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Unidade central de processamento, o processador é um dos componentes mais importantes de um computador; saiba mais detalhes

Muitas vezes quando computadores estão lentos ou com algum problema é comum colocar a culpa no processador. De fato, algumas vezes o componente é o culpado por um mau funcionamento, mas a questão é que um grande número de pessoas não sabem o que é um processador e tampouco como eles funcionam. Isso é o que vai ser visto neste artigo.

O que é um processador? (Imagem: Vitor Pádua / Tecnoblog)

O processador é a unidade central de processamento de um computador (CPU), que funciona como o cérebro do computador, pois interage e faz as conexões necessárias entre todos os programas instalados.

Neste processo, ele também interpreta as informações enviadas pelos programas, realiza diversas operações, inclusive gerando a interface que nós interagimos quando usamos um computador.

Os processadores são colocados na Placa-Mãe, por soquetes, e sua estrutura é composta por bilhões de transistores.

Sobre os núcleos dos processadores

Em tempos mais antigos, processadores contavam apenas com um núcleo, contudo, atualmente um processador pode ter vários núcleos para conseguir trabalhar melhor com uma grande variedade de informações recebidas simultaneamente.

Por essa razão, vemos nomenclaturas como "Dual-Core" (2 núcleos), Quad-core (4 núcleos), podendo chegar em até 32 núcleos nos computadores de alta performance.

Dessa forma, um computador consegue executar várias tarefas de uma vez, por isso você consegue abrir um texto em um programa, enquanto escuta música em outro e navega na internet. Isso para não citar as tarefas menores que são executadas e nós não vemos.

O conceito do processador pode ser aplicado também nos videogames modernos, que processam não apenas os games que você está jogando, mas também as interfaces de menus dos consoles, aplicativos de streaming e outros recursos disponíveis.

Pode ser dito o mesmo sobre os processadores de nossos smartphones que também nos permitem realizar diversas tarefas ao mesmo tempo.

Processador Intel Xeon Platinum 9200. (imagem: Divulgação / Intel)

Velocidades de clock

Essa é outra dúvida comum, afinal quando vemos um processador, uma das informações que chegam em sequência é a velocidade de clock.

Velocidade de clock é um dos fatores que definem a velocidade com que um processador consegue lidar com informações. Essa velocidade é medida em GigaHertz (GHz). Processadores mais antigos tinham sua velocidade medida em MegaHertz (MHz).

Uma máquina que conta com uma velocidade de clock de 3,2 GHz, pode executar 3,2 bilhões de ciclos de operações por segundo.

Embora a velocidade de clock seja importante, não é difícil que uma máquina mais antiga, com velocidade de clock mais alta, seja mais lenta do que outra máquina mais nova com velocidade de clock menor. Isso acontece porque a estrutura de processadores mais modernos, geralmente, são feitas para otimizar o desempenho.

Para quem tem conhecimento técnico é possível aumentar a velocidade de clock para ganhar mais desempenho, usando uma operação chamada "overclocking", fazendo com que o processador trabalhe em uma velocidade acima do padrão.

Apesar de ser um recurso tentador é preciso ter conhecimento para fazer o procedimento e não causar danos ao seu equipamento.

O processador é um dos componentes mais importantes de um computador, porém, o bom desempenho de uma máquina depende do conjunto completo com a placa de vídeo, memória RAM e demais componentes.

O processador é um dos componentes mais importantes de um computador. (Imagem: Christian Wiediger / Unsplash)

Problemas comuns

De forma geral, processadores costumam ter boa durabilidade, porém fatores como aterramento utilizado, qualidade no fluxo de energia fornecida e refrigeração podem fazer uma grande diferença em sua vida útil.

Travamentos são um dos sintomas comuns de um processador com problemas. Isso pode acontecer por superaquecimento. Algumas vezes, o problema pode ser resolvido com uma troca de pasta térmica, mas lembre-se que se você não tem o conhecimento necessário é recomendável procurar um especialista.

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Unidade central de processamento, o processador é um dos componentes mais importantes de um computador; saiba mais detalhes Muitas vezes quando computadores estão lentos ou com algum problema é comum colocar a culpa no processador.

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Qual será a próxima revolução? (Foto: Getty Images via BBC News Brasil)

Nos últimos 50 anos, uma previsão de Gordon Moore, um dos fundadores da empresa de tecnologia Intel, dedicada à fabricação de microprocessadores para computadores, está se cumprindo.

Em 1965, o engenheiro disse que, a cada 18 meses, os microprocessadores se tornariam duas vezes mais rápidos, usando metade da energia e teriam metade do tamanho atual.

Pouco depois, ele ajustou o cálculo dizendo que levaria 24 meses e não 18. Foi assim que nasceu a chamada "Lei de Moore".

