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Todos os processadores atuais permitem um recurso de segurança baseado em hardware, conhecido por vários nomes, como NX (No eXecute), EVP (Enhanced Virus Protection), XD (eXecute Disable) ou DEP (Data Execution Protection). Infelizmente, o Windows não vem configurado da melhor forma possível para a utilização deste recurso.

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Introdução

Todos os processadores atuais permitem um recurso de segurança baseado em hardware, conhecido por vários nomes, como NX (No eXecute), EVP (Enhanced Virus Protection), XD (eXecute Disable) ou DEP (Data Execution Protection). Infelizmente, o Windows não vem configurado da melhor forma possível para a utilização deste recurso. Neste tutorial mostramos o que você deve fazer para habilitar corretamente essa tecnologia e deixar o seu computador mais seguro contra vírus, cavalos de tróia, vermes e outras pragas digitais.

Essa tecnologia funciona criando, na memória (RAM) do computador, áreas separadas para a execução de programas e para o armazenamento de dados. Se um código presente na área reservada para o armazenamento de dados tentar ser executado, o processador percebe essa atitude como sendo algo suspeito e impede a execução do código.

Importante notar que o processador não tem a capacidade de, sozinho, remover o vírus do seu computador. Caso um computador com a tecnologia NX habilitada seja infectado por um vírus, o processador avisará (através do sistema operacional) que seu computador está possivelmente com um vírus e não deixará o vírus rodar, mas você terá de executar um antivírus de qualquer forma para remover o vírus da sua máquina e evitar que você contamine um amigo por acidente (por exemplo, ao enviar um e-mail com um arquivo infectado anexado).

Para você ter este nível de segurança em sua máquina, três pré-requisitos têm de ser satisfeitos. Primeiro, o seu processador precisa ter esta tecnologia de segurança (praticamente todos os processadores atuais têm). Segundo, o seu sistema operacional tem que ser capaz de reconhecê-la (atualmente todos os sistemas operacionais reconhecem). Terceiro, essa tecnologia precisa ser habilitada em seu sistema operacional. O Windows vêm com ela habilitada de forma parcial, não protegendo seu computador da forma mais eficiente possível, como explicaremos na próxima página.

Se você quiser verificar se o seu processador traz essa tecnologia, use um programa de identificação de hardware, como o Sandra, CPU-Z ou Hwinfo.

No Sandra, clique em Hardware, Processors e o programa listará todas as características do seu processador. Esta lista é extensa e você terá que usar a barra de rolagem para ver na seção "Extended Features" a opção "XD/NX - No-execute Page Execution Protection". Você verá um "yes" ao lado dela caso o seu processador suporte este nível de segurança. Ver Figura 1.

Figura 1: tecnologia NX suportada pelo processador instalado

Se seu processador não tiver essa tecnologia, infelizmente você não poderá usá-la.

O próximo passo é configurar o Windows para habilitar esta tecnologia de forma correta.

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Como habilitar a segurança baseada no processador

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Todos os processadores atuais permitem um recurso de segurança baseado em hardware, conhecido por vários nomes, como NX (No eXecute), EVP (Enhanced Virus Protection), XD (eXecute Disable) ou DEP (Data Execution Protection). Infelizmente, o Windows não vem configurado da melhor forma possível para a utilização deste recurso.

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Os processadores (ou CPU, de Central Processing Unit - Unidade Central de Processamento) são chips responsáveis pela execução de cálculos, decisões lógicas e instruções que resultam em todas as tarefas que um computador pode fazer

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Introdução

Tudo o que o seu computador ou celular é capaz de realizar depende de uma combinação de componentes. O mais importante deles é o processador (CPU), um tipo de chip (circuito integrado) que executa tarefas de acordo com um conjunto específico de instruções. É por isso que o processador costuma ser chamado de "cérebro" dessas máquinas.

Apesar de não haver um número grande de organizações que desenvolvem ou fabricam esse tipo de chip - os maiores nomes incluem Intel, AMD e IBM, com companhias como Qualcomm e Samsung se destacando no segmento móvel -, existe uma grande variedade de processadores, para os mais variados fins.

A despeito disso, os processadores compartilham algumas características básicas. Nas próximas linhas, você conhecerá as seguintes: núcleos, threads, clock (frequência), memória cache, TDP, GPU integrada e soquete.

