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27 de janeiro de 2018

O fim da Intel - Por quê os processadores estão ficando mais lentos?


A Intel sofreu muito nos últimos dias com as falhas de segurança da informação recentes, e causou um grande alvoroço também que afetou a AMD, e outras empresas de tecnologias, abrindo brechas e softwares com correções que desligavam computadores, tornam-os mais lentos, entre outros.


A própria Intel falou para não instalar sua própria correção, devido a falhas de computadores que estavam travando com a correção, e a Microsoft lançou uma versão que fez o Windows parar de funcionar em processadores da AMD.

Um verdadeiro tumulto está acontecendo na área de processadores, e isto está acontecendo agora.


A empresa Intel Corporation, empresa multinacional que fabrica principalmente os processadores mais conhecidos do mundo, foi fundada por Robert Noyce, físico e inventor, junto com Gordon Earle Moore, em 18 de Julho de 1968, e era fabricante de módulos de memória RAM.

Somente em 1971, começou a produzir o primeiro processador, o Intel 4004 de 740 kHz de velocidade para utilização em calculadoras, mas processadores ainda não era o principal negócio da empresa até 1980.

Conforme o tempo, foram desenvolvendo novos processadores, e se tornaram a principal empresa de processadores na época de 1990, era que a computação pessoal tornou-se acessível.

Processador Intel 8008, com velocidade de 200 kHz à 800 kHz.

Além dos processadores, a Intel foi protagonista no desenvolvimento de padrões de arquitetura, como as próprias instruções x86, e estruturas para computadores pessoais como barramento PCI, PCI express (PCIe) e até mesmo o USB.

O primeiro processador a ter velocidade em MHz, foram os processadores 8080 em 1974, que variavam entre 2 MHz e 3,125 Mhz.

O primeiro processador para computadores, veio existir só em 1978, o 8086, que foi o primeiro de uma geração completa de processadores e base de instruções para os processadores atuais (2018).

Em 1965, Gordon E. Moore, fez uma espécie de estatística dizendo que a cada 18 meses, um processador dobraria sua capacidade ao mesmo custo de produção e desenvolvimento.


E isto tornou-se tão verdade que se tornou Lei de Moore, bom, até meados de 2008, onde, o processador digamos que estagnou-se em um limite do silício, matéria prima na produção dos processadores, e então a Intel começou a trabalhar em outras técnicas para melhorar os processadores.

Mas a grande realidade é que não houve um avanço significativo após isto, sendo que um processador de 2010, como o Core 2 Quad Q9550 é ainda útil até hoje, com sistemas operacionais recentes, em conjunto com boas placas de vídeo, sendo útil até para jogos mais pesados atuais; claro, isto depende muito da placa de vídeo, e de discos SSD para tornar útil da mesma forma.

Isto ocorre porque depois disto, a Intel só melhorou algorítimos e tentou reduzir o tamanho dos transistores ao máximo possível, mas não vemos mais atualmente o grande avanço da tecnologia como antigamente.


Antes era notável a diferença de um processador 486 DX2 de 50 MHz com um Pentium MMX 233 Mhz, sendo que o primeiro não consegue nem reproduzir uma mídia de MP3 por ser muito lento para decodificar a música, e o outro, que surgiu cerca de 2 a 3 anos depois, era capaz de reproduzir vários fluxos de música ao mesmo tempo, além de gravar áudio, e abriu um leque para jogos para computadores pela primeira vez.


Também era notável a diferença e fluidez das primeiras máquinas de 3 GHz de velocidade, em comparação as antigas Pentium MMX, que surgiram alguns anos depois.

Hoje temos processadores de 10 anos atrás, sendo úteis até mesmo para mineração de moedas, para controlar rigs de mineração, em conjunto apenas com boas placas de vídeo que fazem até funções dos processadores atualmente.

A velocidade dos processadores também foi estagnada, e dos primeiros processadores de 3 GHz, a ideia dos fabricantes foi apenas em duplicar os núcleos, mantendo a mesma velocidade, focando em programação paralela e multi-task, nem que seja virtual, como os primeiros processadores Pentium 4 com tecnologia HT, que não deixava 1 único processo consumir toda a CPU, simplesmente por simular ter 2 processadores ao computador.

Quando temos 2 ou mais processadores, um único processo como uma aplicação, fica travada sua linha de execução a um único processador; ou seja, se tem 2 processadores, pode executar 2 aplicações sem comprometer o desempenho, mas nunca uma só aplicação consumindo o poder computacional completo dos 2 processadores.

O processador é baseado em um pipeline de processamento de instruções, e quando as mesmas entram para processar os dados, entram em um túnel e são seriais até saírem deste túnel.

Então o processo da Intel (e de outras fabricantes também), foi focado em apenas diminuir o tamanho dos transistores ao máximo possível, para colocar mais núcleos de processamento dentro do mesmo chip (ou die de silício).

