Levou décadas para que chegássemos aos modelos atuais de processadores. Na verdade, demoramos alguns anos para chegar também à ideia que temos hoje de como uma CPU funciona. Antes, os softwares não eram compatíveis com todos os modelos de computador, já que eles eram desenvolvidos especificamente para cada máquina.

Isso estava relacionado ao fato de que cada computador era como uma plataforma diferente. Muitas vezes, existia incompatibilidade até mesmo entre modelos de um mesmo fabricante. Por incrível que pareça, isso não chegava a ser uma barreira preocupante, visto que a produção de software ainda não era alta e não existiam muitos programas disponíveis.
Os primeiros computadores, anteriores à década de 50, possuíam um diferencial considerável, se comparados com as máquinas de hoje: eles não eram capazes de armazenar programas. Alguns deles, como o ENIAC, que teve seu desenvolvimento iniciado em 1943, tinham inicialmente o plano de armazenamento de softwares em seu interior. Mas, para agilizar o lançamento da máquina, essa ideia acabou ficando para trás.

Dessa forma, o ENIAC tinha que ser modificado fisicamente cada vez que uma tarefa diferente fosse executada. Cabos deveriam ser reposicionados, chaves ligadas ou desligadas e um novo programa ser carregado. Era dessa forma que o processamento em si era realizado.

Em 1945, a ideia de uma unidade central de processamento capaz de executar diversas tarefas foi publicada por John Von Neumann. Chamado de EDVAC, o projeto desse computador foi finalizado em 1949. Essa é a origem dos primeiros modelos “primitivos” de processadores da forma como os conhecemos. Além disso, o EDVAC e outros computadores, como o Mark I, da Universidade de Harvard, marcam o início da era dos computadores modernos, capazes de armazenar programas.

Durante a década de 50, a organização interna dos computadores começou a ser repensada. Esse foi o momento em que os processadores começaram a ganhar funcionalidades básicas, como registradores de índices, operandos imediatos e detecção de operadores inválidos.

No início da década de 60, a IBM desenvolveu uma nova abordagem: planejou uma família de computadores que poderiam executar o mesmo software, com poder de processamento e preços diferentes. Com isso, os programas não seriam mais dependentes de máquina, mas compatíveis entre todos esses modelos.

Para colocar isso em prática, a IBM acabou criando um computador virtual conhecido como System/360, ou simplesmente S/360.  Podemos pensar nesse sistema como um conjunto de instruções e capacidades que todos os computadores da família S/360 teriam em comum.


Processadores Modernos

Nos modelos apresentados, os processadores ainda não eram compostos por uma unidade central, mas por módulos interconectados entre si.  Foi só no início da década de 70 que surgiram as CPUs desenvolvidas totalmente em circuitos integrados e em um único chip de silício.

O Intel 4004 foi o primeiro microprocessador a ser lançado, em 1971. Sendo desenvolvido para o uso em calculadoras, essa CPU operava com o clock máximo de 740 KHz e podia calcular até 92 mil instruções por segundo, ou seja, cada instrução gastava cerca de 11 microssegundos.

Com o sucesso do 4004, a Intel desenvolveu o processador 8008, em 1972. Esse era uma CPU de 8 bits, com barramento externo de 14 bits e capaz de endereçar 16 KB de memória. Seu clock trabalhava na frequência máxima de 0,8 MHz.
Esse modelo foi substituído, em 1974, pelo Intel 8080, que apesar de ainda ser um processador de 8 bits, podia executar, com algumas limitações, operações de 16 bits. O 8080 foi desenvolvido, originalmente, para controlar mísseis guiados. Tinha clock limite de 2 MHz, um valor muito alto para a época, era capaz de realizar centenas de milhares de operações por segundo e de endereçar até 64 KB de memória.

A família x86 de 16 bits

A arquitetura x86, lançada em meados da década de 70, ainda serve como base para boa parte dos computadores atuais. O primeiro processador que aproveitou todo o seu potencial foi o Intel 8086, de 1978. Pela primeira vez, a velocidade do clock alcançava 5 MHz, utilizando instruções reais de 16 bits. O nome "x86" veio do fato de que o nome dos processadores que vieram depois do Intel 8086 também terminavam em "86".

Ainda no mesmo ano, foi lançado o 8088, sucessor que possuía barramento externo de 8 bits, porém, com registradores de 16 bits e faixa de endereçamento de 1 MB, como no 8086. Esse foi o chip utilizado no IBM PC original.