Antes, saiba que, neste texto, o termo "computador" se refere a todo tipo de dispositivo que pode ser equipado com um processador. Entre eles estão desktops, notebooks, servidores, celulares, tablets e smartwatches.

Índice:

- O que é processador (CPU)?
- O que é clock (frequência)?
. Overclocking
. Turbo ou Boost
- O que são os núcleos dos processadores?
- E o que são threads?
. Quantidade de threads
- O que é memória cache?
. Cache L1, L2, L3 e L4
- O que é TDP e qual sua relação com consumo de energia?
- O que é GPU integrada?
- O que é socket (soquete)?

O que é processador (CPU)?

Um processador é um chip feito de material semicondutor - normalmente, o silício - que responde pela execução de tarefas cabíveis a um computador. Esse tipo de chip também é chamado de CPU, sigla para Central Processing Unit (Unidade Central de Processamento). A denominação descreve a sua função com precisão: centralizar e realizar o processamento de dados.

O processamento envolve operações lógicas e aritméticas complexas. Para tanto, a CPU é formada por uma grande quantidade de transistores, que chegam à casa dos bilhões em unidades avançadas.

Nos chips, um transistor consiste em um componente semicondutor microscópico que permite ou não passagem de corrente elétrica, e amplifica sinais elétricos. É como se cada um tivesse uma chave de liga ou desliga. A combinação de estados dessas chaves a cada momento representa uma operação em andamento.

A organização conceitual de uma CPU prevê a existências de três elementos básicos (dentre outros):

ALU (Arithmetic Logic Unit): sigla para Unidade Lógica Aritmética, consiste no bloco responsável pela execução das operações lógicas e aritméticas, como o nome deixa claro;

Unidade de Controle: é uma espécie de centro de comando cujos circuitos orientam as instruções necessárias para que a CPU execute suas tarefas;

Registradores: são pequenas quantidades de memória de acesso rápido para armazenamento temporário de dados que serão processados.

O que é clock (frequência)?

Clock ou frequência é um parâmetro que indica a quantidade de ciclos de operação que o processador pode executar por segundo. De modo geral, quanto maior o clock, mais desempenho o chip tem no processamento de tarefas, embora esse aspecto dependa de outros fatores.

A frequência é medida em hertz (Hz). Um hertz corresponde a uma operação por segundo. Depois, temos os múltiplos:

1 kilohertz (KHz) = 1.000 Hz

1 megahertz (MHz) = 1.000.000 Hz

1 gigahertz (GHz) = 1.000.000.000 Hz

Assim, se uma CPU tem clock de 3,5 GHz, significa que ela suporta até 3,5 bilhões de ciclos de operação por segundo. Daí a lógica de quanto mais hertz, melhor: um número maior indica que mais ciclos podem ser executados pelo chip.

A frequência evoluiu com o passar do tempo. O icônico Intel 4004, lançado em 1971, tinha clock de 740 KHz. Os chips Intel 486 (ou 80486), lançados em 1989, trabalhavam com até 100 MHz. Hoje, as CPUs mais avançadas estão na casa dos gigahertz.

Algumas instruções podem ser executadas em um único ciclo. Outras exigem mais. O número de ciclos necessário depende da complexidade ou extensão da aplicação a ser executada, bem como dos recursos de processamento da CPU, como a quantidade de núcleos disponíveis (tópico também a ser abordado neste texto).

Overclocking

Muito processadores são desbloqueados para overclocking (ou overclock). Isso significa que eles podem funcionar com uma frequência acima do clock padrão para alcançar um desempenho maior.

O clock padrão (ou base) de um processador é estabelecido pelo desenvolvedor ou fabricante do chip em cima de critérios técnicos e de segurança. De modo geral, esse limite assegura que, complementada com uma ventoinha (cooler) ou sistema de resfriamento adequado, a CPU funcionará de modo consistente.

Como o overclocking ultrapassa o limite da segurança, o chip pode superaquecer e operar de modo incorreto ou, em casos extremos, sofrer danos. Por isso, o procedimento frequentemente deve ser feito com um sistema de resfriamento mais avançado do que o padrão. Nitrogênio líquido e cooler com tubos de cobre são exemplos de soluções do tipo.

