circulando na Internet, confirmando inclusive que o processador Athlon 64 que irá utilizar o núcleo Paris (será equipado com somente 256 KB de cache L2) não receberá o nome "Duron 64", continuando provavelmente com o mesmo nome, ou seja, Athlon 64. Apesar de o processador Opteron não necessitar de um sistema operacional especial, a Microsoft deve liberar na metade deste ano versões beta do Windows XP e do Windows 2003 desenvolvidas especialmente para os processadores de 64 bits da AMD. Obviamente com um sistema operacional de 64 bits, será possível utilizar todo o desempenho do processador Opteron e do Athlon 64. É valido que já existem versões do Linux para os processadores da AMD. É praticamente impossível prever o futuro, mas sinceramente estou convencido do sucesso do processador Opteron, o que certamente vai fortalecer bastante a AMD no mercado de servidores. Não sei se este processador vai conseguir cumprir todas as expectativas da AMD, mas acho praticamente impossível ser uma decepção. Também acredito muito no sucesso do Athlon 64, já que para o mercado de computadores desktop, um processador de 64 bits pode facilmente conquistar os consumidores, principalmente o público leigo, que provavelmente vai acabar considerando o Athlon 64 muito melhor que o Pentium 4, já que o Athlon 64 trabalha com o dobro de bits. Com certeza ainda vamos ouvir bastante “o Athlon 64 possui o dobro de velocidade do Pentium 4”, o que obviamente não é verdade.