Visão geral
No final de 2007, a Intel inovou ao trazer ao mercado, uma nova linha de processadores batizada de Atom. Na época, os novos Atom N270 vieram em um arranjo simples, no qual uma única unidade single-core de 1.6 GHz, com capacidade de execução de processos “in-order” e com suporte ao Hyper-Threading, ditava a performance geral dos novos ultra-portáteis que chegavam ao mercado: os netbooks.
Mas infelizmente, devido a uma combinação de fatores (pouca potência, chipset inadequado para o dispositivo, sistema operacional mal-otimizado, dispositivos com configurações medianas e até mesmo a falta de compreensão quanto ao foco dos netbooks), a arquitetura acabou sendo bastante criticada em termos de performance e desempenho, culminando em seu fracasso. Então, em meados de 2016, a Intel decretar por fim, o encerramento da linha de CPUs Atom.
Será mesmo? Apesar de não existirem mais produtos comerciais com o nome Intel Atom estampado nas embalagens, a arquitetura continuou a existir e uma série de evoluções aconteceram ao longo do tempo, chegando com a novíssima linha Intel Lakefield, a ser lançada no final deste ano (ou início de 2021). Eis então, a proposta deste artigo: conhecer um pouco mais das modernas arquiteturas que (de forma injustiçada e pouco reconhecida), tornaram o Intel Atom (sob as marcas Pentium e Celeron) um interessante produto no mercado!
Um pouco de história
As primeiras unidades eram baseadas na arquitetura Bonnel, a qual trazia as variantes Silverthorne (série Atom Z5xx, focada para o uso em tablets e smartphones) e a Diamondville (série Atom N2xx, focada para o uso em netbooks e nettops). Ambas traziam uma unidade single-core, embora suportasse a execução de 2 threads simultâneas (HT), com frequências que variam de 0.8 a 2.0 GHz e 1.6 GHz, respectivamente (posteriormente foi lançada uma unidade dual-core: a N330). O TDP limitava-se a apenas 2.5W; porém, dada as pequenas dimensões do chip (25mm2 e 47 milhões de transistores, em uma litografia de 45nm), a relação desempenho por Watts era considerada excelente. Por fim, a linha passou a contar com um chipset especial (Poulsbo) com o IGP Intel GMA 500 (baseado em uma unidade PowerVR), embora também pudesse ser utilizado o velho i945.
Logo a seguir (2009), veio a primeira revisão batizada de Pine Trail, a qual gerou as linhas Atom N450, N550 e N570 (para netbooks e tablets) e D410, D510 e D525 (para nettops e PCs desktops), sendo oferecidas tanto unidades single-core (2 threads) quanto dual-core (4 threads). As frequências variavam entre 1.66 a 1.83 GHz, com TDPs entre 5.5 a 13W. Em comparação com a arquitetura anterior, as vantagens do Pine-Trail estavam na integração do controlador de memória e do IGP Intel GMA 3150, o qual oferecia um desempenho levemente melhor que o antigo i915 e um menor consumo de energia, graças a adoção do chipset TigerPoint (que tornou uma plataforma baseada em apenas 2 chips, ao invés dos 3 chips da plataforma anterior).
Por fim, foi lançada (2011) a 3a. geração, batizada de Cedar Trail. Esta por sua vez, gerou as linhas Atom N2600 & N2800 (para netbooks e tablets) e D2500, D2550 e D2700 (para nettops e PCs desktops), além de dispor do chipset sul NM10. O destaque vai para o refinamento da litografia (32nm) e do suporte a reprodução de vídeos em HD (o qual não existia nas gerações anteriores), além de conexões HDMI e DisplayPort. As frequências variavam entre 1.66 a 2.13 GHz) e os TDPs, entre 6.5 a 10W. O IGP continuava sendo baseado no Intel GMA 3150, mas a performance gráfica melhorou levemente graças a adoção das memórias DDR3-1066 (as arquiteturas anteriores utilizavam memórias DDR2).
Em tempo: foquei apenas nas plataformas e produtos inicialmente focados em netbooks & nettops, por questões de simplicidade. Na prática, ainda existem outras famílias de processadores para baixíssimo consumo (séries Z e E) que por ora, me limitei a não descrevê-las, para não tornar o artigo confuso.
As modernas arquiteturas
Apesar dos pequenos avanços, todas estas arquiteturas processavam instruções “in-order” e de 32 bits, além de se limitarem a suportar o conjunto de instruções Intel SSE, SSE2, SSE3 e Intel SSSE3. Eram unidades com poder computacional suficientes para as finalidades as quais foram concebidas (uso básico e tarefas leves) e nada mais. Dada a necessidade de lançar novas unidades com melhor performance e enfrentar as recentes APUs Bobcat (AMD), que por sua vez entregava o suporte a execução de instruções “out-of-order”, executava softwares de 64 bits, dotadas de maior poder de processamento e por fim, uma unidade gráfica mais poderosa, a Intel realizou profundas mudanças na arquitetura, trazendo novas linhas de processadores, que culminaram com as arquiteturas Silvermont, Airmont, Goldmont e Tremont.
A partir de então, estas arquiteturas passaram a dispor da capacidade de executar as instruções “out-of-order”, dotando-a de um circuito chamado branch prediction, o qual utiliza ciclos ociosos para “advinhar” qual seria o próximo passo, em termos de execução de instruções, ao invés de simplesmente aguardar a próxima instrução na fila de espera. Embora isto acrescente alguns transistores a mais no die, gere mais calor e encareça a CPU, em contrapartida aumenta consideravelmente o seu desempenho.