Nos anos seguintes, a Intel desenvolveu os modelos 80186 e 80188, criados para serem usados com sistemas embarcados.  Em 1982, a capacidade de processamento chegou ao patamar de 6 e 8 MHz, com o Intel 80286. Posteriormente, as empresas AMD e Harris Corporation conseguiram romper essa barreira, chegando a 25 MHz.

Entram as CPUs de 32 bits (x86-32)

Como o nome sugere, a x86-32 é arquitetura x86 de 32 bits, utilizada até hoje em muitos computadores. Grosso modo, podemos dizer que, com exceção de processadores de 64 bits e aqueles de arquitetura ARM, todos os outros existentes ainda hoje são herdeiros das características dessa geração.

Os famosos 386 e 486

As CPUs 80386 e 80486, lançadas entre o meio e o fim da década de 80, trabalhavam com clocks que iam de 33 MHz a 100 MHz, respectivamente. O 80386 permitiu que vários programas utilizassem o processador de forma cooperativa, através do escalonamento de tarefas. Já o 80486 foi o primeiro a usar o mecanismo de pipeline, permitindo que mais de uma instrução fossem executadas ao mesmo tempo.

Para o 80486, existiram diversas versões, sendo que cada uma delas possuía pequenas diferenças entre si. O 486DX, por exemplo, era o top de linha da época e também a primeira CPU a ter coprocessador matemático. Já o 486SX era uma versão de baixo custo do 486DX, porém, sem esse coprocessador, o que resultava em um desempenho menor.


A guerra entre Intel e AMD

As séries de processadores Intel e AMD marcaram época no mundo da informática, através de suas diferentes versões. O primeiro Pentium (Intel), lançado em 1993, apresentava várias melhorias sobre o 80486, principalmente por uso da super escalabilidade, ou seja, a replicação de hardware para que mais instruções fossem executadas ao mesmo tempo. Seu clock inicial era de 100 MHz, o qual chegou a atingir 200 MHz com o passar do tempo de desenvolvimento.

Em 1995, a Intel lançava o Pentium Pro, sexta geração de chips x86 e que possuía uma série de melhoramentos em relação ao seu antecessor. Essa seria a base para os futuros lançamentos: Pentium II, Pentium III e Pentium M.

Paralelamente, a AMD começava a ganhar mercado com modelos similares, principalmente como o AMD K5, forte concorrente do Pentium original. Dois anos depois, o Pentium II foi lançado, atingindo o clock de 450 MHz.

Nessa mesma época, a AMD desenvolveu CPUs que batiam de frente com a Intel, como o AMD K6. Por esse motivo, ambas as empresas travaram uma espécie de “corrida”, competindo para ver quem conseguia o maior desempenho e valor de clock.


A lei de Moore

Em 1965, Gordon Moore, um dos fundadores da Intel, afirmou que o número de transistores em um chip dobraria, sem custo adicional, a cada 18 meses. Tal afirmação ficou conhecida como a Lei de Moore, a qual foi válida durante anos, principalmente no final da década de 90.

Sempre que uma empresa lançava um modelo de processador, o concorrente a superava meses depois. Isso ficou muito evidente nos anos de 1999 e 2000, quando o Pentium III e o AMD Athlon (K7) estavam guerreando pelo maior clock. Por um período de tempo, a AMD liderou a disputa, pois o Athlon, que trabalhava com frequências maiores do que 1 GHz, superou o Pentium III.

A reviravolta da Intel veio com o lançamento do Pentium 4, em 2001, que trabalhava com até 2 GHz e levou a empresa de volta ao topo do mercado. As versões de baixo custo dessas CPUs, Celeron (Intel) e Duron (AMD), também disputavam fortemente o lugar mais alto no ranking do processador “B” mais vendido.

Conforme a tecnologia dos processadores foi progredindo, o tamanho de seus transistores foi diminuindo de forma significativa. Contudo, após o lançamento do Pentium 4, eles já estavam tão pequenos (0,13 micrômetros) e numerosos (120 milhões) que se tornou muito difícil aumentar o clock por limitações físicas, principalmente pelo superaquecimento gerado.

A principal solução para esse problema veio com o uso de mais de um núcleo ao mesmo tempo, através da tecnologia multicores. Assim, cada núcleo não precisa trabalhar numa frequência tão alta. Se o esquema de escalonamento de tarefas funcionasse de maneira eficiente, seria possível trabalhar com quase o dobro do clock. Um processador dual-core de 1,5 GHz, por exemplo, poderia ter um desempenho semelhante a uma CPU de núcleo único de 3 GHz.

