Vamos começar pelo básico, o processador é a unidade central de processamento de um computador (CPU), ele 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 de um computador, através de soquetes e sua estrutura é composta por bilhões de transistores.

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 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 video games 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. O mesmo pode ser dito sobre processadores de nossos smartphones que nos permitem realizar diversas tarefas ao mesmo tempo.


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.

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.

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.

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.

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.

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
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.

Todos os sistemas de computação modernos possuem vários processadores de periféricos integrados dedicados a tarefas como rede, processamento gráfico, gerenciamento de energia e outros. Geralmente, esses processadores de periféricos têm um objetivo único e são muito menos poderosos que a CPU principal. Periféricos integrados que não implementam segurança suficiente se tornam alvos fáceis para ataques de invasores, através dos quais eles podem infectar persistentemente o sistema operacional. Com um firmware de processador de periférico infectado, um invasor poderia visar o software da CPU principal ou capturar diretamente dados sensíveis (um dispositivo Ethernet poderia ver o conteúdo dos pacotes que não estão criptografados, por exemplo).

Sempre que possível, a Apple trabalha para reduzir o número necessário de processadores de periféricos e evitar designs que exijam firmware. Mas quando processadores separados com seus próprios firmwares são necessários, medidas são tomadas para ajudar a garantir que um invasor não possa persistir nesses processadores. Isso pode ser feito ao verificar o processador de uma das seguintes maneiras:

A Apple trabalha com fornecedores para auditar suas implementações e aprimorar seus projetos para incluir as propriedades desejadas, como:

Nos últimos anos, a Apple tem trabalhado com alguns fornecedores externos para adotar as mesmas estruturas de dados “Image4”, código de verificação e infraestrutura de assinatura usados pelo Apple Silicon.

Quando nem a operação sem armazenamento nem o armazenamento com a inicialização segura são uma opção, o projeto exige que as atualizações de firmware sejam criptograficamente assinadas e verificadas antes da atualização do armazenamento persistente.

Uma nova arquitetura de processador de computador desenvolvida na Universidade de Michigan, nos EUA, promete nada menos do que lançar as bases de um futuro no qual os computadores se defendem proativamente contra ameaças, tornando obsoleto o atual modelo de segurança de encontrar bugs e lançar atualizações.

O novo chip, batizado de Morpheus, bloqueia possíveis ataques de hackers criptografando e reorganizando aleatoriamente bits chave de seu próprio código e de seus dados 20 vezes por segundo.

Isso é infinitamente mais rápido do que um hacker humano consegue trabalhar e milhares de vezes mais rápido do que as mais rápidas técnicas de hacking eletrônico.

"A abordagem atual de eliminar erros de segurança um por um é um jogo perdido. As pessoas estão constantemente escrevendo código e, tão logo há um novo código, haverá novos bugs e vulnerabilidades de segurança. Com o Morpheus, mesmo que um hacker encontre um bug, a informação necessária para explorá-lo desaparece 50 milissegundos depois. É talvez a coisa mais próxima de um sistema seguro à prova do que surgir no futuro," disse o professor Todd Austin.

Em vez de usar software para corrigir vulnerabilidades de códigos conforme elas são descobertas, o processador Morpheus inclui a segurança em seu hardware. A constante aleatorização dos recursos críticos do programa, em um processo chamado "churn" (agitação ou rotatividade), torna as vulnerabilidades virtualmente impossíveis de serem identificadas e exploradas.

Ainda assim, a rotatividade dos dados e sua aleatorização feita pelo processador são transparentes para os desenvolvedores de software e os usuários finais. Isso porque o mecanismo se baseia na aleatorização de bits de dados conhecidos como "semântica indefinida", que se refere aos recantos e fendas obscuras da arquitetura de computação - por exemplo, a localização, formato e conteúdo do código de um programa é uma semântica indefinida.

A semântica indefinida faz parte do maquinário mais básico de um processador. Os programadores legítimos geralmente não interagem com ela, mas os hackers podem fazer engenharia reversa para descobrir vulnerabilidades e iniciar um ataque.

A taxa de "agitações" do chip pode ser ajustada para cima ou para baixo para encontrar o equilíbrio certo entre maximizar a segurança e minimizar o consumo de recursos. O professor Austin conta que a taxa de aleatorização de uma vez a cada 50 milissegundos foi escolhida para o processador de demonstração porque é milhares de vezes mais rápida do que as mais rápidas técnicas de hacking eletrônico, enquanto reduz o desempenho apenas em cerca de 1%. A arquitetura também inclui um detector de ataque que procura ameaças pendentes e aumenta a taxa de aleatorização se perceber que um ataque é iminente.