O empreendedor chegou a essa hipótese empiricamente, confirmada com a passagem do tempo.

Além de afirmar que a capacidade de processamento por computadores aumentaria exponencialmente, Moore previu que, ao mesmo tempo, o custo de fabricação dos componentes envolvidos diminuiria.

Mas há um problema.
O que pode conter o aumento exponencial

A Lei de Moore se comprovou na realidade (Foto: Getty Images via BBC News Brasil)

A Lei de Moore acertou ao enxergar que os computadores funcionariam mais e mais rapidamente ao longo dos anos. No entanto, essa progressão tem um limite.

Os transistores (componentes eletrônicos que fazem parte dos circuitos dos microprocessadores e amplificam os sinais elétricos) se tornaram menores com o passar do tempo, mas chegará um momento em que seu tamanho não poderá continuar diminuindo.

Se forem pequenos demais, não poderão funcionar adequadamente. Os elétrons começariam a pular e a chegar a lugares onde não deveriam.

Por outro lado, se são colocados muitos elétrons para que o computador funcione mais rápido, há o risco de que o chip queime.

Os fabricantes de chips estão há muitos anos cientes destas dificuldades à vista. Tanto que tornou-se tão difícil e caro acompanhar o ritmo da Lei de Moore, que muitas empresas do ramo jogaram a toalha.

Isso não significa, no entanto, que a batalha esteja perdida.

A BBC resumiu algumas inovações tecnológicas que devem resolver o problema.

1. A via quântica

Em vez de usar bits (na computação tradicional, trata-se da unidade que alterna "um" e "zero" em sequências longas), a tecnologia quântica trabalha com blocos chamados qubits, ou bits quânticos. Eles usam as propriedades quase mágicas das partículas subatômicas.

Elétrons ou fótons, por exemplo, podem estar em dois estados ao mesmo tempo - um fenômeno chamado superposição. Como resultado, um computador de qubit pode fazer cálculos muito mais rapidamente que um computador convencional.

Seria como se uma pessoa fosse capaz de percorrer cada um dos vários caminhos de um labirinto muito complexo ao mesmo tempo, como alguns cientistas preferem exemplificar a computação quântica.

Os qubits também podem influenciar uns aos outros, mesmo quando não estão fisicamente conectados, um processo chamado "entrelaçamento". Em termos computacionais, isso lhes dá a capacidade de fazer saltos lógicos que os computadores convencionais jamais conseguiriam.

Os fabricantes de microprocessadores sabem que têm um problema (Foto: Getty Images via BBC News Brasil)

2. Os processadores de grafeno

Materiais exóticos com potencial para serem usados na eletrônica têm sido progressivamente descobertos.

Um deles é o grafeno, composto por moléculas de carbono e 40 vezes mais resistente que o diamante. Este material é um forte candidato para substituir os chips de silício, porque é ótimo como condutor de eletricidade.

As universidades americanas já fizeram experimentos em que transistores de grafeno trabalharam mil vezes mais rápido que os transistores de silício usados hoje.

Tendo menos resistência elétrica, a velocidade dos processadores de grafeno pode ser aumentada na casa dos milhares e, mesmo assim, usar menos energia do que a tecnologia convencional.

O grafeno é um material com muito potencial para a próxima geração de chips (Foto: Getty Images via BBC News Brasil)

3. O memristor

Trata-se de um componente eletrônico hipotético concebido por Leon Chua, um teórico dos circuitos, no início dos anos 70.

A lógica da proposta? Esse componente gravaria o fluxo de corrente elétrica que circulou, e a resistência se adaptaria a essa memória.

Se organizados da maneira correta, os memristors poderiam substituir os transistores.

E como mais memristors podem ser inseridos em um chip do que os transistores, o computador trabalharia mais rápido e teria mais capacidade de armazenamento com eles.
4. Os chips vivos

Os bits dos computadores convencionais são representados com sequências de 0 e 1 (Foto: Getty Images via BBC News Brasil)

Muitos estão trabalhando na construção de computadores inspirados no funcionamento do cérebro.

O projeto Cérebro Humano, por exemplo, é financiado pela União Europeia e dedica-se à pesquisa de novos algoritmos que podem replicar o funcionamento do cérebro.

Mas há alguns que vão ainda mais longe.

É o caso da Koniku, a primeira empresa dedicada ao desenvolvimento de dispositivos eletrônicos usando neurônios de verdade.

Como? Eles modificam o DNA dos neurônios para que tenham certas peculiaridades e que se mantenham vivos por dois anos em um chip.

O objetivo da empresa é criar verdadeiros processadores biológicos que combinariam o poder matemático das máquinas às poderosas capacidades cognitivas do cérebro humano. Na prática, processadores do tipo poderiam ser usados por exemplo para detectar o cheiro de drogas ou explosivos.