Um componente chamado de escalonador determina em qual dos núcleos uma tarefa deve ser executada. Mas como o escalonador demora certo tempo para fazer essa decisão, na prática fica quase impossível atingir o dobro exato de desempenho. Portanto, com o advento do processador multicores, a lei de Moore tornou-se inválida, visto que já não era mais possível aumentar a frequência do processador como antes.


A lei de Moore

Em 1965, Gordon Moore, um dos fundadores da Intel, afirmou que o número de transistores em um chip dobraria, sem custo adicional, a cada 18 meses. Tal afirmação ficou conhecida como a Lei de Moore, a qual foi válida durante anos, principalmente no final da década de 90.

Sempre que uma empresa lançava um modelo de processador, o concorrente a superava meses depois. Isso ficou muito evidente nos anos de 1999 e 2000, quando o Pentium III e o AMD Athlon (K7) estavam guerreando pelo maior clock. Por um período de tempo, a AMD liderou a disputa, pois o Athlon, que trabalhava com frequências maiores do que 1 GHz, superou o Pentium III.

A reviravolta da Intel veio com o lançamento do Pentium 4, em 2001, que trabalhava com até 2 GHz e levou a empresa de volta ao topo do mercado. As versões de baixo custo dessas CPUs, Celeron (Intel) e Duron (AMD), também disputavam fortemente o lugar mais alto no ranking do processador “B” mais vendido.

Conforme a tecnologia dos processadores foi progredindo, o tamanho de seus transistores foi diminuindo de forma significativa. Contudo, após o lançamento do Pentium 4, eles já estavam tão pequenos (0,13 micrômetros) e numerosos (120 milhões) que se tornou muito difícil aumentar o clock por limitações físicas, principalmente pelo superaquecimento gerado.

A principal solução para esse problema veio com o uso de mais de um núcleo ao mesmo tempo, através da tecnologia multicores. Assim, cada núcleo não precisa trabalhar numa frequência tão alta. Se o esquema de escalonamento de tarefas funcionasse de maneira eficiente, seria possível trabalhar com quase o dobro do clock. Um processador dual-core de 1,5 GHz, por exemplo, poderia ter um desempenho semelhante a uma CPU de núcleo único de 3 GHz.

Um componente chamado de escalonador determina em qual dos núcleos uma tarefa deve ser executada. Mas como o escalonador demora certo tempo para fazer essa decisão, na prática fica quase impossível atingir o dobro exato de desempenho. Portanto, com o advento do processador multicores, a lei de Moore tornou-se inválida, visto que já não era mais possível aumentar a frequência do processador como antes.

Tanto a AMD quanto a Intel trabalhavam em seus próprios projetos de CPUs de 64 bits, mas quem venceu a disputa foi mesmo a AMD, com o x86-64, que mais tarde foi renomeado para AMD64. Isso aconteceu, principalmente, pelo fato de a AMD ter evoluído diretamente o x86-32, enquanto que a Intel tentou criar algo novo, do zero.

Visto esse acontecimento, as empresas em questão criaram um acordo no uso dessas arquiteturas, no qual a AMD licenciou para a Intel o uso do x86-64. Por outro lado, a Intel também tornou legal o uso da arquitetura x86-32 pela AMD. Logo, todos os modelos de processadores 64 bits comerciais atuais rodam sobre o x86-64. O AMD Athlon 64 foi um dos maiores representantes dessa arquitetura.


Blackfin

Ainda em 2000, uma nova arquitetura de processadores foi lançada pela empresa Análoga De vices. A Blackfin, como foi batizada, é uma família de microprocessadores de 16 e 32 bits que possuía, como diferencial, um processador de sinal digital (DSP) embutido, usado para processar áudio e vídeo.

Aliado a outras características de design, esse processador permite um consumo menor de energia aliado ao alto desempenho. O uCLinux é um dos sistemas operacionais que suporta esse tipo de CPU.

Em 2002, a Intel lançou o Pentium 4, processador que podia alcançar clocks muito altos, chegando até a 3,8 GHz em condições especiais. Os últimos modelos dessa linha também incluíam a tecnologia Hyperthreading (HT), funcionalidade que fazia um processador físico trabalhar como se fossem duas CPUs lógicas.