O chip de demonstração é um processador RISC-V - um design de chip comum, de código aberto, usado frequentemente para pesquisa. A equipe já está tentando comercializar a tecnologia.

No disco rígido, ou disco duro, estão armazenadas todas as informações e programas de um computador. Ele é, normalmente, o principal meio de armazenamento de um PC. Arquivos de qualquer formato que forem salvos serão guardados nele.

A denominação HD (hard disk) se dá porque ele tem o formato de um CD onde são gravadas informações a laser. Ele tem uma memória não-volátil, ou seja, os arquivos não são perdidos quando o computador é desligado, sendo considerado o principal meio de armazenamento de dados em massa.

A memória RAM é usada pelo processador para armazenar os arquivos e programas que estão sendo processados. Ela funciona, por exemplo, como uma mesa de escritório. Quanto maior a mesa, mais objetos você pode colocar em cima dela. A memória é como se fosse essa mesa. Os arquivos que ficam nela são geralmente aqueles que o processador está rodando.

Ela tem a capacidade de armazenar os arquivos temporariamente, e a cada novo processo do computador, um novo arquivo entra na memória RAM. Isso quer dizer que, quanto mais você tiver de memória RAM, mais coisas você poderá fazer ao mesmo tempo.

Dê uma olhada no seu dispositivo favorito (por exemplo, smartphones, tablets, desktops, notebooks, calculadoras gráficas, HDTVs, sistemas de jogos  portáteis etc.) e você encontrará algumas informações sobre a Memória RAM. 

Embora toda a memória RAM atenda basicamente ao mesmo objetivo, existem alguns tipos diferentes de memoria rRAM atualmente em uso atualmente: 

Justamente para explicar o que é cada um desses tipos de memória RAM, desde as antigas memórias SDR-SDRAM (e encontradas em uso ainda hoje) até as futuras DDR5, previstas para se tornarem oficiais em breve.

O que é RAM?

Antes de conhecermos os tipos de memória RAM, é bom entendermos o que é especificamente esta memoria.

RAM ou READ ACCESS MEMORY, significa Memória de Acesso Aleatório e fornece aos computadores o espaço virtual necessário para gerenciar informações e resolver problemas no momento. 

Você pode pensar nisso como papel de rascunho reutilizável, no qual escreveria notas, números ou desenhos com um lápis. Se você ficar sem espaço no papel, ganha mais apagando o que não precisa mais; 

A RAM se comporta de maneira semelhante quando precisa de mais espaço para lidar com informações temporárias (por exemplo, executando software / programas). 

Pedaços maiores de papel permitem que você rabisque mais (e maiores) ideias de cada vez antes de precisar apagar; mais RAM dentro dos computadores compartilha um efeito semelhante.

A RAM possui várias formas (isto é, a maneira como se conecta fisicamente ou faz interface com os sistemas de computação), capacidades (medidas em MB ou GB ), velocidades (medidas em MHz ou GHz ) e arquiteturas. 

Esses e outros aspectos são importantes a serem considerados ao atualizar sistemas com RAM, pois os sistemas de computador (por exemplo, hardware, placas-mãe) precisam aderir a diretrizes rígidas de compatibilidade. Por exemplo:

Memória RAM estática (SRAM)

Um dos dois tipos básicos de memoria RAM (o outro sendo DRAM), o SRAM requer um fluxo de energia constante para funcionar. Devido à energia contínua, a SRAM não precisa ser ‘atualizada’ para lembrar os dados que estão sendo armazenados. 

É por isso que a SRAM é chamada de ‘estática’ – nenhuma alteração ou ação (por exemplo, atualização) é necessária para manter os dados intactos. 

No entanto, SRAM é uma memória volátil, o que significa que todos os dados armazenados serão perdidos quando a energia é cortada.

As vantagens de usar SRAM (vs. DRAM) são menor consumo de energia e velocidades de acesso mais rápidas. As desvantagens de usar SRAM (vs. DRAM) são menores capacidades de memória e custos mais altos de fabricação. Devido a essas características, a SRAM é normalmente usada em:

Tipos de memoria RAM: dinâmica (DRAM)

Um dos dois tipos básicos de memória (o outro é SRAM), o DRAM requer uma ‘atualização’ periódica de energia para funcionar. 

Os capacitores que armazenam dados na DRAM gradualmente descarregam energia; sem energia significa que os dados são perdidos. É por isso que a DRAM é chamada de ‘dinâmica’ – mudanças ou ações constantes (por exemplo, atualização) são necessárias para manter os dados intactos. 