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4 inovações tecnológicas que deixarão seu computador ainda mais rápido

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Nos últimos 50 anos, uma previsão de Gordon Moore, um dos fundadores da empresa de tecnologia Intel, dedicada à fabricação de microprocessadores para computadores, está se cumprindo. Em 1965, o engenheiro disse que, a cada 18 meses, os microprocessadores se tornariam duas vezes mais rápidos, usando metade da energia e teriam metade do tamanho atual.

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A descoberta de duas falhas de segurança por especialistas do Google Project Zero afetam processadores da Intel, mas as brechas também podem ser exploradas em dispositivos com chips da AMD ou com design ARM. Batizadas de Meltdown e Spectre, as vulnerabilidades têm suas particularidades, mas ambas permitem que hackers usem recursos do sistema operacional para ler espaços protegidos de memória.

Com isso, em casos mais graves, dados e informações pessoais de usuários podem ficar acessíveis. Abaixo, você fica por dentro dos problemas, seus impactos, correções e possíveis consequências.

Acadêmicos e especialistas do Project Zero do Google foram os responsáveis pela descoberta dos problemas que receberam os nomes de Meltdown e Spectre. As descobertas foram divulgadas para fabricantes e desenvolvedores de sistemas operacionais ainda em junho e julho de 2017. De lá para cá, um intenso período de desenvolvimento de soluções concentrou os esforços da indústria de semicondutores e de software. As atualizações estavam previstas para chegar em breve, bem como a divulgação da descoberta. No entanto, a divulgação do problema na imprensa acabou frustrando o plano.

As primeiras informações sobre falha, batizada de Meltdown, afirmam que apenas unidades da Intel da última década são afetadas, deixando de lado os produtos da AMD. Na última quarta (4), a Intel se defendeu das acusações de que somente seus produtos apresentam problemas. Segundo a fabricante, a exploração da brecha não teria a capacidade de corromper ou apagar dados. Além disso, a Intel sugere que outros fabricantes de processadores também apresentam produtos com os mesmos erros.

Embora a marca não tenha apontado o dedo para ninguém, há informações de que sistemas que usam processadores ARM terão de ser atualizados para corrigir a vulnerabilidade. Já a AMD se defendeu em comunicado oficial e não acredita que seus produtos estejam em risco.

Resumidamente, a brecha permite que um software malicioso peça ao processador da Intel para acessar dados protegidos da memória.Dessa forma, uma pessoa mal-intencionada poderia explorar essa via para visualizar blocos de informação e interceptar dados pessoais, como arquivos, dados bancários e até senhas.

O Meltdown atinge todos os processadores da Intel fabricados de 1995 em diante (com exceção dos Itanium). Produtos da AMD não são atingidos por essa vulnerabilidade em virtude de especificidades de design. Mais grave que a Spectre, a Meltdown foi classificada como uma ruptura "do isolamento mais fundamental que existe entre sistema operacional e aplicações", segundo o Google Project Zero.

Mais abstrata e complexa, a Spectre tem ramificações que podem colocar em risco qualquer processador, independente da marca, Intel ou AMD, ou do tipo de arquitetura, se é ARM ou x86. Por meio da vulnerabilidade, softwares maliciosos podem forçar um aplicativo comum a dar acesso a informações protegidas da memória.

Além disso, o problema expõe o próprio meio como sistemas operacionais trabalham com informações e memória há décadas. De acordo com especialistas, a Spectre é muito mais difícil de ser explorada por criminosos, mas também é mais complexa para ser reparada.

Por não se limitar à Intel, a falha tem ramificações que podem atingir smartphones e tablets - com versões de processadores ARM. As correções vão depender de atualizações de sistemas operacionais, mas também de redesenho de aplicações: o Google Chrome, por exemplo, já conta com uma ferramenta para proteger os usuários da Spectre.

De acordo com as conclusões do time de especialistas do Google, a Spectre tende a ser um problema a longo prazo devido ao design de sistemas operacionais.

A falha incide diretamente na relação do processador com o kernel. De uma forma superficial, o kernel é o componente central do sistema operacional. Sua função é negociar a interação que precisa existir entre software e hardware. Ele administra o funcionamento do processador, RAM e todos os outros componentes do seu computador. Numa definição simples, o kernel é o núcleo do sistema operacional.

Embora existam tipos diferentes de kernel, sua presença é um denominador comum. Windows, Linux, macOS, iPhone ( iOS), Android, Chrome OS: todos têm algum tipo de kernel que segue princípios básicos de funcionamento comuns.

Como a Intel mencionou, um malware que explore as brechas não poderá apagar os seus dados, ou sequestrar seu disco rígido. No entanto, softwares mal-intencionados podem interceptar informações sensíveis, como senhas e dados privados, caso as informações fiquem retidas pelo kernel na memória RAM do seu computador. Essa regra vale para as duas falhas: ambas permitem que um invasor veja dados protegidos na memória, mas não dá poderes para que esses dados sejam modificados em nenhuma forma.