Posteriormente, o Pentium 4 foi substituído pelo Pentium D, duas linhas de processadores dual-core de 64 bits. Mais tarde, foi lançado o Pentium Extreme Edition, que possuía desempenho um pouco melhor do que o Pentium D, além de tecnologias extras que o tornavam mais apto para tarefas pesadas. Esse modelo também fazia uso da tecnologia HT, podendo simular a existência de até quatro núcleos.




Intel Core

Em 2006, a Intel inicia a sua linha Core, para consumidores que precisam de mais poder de processamento. Faz parte dessa linha o modelo Core 2 Duo, que demonstra uma capacidade incrível se comparado com os dual-core anteriores da empresa. Na mesma época, foi lançada a versão Pentium Dual Core, que apesar de trazer uma boa relação custo-benefício, se mostra inferior ao Core 2 Duo.

Outro grande lançamento feito pela Intel foi o Core 2 Quad, processadores com quatro núcleos e que, apesar de demonstrarem alto desempenho, acabam perdendo em algumas tarefas para o Core 2 Duo. Uma versão posterior, nomeada Core 2 Extreme Quad Core, também foi lançada, proporcionando mais velocidade de clock, que pode chegar até 3,2 GHz.

Em 2010, a Intel anunciou os modelos Core i3, i5 e i7. Quem ainda não conhece pode conferir o artigo publicado pelo Tecmundo sobre as diferenças entre esses três modelos.

Outra novidade da Intel foi o Pentium M, uma versão de baixo consumo do Pentium Pro desenvolvido para dispositivos móveis. Esse processador foi lançado em 2003. Em 2005, a AMD apresentou ao mundo o seu primeiro processador dual-core, o Athlon 64 X2.

Além disso, a empresa também lançou uma segunda geração desses processadores, que vem sendo muito bem aceita pelos consumidores. Essa nova leva possui mudanças na memória cache, melhorias no modo Turbo Boost e aperfeiçoamentos na própria arquitetura. Porém, o que chama a atenção é a presença de um chip gráfico acoplado com o processador principal (APU). Confira as diferenças entre as duas gerações no artigo de Fábio Jordão.

A empresa também vem trabalhando em uma nova microarquitetura de processadores, a Ivy Bridge, que deve possuir suporte para PCI Express 3.0, DirectX 11 e OpenCL 1.1. A empresa espera obter um aumento de até 30% de desempenho no processamento gráfico se comparado com o chipset Sandy Bridge, presente nos processadores i5 e i7.


As últimas novidades da AMD

Quando o assunto é AMD, a história possui algumas diferenças. Depois dos processadores dual-core, a linha Athlon II apresentou processadores de três (X3) e quatro núcleos (x4), todos com versões econômicas, ou seja, com menor desempenho e mais baratos.

Um dos últimos grandes lançamentos da AMD foi o Athlon Neo, chip desenvolvido para notebooks ultrafinos e que precisam de uma duração maior da bateria. Outra linha apresentada pela fabricante foi a dos processadores Sempron, uma versão simplificada do Athlon, com apenas um núcleo e voltada para consumidores menos exigentes.

Quem não dispensa um bom jogo ou precisa de processamento de alto desempenho pode contar com os processadores Phenom, que foram lançados para competirem de igual para igual com as CPUs da Intel. Esses modelos também receberam versão de três (X3) e quatro (X4) núcleos. A segunda geração dessa linha, Phenom II, conta também com processadores dual-core de 3 e 3,1 GHz.

A surpresa mesmo fica por conta dos processadores Phenom II X4, de quatro núcleos e alto desempenho, com modelos de até 3,4 GHz. Além desses, servidores ou estações de trabalho que exigem uma carga maior de processamento também podem se beneficiar dos processadores Opteron, que podem operar com até seis núcleos.

A AMD também lançou uma linha de CPU para notebooks que, apesar de ser dual-core, possui um consumo eficiente de energia, poupando assim a carga da bateria dos portáteis. Mas o que vem ganhando espaço é mesmo a Fusiona, linha de Apua (Unidade de Processamento Acelerada) da AMD. Com a junção de CPU e GPU em um único chip, é possível obter melhor desempenho a um custo reduzido. 

Várias demonstrações já comprovaram que processadores analógicos podem ter muitas vantagens em relação aos computadores digitais.