Tanto o sistema de refrigeração quando a CPU em overcloking consomem mais energia elétrica, razão pela qual também é importante contar com uma fonte de alimentação capaz de lidar com a demanda adicional.

Turbo ou Boost

Muitos processadores também podem operar em modo Turbo Boost (Intel) ou Turbo Core (AMD). É como se fosse um "overclock sútil": o próprio chip aumenta a frequência seguindo uma margem de segurança quando o sistema operacional exige alto desempenho. Esse aumento é dinâmico, ou seja, é realizado de acordo com a demanda e é feito automaticamente.

Por muito tempo, aumentar o clock foi a meta dos fabricantes. O problema é que, se o clock aumenta, o calor e o consumo de energia também. Essa é uma das razões pelas quais as empresas do setor passaram a procurar outras formas de aumentar o desempenho dos processadores. A principal delas é a abordagem dos múltiplos núcleos.

O que são os núcleos dos processadores?

Um núcleo ( core, em inglês) é a unidade da CPU que executa tarefas com base em instruções específicas. Por muito tempo, os processadores tiveram um único núcleo. Portanto, o núcleo era a CPU em si. Hoje, é fácil encontrarmos processadores com dois núcleos ou mais, o que nos leva a classificações como:

A abordagem de múltiplos núcleos não é de difícil compreensão: onde antes havia apenas uma unidade de execução, passa a existir duas ou mais. Isso significa que várias tarefas podem ser realizadas ao mesmo tempo pelo processador, uma em cada núcleo.

De certa forma, é como se os núcleos fossem CPUs combinadas em um único chip. Cada núcleo pode até ter recursos próprios, como memória cache exclusiva. Dependendo da estrutura do processador, determinados recursos também podem ser compartilhados entre eles.

Em computadores domésticos, celulares e tablets, é muito comum encontrarmos chips com dois, quatro e oitos núcleos. Equipamentos avançados, como PCs para jogos, podem ter processadores com 12, 16 e até mais núcleos.

Para servidores, chips com 32, 64 ou mais núcleos não são raros. Tome como exemplo o processador AMD Epyc 9654, que tem 96 núcleos.

Ter um número par de núcleos não é regra. Há exceções, embora raras. Em 2020, a Intel lançou os processadores i3-L13G4 e i5-L16G7, ambos com codinome Lakefield. Cada modelo tinha cinco núcleos: um de alto de desempenho (potência), quatro menos potentes, mas econômicos no consumo de energia (eficiência).

Está aí outra razão para a abordagem de múltiplos núcleos: combinar núcleos de alto e baixo desempenho. Como nem todas as tarefas são complexas ou extensas, elas podem ser executadas por núcleos mais simples e que demandam menos energia. Assim, os núcleos mais poderosos são acionados somente quando alto desempenho é necessário.

A Intel começou a adotar essa estratégia de modo enfático em 2022, quando lançou os chips Core de 12ª geração. Mas a ideia existe na arquitetura Arm (usada em chips de companhias como Qualcomm, MediaTek, Apple e tantas outras) desde 2011, quando a tecnologia big.LITTLE foi anunciada. Ela permite justamente a combinação de núcleos com diferentes capacidades em um único processador.

E o que são threads?

Um thread é uma sequência de instruções ordenadas executada pela CPU. Essa sequência faz parte de um processo, isto é, de um software em execução.

Via de regra, os processos não são executados diretamente pelo processador. Em vez disso, a CPU executa os fluxos de execução (os threads) que formam cada processo. É por isso que um processo precisa ter pelo menos um thread.

O conceito é intimamente ligado aos núcleos, pois cada núcleo trabalha com um ou dois threads, embora chips sofisticados (usados em servidores, por exemplo) possam ter uma quantidade maior deles. O suporte a mais de um thread é chamado de multithreading.

Quando um núcleo tem dois threads, significa que ele conta com uma estrutura que o permite trabalhar com dois fluxos de execução por vez. Logo, se um chip tem oito núcleos e 16 threads (dois threads por núcleo), pode lidar com 16 sequências de instruções paralelamente.

Cada núcleo continua executando uma tarefa por vez. Contudo, o núcleo consegue alternar tão rapidamente entre dois threads (ou mais) que é como se eles estivessem, de fato, sendo executados ao mesmo tempo.