No momento, é improvável que você encontre um vírus que possa tirar proveito dessas vulnerabilidades. Isso porque os detalhes intrínsecos do problema foram mantidos sob sigilo pelos envolvidos para prevenir uma epidemia. Entretanto, todo cuidado é pouco: evite executar arquivos e páginas de Internet suspeitas. Como a falha tende a ser entendida como uma requisição legítima para o kernel, seu antivírus pode não detectar o comportamento malicioso de um vírus.

A única forma de resolver o problema e corrigir o erro é atualizar o seu sistema operacional. Para isso, você deve aguardar os pacotes de atualização e ficar atento aos mecanismos de update.

Sabe-se que Windows (incluindo versões anteriores), Linux (e todas as suas distribuições) e macOS estão entre as plataformas que devem corrigir a relação entre kernel e memória para impedir que a falha se manifeste. Do lado das plataformas móveis, o Google afirma que aparelhos com as versões atualizadas dos pacotes de segurança do Android estão fora de perigo.

A Microsoft já liberou o patch que corrige o problema em computadores com o Windows 10. Basta realizar normalmente a atualização dos novos pacotes. A Apple também foi ágil e liberou o macOS 10.13.2 com as correções necessárias, em 6 de dezembro de 2017. No caso do Linux, desenvolvedores do mundo todo ainda trabalham em soluções e ainda não há informações sobre a liberação do kernel para o sistema. O Chrome OS recebeu a correção, também de forma discreta, no último dia 15.

Sim, mas a intensidade do impacto deve variar. Testes mostram que processadores a partir da arquitetura Haswell (ou quarta geração da Intel) em diante são menos afetados por conta de um recurso que filtra os processos em execução pelo sistema operacional. Chips mais antigos, por outro lado, terão performance mais comprometida. Outra variável é o perfil de uso da máquina: usuários domésticos tendem a notar um impacto menos pronunciado.

Alguns desenvolvedores estão usando as prévias do novo kernel do Linux, já com as correções aplicadas, para testar esse impacto. Em alguns casos, as perdas de desempenho atingem 30%, dependendo da aplicação. No momento, estima-se que os mais afetados serão aplicações como virtualização e outros tipos de uso computacionalmente exigentes, associados com o uso em datacenters.

No momento, ainda é incerto como correções para processadores da Intel, em função do bug Meltdown, impactarão nos chips da AMD.

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Falha de segurança em processadores: dez coisas que você precisa saber

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A descoberta de duas falhas de segurança por especialistas do Google Project Zero afetam processadores da Intel, mas as brechas também podem ser exploradas em dispositivos com chips da AMD ou com design ARM. Batizadas de Meltdown e Spectre, as vulnerabilidades têm suas particularidades, mas ambas permitem que hackers usem recursos do sistema operacional para ler espaços protegidos de memória.

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Outras partes importantes e interessantes em nossos computadores

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Outras partes importantes e interessantes em nossos computadores

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Os computadores são feitos de várias partes diferentes. Algumas partes são essenciais para o computador funcionar, outras não. Por exemplo, um computador completo sem uma unidade de disquete funcionará corretamente, exceto que não será capaz de ler os disquetes.

Processador

O processador executa todos os cálculos em um computador. Cada vez que você abre um programa, as informações são enviadas ao processador para obter informações úteis. Isso é conhecido como o "cérebro" do computador.

Placa-mãe

A placa-mãe conecta todas as partes do computador: discos rígidos, unidades ópticas, processador e memória. Ele reúne todas as informações enviadas pelas partes em um computador e as processa na ponte sul, que faz parte da placa-mãe.

Memória

A memória em um computador ajuda a processar informações. No entanto, a memória não é o processador principal e apenas o ajuda quando há muitos programas ou alta demanda por programas em execução no computador.

Disco rígido

Os discos rígidos armazenam o sistema operacional usado para operar o seu computador. Por exemplo, os sistemas operacionais Windows ou Apple são armazenados em um disco rígido.

Fonte de energia

A fonte de alimentação converte a energia que sai da tomada elétrica para as peças em um computador. Possui muitos cabos conectados a partes importantes de um computador, incluindo a placa-mãe e o disco rígido. Observe que o processador e a memória estão conectados à placa-mãe para que eles não precisem de suas próprias conexões de energia.

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Quais são as partes mais importantes de um computador?

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Os computadores são feitos de várias partes diferentes. Algumas partes são essenciais para o computador funcionar, outras não. Por exemplo, um computador completo sem uma unidade de disquete funcionará corretamente, exceto que não será capaz de ler os disquetes. O processador executa todos os cálculos em um computador.