Processadores analógicos fotônicos, então - processadores analógicos baseados em luz, em vez de eletricidade - oferecem oportunidades únicas para lidar com tarefas computacionais complexas com desempenho sem precedentes em termos de dissipação de energia e velocidade, superando as limitações atuais das arquiteturas de computação digitais, baseadas em fluxos de elétrons.

Uma equipe de engenheiros da Universidade George Washington, nos EUA, acaba de apresentar um novo processador analógico nanofotônico - não mais uma demonstração em grandes mesas de laser, mas na forma de um chip com componentes em Nano escala.

O processador é otimizado para resolver algumas das tarefas mais intensivas em computação, usadas nos mais diversos campos da engenharia e da ciência: A busca de soluções para equações diferenciais parciais.

Materiais artificiais

O processador analógico foi construído como metamateriais, neste caso uma classe desses materiais artificiais com permissividade dielétrica muito baixa, o que faz com que eles interajam com a radiação eletromagnética, incluindo a luz, de maneira que nenhum material natural consegue - essa classe é conhecida como materiais épsilon-quase-zero, onde a letra grega épsilon representa a permissividade.

"Aqui, exploramos, por meio de simulação numérica, uma plataforma nanofotônica baseada em materiais épsilon-quase-zero capazes de resolver no domínio analógico equações diferenciais parciais (EDP). O alongamento do comprimento de onda em mídia de índice zero permite interações altamente não locais dentro da placa com base na condução do deslocamento elétrico, que pode ser monitorado para extrair a solução de uma ampla classe de problemas de EDP," escreveu a equipe.

Esses metamateriais estão na base de quase todas as tentativas para trocar a eletricidade pela luz nos chips, com demonstrações interessantes, desde resolver equações instantaneamente até criar matéria digital.

Processador fotônico integrado

A grande vantagem da nova demonstração é que este processador nanofotônico pode ser integrado em escala de chip, processando entradas arbitrárias na velocidade da luz.

Na verdade, este trabalho representa a transposição do processador de luz ultrarrápido, criado pela equipe no início deste ano, para a plataforma usada pela microeletrônica, tirando-o das mesas de luz do laboratório para integrá-lo em um chip.

"Explorando o controle da técnica de deposição obtido experimentalmente através dos parâmetros do processo, usados em nossas simulações, demonstramos a possibilidade de implementar o processador nano-óptico proposto usando óxido de índio-estanho compatível com CMOS, cujas propriedades ópticas podem ser ajustadas por injeção de portadoras para obter programabilidade em altas velocidades e baixos requisitos de energia," disse a equipe.

Depois de introduzir seus processadores para desktop no final do ano passado, a Intel dedicou a Consume Electronic Show deste ano para trazer as novas tecnologias para processadores voltados a notebooks e ultrafinos. Conversamos com Dan Rogers, gerente de produtos da 12ª geração Intel Core mobile, e Josh Newman, vice presidente de Inovação Mobile da Intel, sobre os lançamentos da empresa na CES 2022.

Intel apresenta seus novos CPUs Alder Lake mobile e para desktop na CES 2022

 

A grande novidade da 12ª geração Intel Core é a introdução de uma arquitetura híbrida, com processadores compostos por um conjunto de núcleos 

de alta performance, os P-Cores, e os núcleos de eficiência, o E Cores. Com isso os computadores baseados nessa nova geração, codinome Alder Lake, podem 
direcionar funções para cada estilo de núcleo baseando-se na prioridade do momento, seja desempenho, seja economia de energia.

 

A empresa estreou com oito modelos de alta performance, a linha H de CPUs. O modelo mais potente é o Intel Core i9-12900HK, um modelo equipado com um total de 14 núcleos e 20 threads, em um arranjo com 6 núcleos de desempenho e 8 núcleos de eficiência. Como a letra K indica em produtos Intel, esse produto possui overclock desbloqueado, mas mesmo sem alterações de frequência, já tem seu turbo em 5.0GHz.

Uma falha de segurança maciça e sem precedentes foi descoberta nos processadores da Intel, que equipam a quase totalidade dos notebooks e dos servidores da computação nas nuvens, além da principal fatia dos computadores pessoais. Uma segunda falha também afeta processadores de outros fabricantes.

As falhas tornam acessíveis quaisquer informações nos computadores e afetam todos os processadores da Intel fabricados desde 1995.

São duas falhas de segurança diferentes, que foram batizadas como Meltdown - ou fusão, em referência a um eventual acidente catastrófico em uma usina nuclear, quando o reator se funde - e Spectre - ou espectro.