A DRAM também é uma memória volátil, o que significa que todos os dados armazenados são perdidos quando a energia é cortada.

As vantagens de usar DRAM (vs. SRAM) são custos mais baixos de fabricação e maiores capacidades de memória. As desvantagens do uso de DRAM (vs. SRAM) são velocidades de acesso mais lentas e maior consumo de energia. 

Devido a essas características, a DRAM é normalmente usada em:

Na década de 1990, foi desenvolvida a RAM dinâmica de saída de dados estendida (EDO DRAM), seguida por sua evolução, RAM de explosão EDO (BEDO DRAM). 

Esses tipos de memória foram atraídos devido ao aumento de desempenho / eficiência a custos mais baixos. No entanto, a tecnologia foi tornada obsoleta pelo desenvolvimento da SDRAM.

Tipos de memoria RAM: dinâmica síncrona (SDRAM)

SDRAM é uma classificação de DRAM que opera em sincronia com o clock do processador, o que significa que aguarda o sinal do relógio antes de responder à entrada de dados (por exemplo, interface do usuário). 

Por outro lado, a DRAM é assíncrona, o que significa que responde imediatamente à entrada de dados. 

Mas o benefício da operação síncrona é que uma CPU pode processar instruções sobrepostas em paralelo, também conhecidas como ‘pipelining’ – a capacidade de receber (ler) uma nova instrução antes que a instrução anterior seja totalmente resolvida (gravação).

Embora o pipelining não afete o tempo necessário para processar as instruções, ele permite que mais instruções sejam concluídas simultaneamente. 

O processamento de uma instrução de leitura e uma gravação por ciclo de clock resulta em taxas gerais mais altas de transferência / desempenho da CPU. 

A SDRAM suporta pipelining devido à maneira como sua memória é dividida em bancos separados, o que levou à sua ampla preferência sobre a DRAM básica.

SDR SDRAM é o termo expandido para SDRAM – os dois tipos são um e o mesmo, mas geralmente são chamados apenas de SDRAM. 

A ‘taxa única de dados’ indica como a memória processa uma instrução de leitura e uma gravação por ciclo de clock. Essa rotulagem ajuda a esclarecer as comparações entre SDR SDRAM e DDR SDRAM:

Tipos de emória RAM: Dinâmica síncrona com taxa de dados dupla (DDR SDRAM)

DDR SDRAM opera como SDR SDRAM, apenas duas vezes mais rápido. O DDR SDRAM é capaz de processar duas instruções de leitura e duas de gravação por ciclo de clock (daí o ‘duplo’). 

Embora tenha função semelhante, o DDR SDRAM possui diferenças físicas (184 pinos e um único entalhe no conector) versus SDR SDRAM (168 pinos e dois entalhes no conector). 

O DDR SDRAM também trabalha com uma tensão padrão mais baixa (2,5 V de 3,3 V), impedindo a compatibilidade com o SDR SDRAM.

É na placa mãe que são conectados todos os componentes do PC. Ela é responsável por interligar o processador com a memória RAM, com o HD, a placa de vídeo etc. Existem vários tipos de placa mãe. Algumas suportam determinadas peças, outras não. Cada uma tem suas características, como o tipo de soquete, o chipset, as formas de conexões, entre outras.

A fonte de alimentação é simplesmente o objeto responsável por fornecer energia elétrica ao seu computador. Ela converte correntes alternadas em correntes contínuas. Ou seja, quando a energia chega às tomadas em 110 V ou 220 V, ela é transformada em tensões de 5 V e 12 V. Por ser um equipamento que gera uma energia eletromagnética, a fonte fica separada das demais peças para evitar interferências.

A placa de vídeo é responsável por enviar sinais do computador para o monitor, melhorando as imagens. Ela possui memória própria, com sua capacidade sempre medida em Bytes. A placa on board, porém, não tem uma memória dedicada, e por isso acaba utilizando a memória RAM. Este método deixa o seu sistema mais lento. A capacidade dessa placa é limitada.

Já as placas off-board geram imagens e efeitos visuais tridimensionais, e aceleram os bidimensionais, aliviando o trabalho do processador principal e gerando um resultado final melhor e mais rápido. Em games, por exemplo, quanto melhor a placa, mais definições de efeitos serão vistos, e mais rápido o jogo irá rodar. A maioria dos jogos modernos exige placas super potentes.