Quantidade de threads

É muito comum encontrar processadores que trabalham com um ou dois threads por núcleo. Mas há exceções. A partir da 12ª geração de chips Core, a Intel adotou a abordagem de um thread por núcleo de eficiência (menos potentes, mas mais econômicos no consumo de energia) e dois threads por núcleo de performance (focados em alto desempenho).

Tomemos como exemplo o processador Core i9-13900K, de 13ª geração. Ele tem 24 núcleos e 32 threads:

Núcleos de performance (P): 8

Núcleos de eficiência (E): 16

Threads por núcleo P: 2

Threads por núcleo E: 1

Total de núcleos: 24

Total de threads: 32

Teoricamente, quanto mais núcleos e threads um processador tiver, melhor é o seu desempenho. Mas esse aspecto deve ser analisado com cuidado. Um chip com menos núcleos e threads pode ter mais desempenho do que outro com números maiores se tiver núcleos mais potentes.

Na Intel, a tecnologia de multithreading é chamada de Hyper-Threading Technology ou HT Technology.

Já a AMD tem uma tecnologia semelhante denominada Simultaneous Multi Threading (SMT).

O que é memória cache?

Cache é uma pequena quantidade de memória integrada ao processador que serve para dar a ele acesso rápido e temporário a dados a serem processados.

O computador usa a memória RAM (ou DRAM) para armazenamento temporário de dados. Sem ela, o processador teria gargalos importantes de desempenho, pois unidades de armazenamento como HDs e SSDs não conseguem transferir dados em velocidade compatível com a da CPU.

Apesar de ser mais rápida que HDs e SSDs, a RAM não tem o mesmo desempenho da memória cache, fator que também pode gerar gargalos para a CPU.

As memórias cache são do tipo SRAM ( Static Random Access Memory), uma categoria muito mais rápida que as memórias DRAM ( Dynamic Random Access Memory). Por outro lado, memórias SRAM são muito caras, o que inviabiliza a sua adoção em escala equivalente ao de memórias DRAM.

A solução encontrada pela indústria foi colocar pequenas quantidades de cache integradas ao processador. O uso delas depende da associação de algoritmos específicos com a arquitetura do chip. Mas, de modo geral, a CPU busca dados importantes no cache e só recorre à memória RAM quando não os encontra.

Cache L1, L2, L3 e L4

Uma CPU pode ter um ou mais tipos de cache. A indústria divide esse tipo de memória em níveis:

Cache L1 (nível 1): é o mais rápido e, de modo geral, o que está fisicamente mais próximo dos núcleos. No entanto, costuma estar presente em quantidade muito menor em relação aos outros níveis;

Cache L2 (nível 2): é o tipo secundário, com mais capacidade de armazenamento, mas menos desempenho que o cache L1;

Cache L3 (nível 3): é o tipo que costuma estar presente em maior quantidade, mas fica mais afastado dos núcleos. Também tende a ser mais lento que os caches L1 e L2;

Cache L4 (nível 4): é pouco adotado pela indústria, pois tende a ser mais lento que os níveis anteriores. Quando implementado, costuma estar presente em blocos afastados dos núcleos, ainda que no mesmo chip.

As quantidades de L1, L2, L3 e L4 variam de processador para processador. Dentro de uma linha de CPUs, é comum que caches maiores sejam implementados nos modelos mais avançados (e mais caros).

Na busca por dados, a CPU começa pelo nível 1 e, caso não os encontre, avança aos próximos níveis de modo sequencial.

Mas note que nem todos os níveis precisam ser adotados. Alguns chips só têm cache L1. Outros, somente caches L1 e L2. Como você já sabe, poucos chips têm cache L4.

Tomemos como exemplo o processador AMD Ryzen 7 7700. Ele tem:

O que é TDP e qual sua relação com consumo de energia?

TDP é a sigla para Thermal Design Power, algo como "Energia Térmica de Projeto". Trata-se de uma medida dada em watts (W) para indicar os níveis de calor que o processador pode atingir e que seu sistema de resfriamento deve dissipar.

Nesse sentido, se um chip tem TDP de 65 W, isso quer dizer que ele pode dissipar 65 W na forma de calor quando executa tarefas exigentes.

O TDP não é um indicativo da quantidade típica de energia que a CPU consome. O objetivo da medida é informar o nível de consumo de energia que o chip pode atingir e, consequentemente, dissipar na forma de calor.