A falha Meltdown afeta notebooks, computadores desktop e servidores de internet com processadores Intel.

Já a falha Spectre pode potencialmente afetar os processadores dos smartphones, tablets e computadores com chips da Intel, da ARM e da AMD.

Driblando o kernel

A notícia razoavelmente boa é que existe uma solução para as duas falhas - não é uma notícia totalmente boa porque as correções poderão diminuir a velocidade de processamento dos equipamentos em até 30%, incluindo computadores pessoais e serviços em nuvem.

As falhas foram descobertas há quase seis meses, mas ainda há poucas informações disponíveis porque é praxe na indústria de segurança dar tempo para que as empresas possam lançar correções antes que o problema seja descrito em detalhes, de forma a evitar sua exploração. Segundo as empresas de segurança, ainda não há indícios de que as duas falhas tenham sido exploradas por invasores.

O problema está no próprio processador, afetando uma parte fundamental de um sistema operacional, chamada kernel. O kernel é um programa que controla a maioria dos outros programas, dando-lhes acesso à memória e protegendo informações confidenciais, por exemplo impedindo que um usuário não tenha acesso a dados de outros ou que um programa possa assumir o controle de outros programas. A falha parece significar que os programas podem essencialmente ignorar o kernel e fazer eles próprios manipulações de alto nível.

O resultado é que qualquer programa poderia ter acesso quase ilimitado ao computador, o que pode ser qualquer coisa, de um programa JavaScript executado em um navegador até um vírus baixado acidentalmente. Um programa executado na nuvem, por exemplo, poderia ter acesso a qualquer outra coisa em execução em um servidor. A grande maioria da computação em nuvem roda em processadores Intel, incluindo centros de dados administrados pelo Google, Microsoft e Amazon.

As correções dos problemas nos processadores exigirão que se abra mão da troca rápida de dados entre cada programa e o kernel. O processamento ficará mais seguro, mas também significativamente mais lento. A desaceleração parece variar entre 5 e 30 por cento, dependendo da situação de uso de cada computador.

Embora os programas antivírus imponham sua própria carga de processamento aos computadores há anos, de forma a verificar em tempo real tudo o que roda em cada máquina, uma correção que resulte em um custo de processamento tão alto é inédita.

Para se livrar desses erros no futuro, todos os processadores deverão passar por um redesenho substancial, e somente novas versões dos chips poderão se livrar da sobrecarga de processamento.

As camadas atômicas individualmente emitem luz, mas em multicamadas as propriedades mudam, com regiões aleatórias que emitem ou bloqueiam a luz. Esse padrão aleatório pode ser traduzido em uma chave de autenticação.

Criptografia no hardware

Muitos especialistas em ciência da computação e segurança da informação afirmam que só estaremos a salvo de hackers e roubos de informações quando a segurança for incorporada no hardware.

Até agora a indústria não encontrou uma forma de viabilizar essa nova camada de proteção aos usuários, por isso tem havido um interesse crescente no desenvolvimento de mecanismos que sejam baratos e que possam ser incorporados nos aparelhos eletrônicos convencionais.

Uma opção promissora acaba de ser desenvolvida por Abdullah Alharbi, da Universidade de Nova Iorque, nos EUA.

Ele usou cristais de molibdenita, um dos materiais mais promissores para o futuro da computação, para criar primitivas de cyber segurança virtualmente impossíveis de serem clonadas.

As estruturas em camadas incorporam a aleatoriedade, um comportamento essencial para a construção das primitivas de segurança que devem criptografar e proteger os dados do computador - fisicamente, direto no hardware, e não por programação.

Normalmente a molibdenita é um material formado por apenas uma camada atômica, mas a equipe cultivou os cristais em camadas. Ao variar a espessura de cada camada, eles descobriram ser possível ajustar o tamanho e o tipo da estrutura da banda de energia (bandgap), que por sua vez afeta as propriedades do material.

"Na espessura de monocamada, este material tem as propriedades ópticas de um semicondutor que emite luz, mas em várias camadas as propriedades mudam e o material já não emite luz. Esta propriedade é exclusiva desse material," explica o professor Davood Shahrjerdi, coordenador da equipe.

Ajustando o processo de crescimento do material, o filme vai incorporando aleatoriamente regiões que emitem ou não emitem luz. Ao final, quando o material pronto é exposto à luz, esse padrão se traduz em uma chave de autenticação única que pode proteger componentes de hardware com um custo mínimo - não dá pra fazer outro igual.