Mas será mesmo que estes processadores aumentaram seu poder de processamento, mesmo não tendo maiores velocidades?

Como comparação, utilizaremos as informações obtidas do site cpubenchmark.net, que considero essencial na busca de processadores com as melhores performances.

Como base, utilizaremos processadores com um bom volume de testes, de 10 anos atrás, já que no site, não há base de referência para processadores mais antigos, e, mediante ao poder de processamento do mais antigo, o Intel Pentium 4 de 3.06 GHz, com nota 490 com apenas um núcleo (e uma emulação de 2 processadores), caindo para 245 pontos por núcleos virtuais.

Processor
Year
CPU Benchmark
Cores
Virutal Cores (Threads)
CPU Benckmark per Thread
CPU Benchmark per core
Intel Pentium 4 3.60 GHz
2007
490
1
2
245
490
Intel Xeon 3.06 GHz
2008
491
1
2
245,5
491
Intel Core2 Duo T5250 1.5 GHz
2008
831
2
2
415,5
415,5

Entre o Intel Pentium 4 e o Core2 Duo, houve uma alteração de plataforma, troca de socket do processador, e houve um aumento real de performance, e cada núcleo do Core 2 foi avaliado com 415 pontos, que é a mesma pontuação do processador da plataforma anterior.


Aqui uma relação ainda maior:


Processor
Year
CPU Benchmark
Cores
Threads
CPU Benckmark per Thread
CPU Benchmark per core
TDP
Intel Pentium 4 3.60 GHz
2007
490
1
2
245
490

Intel Xeon 3.06 GHz
2008
491
1
2
245,5
491

Intel Core2 Duo T5250 1.5 GHz
2008
831
2
2
415,5
415,5

Intel Core2 Duo E4300 @ 1.80GHz
2008
1047
2
2
523,5
523,5
65
Intel Core2 Duo E6400 @ 2.13 GHz
2008
1295
2
2
647,5
647,5
65
Intel Core2 Duo E8400 @ 3.00GHz
2008
2157
2
2
1078,5
1078,5
65
Intel Core2 Quad Q9550 @ 2.83 GHz
2008
3987
4
4
996,75
996,75
95
ntel Core2 Quad Q9650 @ 3.00GHz
2008
4190
4
4
1047,5
1047,5
95
Intel Core2 Extreme X9650 @ 3.00GHz
2008
4193
4
4
1048,25
1048,25
130


Agora me explica a evolução que ocorre abaixo:


Processor
Year
CPU Benchmark
Cores
Threads
CPU Benckmark per Thread
CPU Benchmark per core
TDP
Intel Core2 Quad Q9550 @ 2.83 GHz
2008
3987
4
4
996,75
996,75
95
Intel Core2 Quad Q9650 @ 3.00GHz
2008
4190
4
4
1047,5
1047,5
95
Intel Core2 Extreme X9650 @ 3.00GHz
2008
4193
4
4
1048,25
1048,25
130
Intel Core i5 750S @ 2.40GHz
2012
2197
4
4
549,25
549,25
82
Intel Core i7-610 @ 2.53GHz
2011
1969
2
4
492,25
984,5
35
Intel Core i3-530 @ 2.93GHz
2010
2580
2
4
645
1290
73
Intel Core i3-540 @ 3.07GHz
2010
2690
2
4
672,5
1345
73
Intel Core i3-550 @ 3.20GHz
2010
2830
2
4
707,5
1415
73
Intel Core i3-2125 @ 3.30GHz
2011
3996
2
4
999
1998
65
Intel Core i5-760 @ 2.80GHz
2011
3896
4
4
974
974
95
Intel Core i5-2500T @ 2.30GHz
2011
4680
4
4
1170
1170
45
Intel Core i3-2140 @ 3.50GHz
2011
4325
2
4
1081,25
2162,5
65
Intel Core i3-3245 @ 3.40GHz
2013
4439
2
4
1109,75
2219,5
55
Intel Core i3-3250 @ 3.50GHz
2013
4435
2
4
1108,75
2217,5
55
Intel Core i3-4130 @ 3.40GHz
2013
4794
2
4
1198,5
2397
54
Intel Core i3-4150 @ 3.50GHz
2014
4892
2
4
1223
2446
54

Aqui temos processadores que passaram da geração da plataforma 775, passou para a Core i3, i5 e i7 de primeira, segunda, terceira e quarta geração, e, somente na quarta geração conseguiu um processador de poder igual aos melhores de 2008!

E, em todos os casos, o poder de processamento por núcleo, ficou totalmente paralisada, desde 2008 até 2014! Ou seja, 6 anos de estagnação na evolução dos processadores.