O gabinete é a “casa” de todas as peças descritas anteriormente. Também chamado de torre, ele possui diversos modelos, depende da necessidade de cada um. Alguns possuem melhor ventilação, fornecem mais espaço, têm um design mais de acordo com o dono etc.

SSDs hoje fazem parte da vida da maioria das pessoas, diferentemente do que acontecia há poucos anos. Basta lembrar que todos os smartphones utilizam um para ter uma dimensão de quantos deles há por aí. Mas o que eles são, no fim das contas? Será que existe apenas um tipo? Vamos por partes, aprendendo o básico sobre eles.

SSDs (Solid State Drives) recebem esse nome para se diferenciar dos HDDs (Hard Disk Drive, que chamamos de discos rígidos), já que não utilizam partes móveis. Ou seja, não sofrem com possíveis falhas mecânicas, já que não há nada se movimentando dentro de um SSD. Mas a coisa não para por aí.

Ainda que discos rígidos sejam capazes de armazenar uma grande quantidade de dados por um custo relativamente baixo, os SSDs são insuperáveis em termos de velocidade. O pior SSD que você encontrar será, pelo menos, três vez mais ráṕido que um disco rígido de boa qualidade.

E olha que estamos falando do pior SSD, já que um SSD típico é comumente 10 vezes mais rápido que um disco rígido comum (e olha que isso é apenas uma média). Isso acontece por dois diferenciais que os discos rígidos não são capazes de competir: acesso aleatório e tempo de acesso.

Em outras palavras, SSDs não apenas acessam arquivos mais rapidamente, trazendo uma latência (tempo até acessar um arquivo) menor, como também os carregam muito (mas muito) rápido. Isso inclui a abertura do navegador até a inicialização do sistema operacional, seja ele Linux, macOS ou Windows.

Essa aceleração acontece tanto para arquivos pequenos quanto grandes. Discos rígidos costumam oferecer velocidades aproximadas de 100 MB/s e uns pouquinhos de leitura/escrita. Já SSDs trabalham velocidades superiores a 500 MB/s mesmo nos modelos SATA. Em qualquer máquina? Em qualquer máquina.

Mas pera...o que é SATA?

Formatos, padrões e velocidades

Se você já abriu um PC ou notebook comum e trocou um disco rígido, provavelmente o fez com um HD/SSD padrão SATA. Apesar de outros formatos mais modernos já serem relativamente populares, o SATA ainda permanece como uma boa opção para máquinas mais básicas. Porém, já apresentam limitações para as velocidades deste padrão, alcançando aproximadamente 550 MB/s de leitura/escrita em casos reais.

Pode parecer bastante coisa — e é, se comparado um disco rígido comum — mas é pouco se comparado aos SSDs NVMe (Non-Volatile Memory express), que usam a conexão PCIe. Não raro, chegam a oferecer cinco vezes mais velocidade do que um SSD SATA (que, lembrando, são 10 vezes mais rápidos que os discos rígidos).

Basicamente temos 3 padrões em uso: o SATA, utilizados em HDDs e SSDs mais básicos, o M.2, que pode usar tanto os padrões SATA quanto NVMe, e AIC (Add-in card), que usam o conector PCIe da máquina (em desktops, naturalmente). Há um quarto formato, o U.2, mas este ainda é pouco comum.

Com tantos formatos disponíveis e atributos inquestionavelmente competitivos quando comparado aos discos rígidos, o que os SSDs têm de negativo?

SSDs ficaram mais acessíveis com o passar do tempo, um resultado esperado da inovação tecnológica e livre concorrência, mas ainda são comparativamente caros se comparados aos discos rígidos. Em termos de custo por GB, HDD ainda reinam com a principal opção para quem busca armazenar o máximo de dados quanto possível.

Porém, modelos com capacidades mais confortáveis (240 GB ou mais) já podem se encontrados por preços “pagáveis”. Não chegam a ser baratos, mas certamente estão longe de custar um absurdo, como ocorria há poucos anos.

Vencendo em praticamente qualquer quesito em relação aos discos rígidos, com exceção do custo por GB, SSDs continuam a ser o melhor upgrade para a máquina que o usuário pode fazer. Isso mesmo para os modelos mais básicos, que são capazes de garantir mais alguns anos de vida útil para aquela máquina um pouco mais antiga.

Incluímos nessa lista as máquinas mais básicas com processadores mais modestos, já que HDDs costumam ser o principal gargalo de qualquer configuração. É uma questão de escolher o modelo certo para você, respeitando os formatos e padrões suportados pela máquina.

Acredite em nós: depois de usar uma máquina com SSD, você dificilmente conseguirá trabalhar com outra com disco rígido novamente