O cálculo incorreto do TDP pode fazer a CPU ser resfriada com ventoinhas (coolers), dissipadores e outros mecanismos inadequados e, com isso, sofrer danos por superaquecimento.

Apesar de não informar precisamente o padrão de consumo do processador, o TDP é frequentemente usado para trasmitir uma noção do quanto de energia o chip exige. A lógica é a de que, se um processador tem TDP alto, significa que ele também gasta muita energia.

Essa associação é facilmente visível em processadores voltados a notebooks. Eles costumam ter TDP mais baixo que seus equivalentes para desktops de modo a fazer o equipamento funcionar por mais tempo com uma carga de bateria. O efeito disso é que o desempenho também cai, novamente em relação aos chips equivalentes para desktop.

Os fabricantes calculam o TDP usando como base a frequência padrão da CPU. Se o chip sofrer overclock, seu consumo de energia pode aumentar. Nessas circunstâncias, é comum que mecanismos de resfriamento mais avançados tenham que ser instalados, pois os parâmetros de TDP também aumentam, indicando que níveis maiores de calor devem ser dissipados.

O que é GPU integrada?

GPU integrada é uma unidade de processamento que realiza tarefas gráficas, como renderização de jogos e reprodução de vídeo, dentro do mesmo chip que compõe a CPU. Com isso, computadores equipados com esse tipo de processador não precisam de uma placa de vídeo dedicada (instalada à parte), a não ser quando o usuário opta por uma em busca de mais desempenho gráfico.

CPUs com GPU integrada são muito comuns em celulares e tablets. Como esses dispositivos são compactos, contar com um chip que realiza mais de uma função poupa espaço físico, além de oferecer vantagens como redução do consumo de energia. Note que praticamente todos os chips Qualcomm Snapdragon, Samsung Exynos e MediaTek Dimensity têm GPU integrada.

Processadores que reúnem as funções de CPU e GPU também são comuns em computadores, principalmente em notebooks. Há numerosos modelos do tipo em famílias de chips como Intel Core e AMD Ryzen.

Em computadores, a capacidade de processamento gráfico de CPUs com GPUs costuma não ser avançada (mas há exceções, como os chips Apple Silicon). Por esse motivo, há quem prefira usar um PC com uma placa de vídeo dedicada mais potente - é o caso do público gamer.

A AMD chama atenção neste assunto por ter uma designação própria para processadores com GPU integrada: APU, sigla para Accelerated Processing Unit (Unidade de Processamento Acelerado). Todos os chips da marca que têm núcleos de CPU e GPU são considerados APUs.

Obviamente, uma computador que tiver uma CPU convencional (sem GPU) precisará de um chip gráfico à parte para processar conteúdo gráfico.

O que é socket (soquete)?

O soquete ( socket ou CPU slot, em inglês) é o componente que conecta a CPU à placa-mãe do computador. Cada processador é baseado em um padrão específico de soquete. Logo, ele só pode ser instalado em uma placa-mãe que segue esse mesmo padrão.

Há dois tipos principais de sockets:

Pin Grid Array (PGA): é formato por orifícios que abrigam os pinos do processador. É preciso que todos os pinos deste último estejam encaixados no soquete para que o chip seja devidamente instalado;

Land Grid Array (LGA): neste tipo, os pinos ficam localizados no soquete, não no chip. O processador traz um conjunto de contatos metálicos que fazem comunicação com esses pinos.

As quantidades de pinos ou contatos, bem como a posição deles, variam de acordo com o modelo do processador. Os chips Intel Core de 12ª e 13ª geração para desktops, por exemplo, têm socket LGA1700, com 1.700 contatos.

Em celulares e tablets, os chips são fixados diretamente à placa-mãe, não existindo soquete para isso. O mesmo acontece em notebooks, embora alguns modelos tenham soquete para CPU.

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Descubra o que são os nanômetros (nm) dos processadores.

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Publicado em 04_05_2023. Atualizado em 27_08_2023.
Autor: Emerson Alecrim
Graduado em ciência da computação, tem experiência profissional em TI e produz conteúdo sobre a área desde 2001. É especializado em temas como hardware, sistema operacionais, dispositivos móveis, internet e negócios.
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O que é processador: núcleos, threads, clock, cache e TDP

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