A arquitetura Silvermont (2013) inovou ao trazer para esta linha de processadores, otimizada para a litografia de 22nm, suporte para as instruções SSE (4.1 e 4.2) e virtualização (VT-x), além de receber um IGP mais poderoso, baseado no Intel Graphics HD (a mesma utilizada nas CPUs Core, Gen7). O suporte a HT (Hyper-Threading) foi removido, mas em contrapartida passou a serem oferecidas, unidades dual e quad-core. Por fim, as unidades passaram a ser oferecidas em 4 famílias: as séries Braswell “D” (PCs desktops “J”, clock até 2.67 GHz e TDP de 10W), Avoton (servidores e dispositivos de redes “C”, clock até 2.4 GHz e TDP até 20W) e “M” (notebooks “N”, clock até 2.16 GHz e TDP de 7,5W), além das séries Cherry Trail “T” (tablets “Z”, clock até 2.0 GHz e TDP de 2,2W) e “I” (soluções embarcadas “E”, clock até 1.46 GHz e TDP de 10W). As unidades Braswell foram batizadas de Pentium e Celeron, ao passo que as unidades Cherry Trail foram batizadas de Atom.
A seguir, foi lançada a arquitetura Airmont (2015), trazendo apenas uma otimização para a nova litografia de 14nm e ao mesmo tempo, utilizando as denominações dadas para as famílias de produtos comerciais (tal como o Silvermont), com o objetivo de substituir a linha anterior, mantendo basicamente os mesmos valores de consumo e de frequência (embora certamente alcancesse maiores frequências e menores valores de consumo). E irônicamente, o maior destaque desta arquitetura não está no hardware, mas sim no software suportado: a Intel adaptou um kernel Linux, para que o sistema pudesse rodar nativamente o Android Kit Kat 4.4!
A seguir, foi lançada a arquitetura Goldmont (2016); porém, diferente das arquiteturas anteriores, a litografia de 14nm foi mantida, em vista das dificuldades técnicas que a Intel enfrentou para avançar no processo. Destaque para a adoção dos novos IGPs Intel Graphis HD (Gen9), suporte a novos conjuntos de instruções e uma infinidade de novas tecnologias: eMMC, USB 3.0, DDR3L/LPDDR3/LPDDR4 e ISP (Image Signal Processor), entre outras (que não vou citar). No ano seguinte, a arquitetura recebem pequenas otimizações e recebeu o nome Goldmont Plus (2017), além de manter valores de frequência maiores (até 3.2 GHz para PCs desktops e 3.1 para portáteis), mantendo basicamente os mesmos valores de TDP (6 e 10W, respectivamente).
Por fim, temos a arquitetura Tremont, que será lançada ainda este ano (2020). Além da nova litografia de 10nm (a qual a Intel conseguiu chegar com muito sacrifício) e a disponibilização de um IGP ainda mais poderoso, baseado no Intel Iris Graphics (Gen11), esta nova arquitetura apresentará algo inédito para esta linha de processadores: a disponibilização de unidades penta-cores heterogêneas, as quais 4 núcleos serão baseados na arquitetura Tremont e um 5o. núcleo será baseado em uma unidade Core, batizada de Sunny Cove. Esta última será designada exclusivamente para executar instruções mais pesadas, ao passo que os 4 núcleos restantes se encarregarão de executar instruções mais leves, em um arranjo bastante similar ao big.LITTLE (ARM). Quanto as famílias de produtos, saem as designações Celeron e Pentium para serem substituídas por Core i3 e Core i5, enquanto que para os portáteis, a denominação Atom P continuará em vigor (exclusivamente para servidores e dispositivos de redes). Os valores de frequência variam de 0.8 a 3.0 GHz e os TDPs de 6W (dispositivos móveis) a 10W (PCs desktops).
Conclusão
Se já não basta a a arquitetura ser mal compreendida no que concerne ao seu foco de uso (dispositivos baratos e econômicos, com poder computacional suficiente para tarefas básicas e versátil para uma ampla gama de produtos), a Intel complicou ainda mais a situação ao divulgar informações confusas em relação aos seus produtos, quanto as classes de unidades, as famílias as quais pertencem e os mercados nos quais são focados. Por fim, os fabricantes não respeitaram as designações em questão e passaram a lançar produtos no mercado, dotados de unidades que não se “encaixam” no seu contexto, tal como vemos PCs desktops com CPUs “N” e CPUs “D” em notebooks, assim como alguns SoCs “E” ao invés de “Z” em tablets.
Na prática, vemos uma enxurrada de produtos com nomes e designações que confundem bastante o usuário, na hora de escolher qual seria o ideal para atender as suas necessidades. E o resultado é este: produtos de baixa qualidade, mal projetados e limitados no que concerne a performance e consumo de energia, deixando a desejar na execução das tarefas que se propõem a fazer. Acaso, quantos não tiveram problemas com notebooks da Positivo ou tablets da DL baseados nestas arquiteturas de processadores?
E infelizmente, o Atom pagou o pato, mesmo apesar de ser uma unidade dotada de uma excelente arquitetura. Agora, a única expectativa é torcer para que as novas unidades LakeField (dotada de uma arquitetura híbrida composta por unidades Tremont e Sunny Cove) venha a mostrar para o mercado, a força das CPUs Atom (porque a unidade Core, já conhecemos)… &;-D
Referências
- “Intel Atom”, por Wikipedia.