Incorporadas em circuitos integrados, essas primitivas de segurança à prova de clonagem podem ser usadas para proteger ou autenticar fisicamente o próprio hardware ou as informações digitais. Elas interagem com um estímulo - neste caso, a luz - para produzir uma resposta única que pode servir como uma chave criptográfica.

"Não são necessários contatos metálicos e a produção pode ocorrer independentemente do processo de fabricação dos chips," destaca Shahrjerdi. "É segurança máxima com um investimento mínimo".

Esse componente é essencial para comportar os demais itens. Além de armazenar as placas, discos e demais peças, o gabinete possibilita a organização dos cabos e serve como um local para resfriamento do hardware.

Normalmente o gabinete é fabricado com metais de alta resistência mecânica, ou seja, um material bem duro para evitar danos às peças que estão no interior. Todavia, existem modelos com acabamento em acrílico, plástico e outros materiais.

Um erro recorrente, e inclusive normal, é chamar o gabinete de CPU. Na realidade, ele armazena a CPU, mas está longe de ser uma. É preciso sempre ter em mente que o gabinete não tem qualquer função eletrônica, enquanto o processador (CPU) é um item “pensante”.


Processador

O processador é o item mais importante da máquina. A maioria dos computadores nem sequer liga sem a presença de uma Unidade Central de Processamento (Central Process Unit ou CPU). Uma CPU possui formato retangular e possui milhões de pequenas peças minúsculas.

Em um primeiro instante, você não conseguirá visualizar o processador dentro do gabinete. Ele fica embaixo do dissipador e do cooler. O dissipador é um componente metálico de tamanho avantajado que, como o próprio nome diz, serve para dissipar o calor. Já o cooler é a ventoinha que fica em cima do dissipador e que tem como função retirar o ar quente da CPU.

Embaixo do processador há diversos pinos metálicos, os quais fazem a ligação com a placa-me. A quantidade de pinos varia conforme o modelo da CPU. Cada fabricante opta por um padrão diferente, até porque a arquitetura interna dos processadores exige mudanças na 

Parte externa.

A placa-mãe só não é o principal componente do computador porque não é ela quem executa os programas. Todavia ela é a peça que une todos os demais itens de hardware, o que a torna essencial para o funcionamento da máquina.

Quando você abre o gabinete, não é possível visualizar a placa-mãe por completo, porque ela está oculta embaixo de outros componentes. Como você pode ver na imagem acima, as placas-mãe possuem um formato retangular e uma enormidade de pequenas peças visíveis a olho nu.

a  placa-mãe possui espaços próprios para encaixar o processador, os módulos de memória, placas extras e diversos cabos. Além disso, ela conta com furos próprios para que, com o uso de parafusos, seja possível fixá-la ao gabinete.

Por ocupar grande espaço, fica quase impossível não notar que seu PC possui uma placa-mãe. Ela possui alguns componentes que chamam a atenção, como é o caso do chipset (um item metálico com formato quadrado que fica próximo dos locais para encaixe de placas extras) e dos conectores que ficam visíveis na parte traseira do gabinete.


Memória RAM

A memória RAM não é, necessariamente, apenas um item. Em muitos computadores ela pode ser composta por dois, três ou mais módulos. Muitas pessoas têm o costume de usar a palavra “pente” para se referir ao módulo, isso ocorre porque, de certa forma, o formato lembra um pouco.

As memórias RAM são retangulares e têm a largura bem maior do que a altura. Elas são instaladas na placa-me e ficam próximas do processador. Os dados que ficam armazenados nela são temporários e essenciais para que a CPU acesse os processos em execução com alta velocidade.


HD

HD é a abreviatura para Hard Disk. Essa palavra significa disco rígido, nome comumente utilizado para fazer referência ao componente que armazena as pastas e arquivos. É no HD que fica instalado o sistema operacional, os programas e os jogos.

Além disso, o disco rígido guarda os vídeos, as músicas e as imagens do usuário.  Diferente da memória RAM, o disco rígido não armazena .

os dados temporariamente. Todas as informações presentes no HD ficam nele até que o usuário dê uma ordem para exclui-las.

Fisicamente falando, o HD é um componente de formato retangular. Ele é pesado e possui em seu interior discos de metal, os quais mantêm os dados gravados. O HD é um dos poucos componentes mecânicos do computador, o que limita sua vida útil e faz com que ele consuma mais energia.