Claro que houve algumas mudanças em relação a consumo elétrico, e a novas instruções, mas pelo software deste site, ele testa o hardware em geral para o uso cotidiano de um usuário final, e a experiência destes processadores são praticamente iguais.

Ou seja, se você tem um computador com processador i3 de quarta geração, você tem um processador igual ao Intel Core 2 Quad de 2008, que custa muito menos.

Agora vamos comparar a mesma ideia de lista, com os processadores mais recentes e mais rápidos do mercado:

Processor
Year
CPU Benchmark
Cores
Virutal Cores (Threads)
CPU Benckmark per Thread
CPU Benchmark per core
TDP
Intel Core i3-8100 @ 3.60GHz
2017
8122
4
4
2030,5
2030,5
65
Intel Core i3-8350K @ 4.00GHz
2017
9201
4
4
2300,25
2300,25
91
Intel Core i5-8400 @ 2.80GHz
2017
11729
6
6
1954,833333
1954,833333
65
AMD Ryzen 5 1600
2017
12309
6
12
1025,75
2051,5
65
Intel Core i5-8600K @ 3.60GHz
2017
12802
6
6
2133,666667
2133,666667
95
Intel Core i7-7700 @ 3.60GHz
2016
10799
4
8
1349,875
2699,75
65
Intel Core i7-7700K @ 4.20GHz
2016
12082
4
8
1510,25
3020,5
95
Intel Core i7-7740X @ 4.30GHz
2017
12209
4
8
1526,125
3052,25
112
AMD Ryzen 5 1600
2017
12309
6
12
1025,75
2051,5
65
Intel Core i7-8700 @ 3.20GHz
2017
15356
6
12
1279,666667
2559,333333
65
AMD Ryzen 7 1700X
2017
14620
8
16
913,75
1827,5
95
AMD Ryzen Threadripper 1900X
2017
15361
8
16
960,0625
1920,125
180
AMD Ryzen 7 1800X
2017
15378
8
16
961,125
1922,25
95
Intel Core i7-8700K @ 3.70GHz
2017
16212
6
12
1351
2702
95
AMD EPYC 7551
2017
19003
64
64
296,921875
296,921875
180
Intel Core i7-6950X @ 3.00GHz
2016
19999
10
20
999,95
1999,9
140
AMD Ryzen Threadripper 1950X
2017
22020
16
32
688,125
1376,25
180
Intel Core i9-7900X @ 3.30GHz
2017
22571
10
20
1128,55
2257,1
140
Intel Core i9-7920X @ 2.90GHz
2017
23419
12
24
975,7916667
1951,583333
140
Intel Core i9-7940X @ 3.10GHz
2017
25217
14
28
900,6071429
1801,214286
165
Intel Core i9-7960X @ 2.80GHz
2017
26447
16
32
826,46875
1652,9375
165
Intel Core i9-7980XE @ 2.60GHz
2017
27885
18
36
774,5833333
1549,166667
165

Pela ideologia de Moore, o poder de processamento dobraria a cada 18 meses, ou seja, a cada 1 ano e 6 meses, deveria-se dobrar o poder de processamento.

A única coisa que fizeram, foram adicionar mais e mais processadores em um único chip, e até os mais potentes processadores atuais, nada mais são que um aglutinado de processadores Core 2 Duo, sem nenhuma alteração por núcleo realmente efetiva.

Na lista constam os processadores AMD Ryzen, devido ao ataque que a empresa fez, como por exemplo o primeiro Ryzen 5, e a Intel até então só tinha processadores fracos.

Repare que a lista está ordenada do mais fraco ao mais forte pelo benchmark em geral, mas por núcleo, isto está inversamente proporcional, ou seja, os processadores mais rápidos, por núcleo são quase como um Core 2 Duo.

Gráfico de benchmark de cada núcleo dos processadores, do mais antigo aos mais atuais.
Quanto mais recente, mais lento por núcleo o processador é, inversamente proporcional a Lei de Moore.

Ou seja, a solução que os fabricantes estão fazendo de momento, é só unir processadores, e há uma queda efetiva de processamento por núcleo.

Veremos cada vez mais processadores se assemelhando a GPUs, que trabalham em conceito de 3000 micro processadores que juntos são capazes de processar muito mais que uma CPU ou teremos no futuro processadores que realmente trabalhem como processadores?

O futuro dos processadores, em principal da Intel, estão em cheque, já que aparentemente estes 6 anos de estagnação, serviram para a AMD bater de frente, com processadores que alcançam o mesmo nível de performance a custos extremamente mais baixos.

E com as falhas recentes descobertas nos processadores, este realmente é o futuro da Intel? Recentemente as ações da empresa subiram mesmo com as falhas de segurança, baseados apenas nos lucros crescentes da empresa do ano passado, que ainda não refletem o grande problema da empresa atualmente.

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