Nos computadores mais recentes, os HDs estão sendo substituídos por SSDs. Esses novos drives armazenam os dados em chips eletrônicos, detalhe que possibilita maior velocidade para leitura e gravação dos dados. Os SSDs ainda não possuem tanta capacidade de armazenamento como os HDs, no entanto, estão em constante evolução e devem substituir os discos rígidos dentro de alguns anos.


Slots PCI

As placas-me possuem espaços para a instalação de placas complementares. Tais espaços são conhecidos como slots. Atualmente existem dois padrões de slots: o PCI e o PCI-Express. O padrão PCI é o mais antigo e possibilita que o usuário instale placas de rede, de som, de modem, de captura e muitas outras.



Antigamente existiam placas de vídeo para o padrão PCI, porém com a evolução do padrão, essas placas pararam de ser fabricadas para esse tipo de slot. As atuais placas-mãe possuem poucos slots PCI, justamente porque os componentes com esse tipo de encaixe estão saindo de linha.

O slot PCI é mais lento que o PCI-Express, entretanto, a velocidade de transmissão de dados e de operação nesse slot é suficiente para quase todas as placas suportadas. Apesar disso, o abandono desse padrão será inevitável, pois o PCI-Express suporta os mesmos tipos de placa e oferece alta velocidade.



Slots PCI-Express

O PCI-Express é um tipo de slot mais recente, que vem para substituir o PCI. Ele possui muitas diferenças nos contatos metálicos, fato notável logo pelo tipo de encaixe. Ele até parece o slot PCI invertido com alguns contatos a mais.


O slot PCI-Express é o que há de mais atual para a utilização de placas complementares. As placas mais comuns para o padrão PCI-Express são as placas de vídeo. Elas conseguem trabalhar em alta velocidade graças ao modo de funcionamento do PCI-Express.

Outro detalhe que diferencia o padrão PCI-Express é a trava de segurança. Tal detalhe é fundamental para que as placas de vídeo sejam devidamente fixadas. Fisicamente, os slots PCI-Express são idênticos, todavia existem diferentes modelos, os quais podem ser identificados nos manuais das placas-me.


Placa de vídeo

As placas de vídeo são instaladas nos slots PCI-Express. Contudo, pode ser que seu computador não tenha uma placa gráfica instalada. Isso não quer dizer que ele não tem capacidade para processar elementos gráficos, mas indica que sua máquina não possui um item de hardware especializado para o processamento de elementos tridimensionais.


Computadores sem placa de vídeo do tipo “offboard” (fora da placa) trazem um chip gráfico embutido na placa-me. Essas placas de vídeo discretas são chamadas de placas de vídeo “onboard” (na placa). A diferença entre esses dois tipos está no desempenho, que nas placas onboard é extremamente limitado.

Caso seu PC tenha uma placa de vídeo offboard, você facilmente irá identificá-la pelo enorme espaço que ela ocupa. Placas de vídeo offboard de desempenho razoável não necessitam de alimentação extra. Já as mais robustas trazem uma conexão exclusiva para o fornecimento de energia.


Fonte

Se o seu computador não é muito recente, é provável que a fonte de alimentação dele esteja instalada na parte superior. A fonte é uma caixa metálica, a qual fica conectada a uma tomada (por meio de um cabo ligado na parte de fora do gabinete) e interligada com os demais dispositivos de hardware.

A função da fonte de alimentação é receber a energia elétrica da tomada e transformá-la para que os componentes de hardware possam funcionar de maneira apropriada. Para tanto, ela conta com diversos transformadores e componentes elétricos, que terão como principal tarefa a redução dos 110 V (volts) da tomada para valores compatíveis (5 V e 12 V) com os itens de hardware.



Drive ótico

O último item de hardware é o drive ótico. Esse componente normalmente fica no topo do gabinete e sua função é ler discos de filmes, jogos, músicas, programas e dados em geral. Existem diversos tipos de drives óticos, mas no geral os modelos são divididos em três classes: drives de CD, drives de DVD e drives de Blu-ray.

Os drives que leem CDs não são capazes de reproduzirem outros tipos de mídia. Já os modelos que suportam DVD são compatíveis com CDs, todavia não podem trabalhar com Blu-rays. E os drives de Blu-ray são os mais avançados, capazes de executarem CDs, DVDs e Blu-rays. Há ainda dispositivos para gravação de mídias, os quais são classificados de forma idêntica.