Principais siglas utilizadas em um dispositivo eletrônico

Introdução

Com o crescente avanço da tecnologia, novos hardwares são lançados todos os anos e diferentes dispositivos os utilizam em sua composição a fim de oferecer diferentes soluções ao mercado. Ao realizar a busca por um equipamento que atenda as suas necessidades, muitas vezes podemos encontrar dificuldades para realizar a leitura das especificações técnicas de um dispositivo e esse artigo visa demonstrar algumas das principais características que permitem identificar e comparar diferentes chips presentes na maioria dos dispositivos utilizados hoje.

Unidades de Medida

Antes de verificar as especificações é importante ter o conhecimento das unidades de medidas utilizadas nesses documentos, permitindo a correta compreensão das informações ali presentes

• Hertz (Hz): É utilizada para representar a quantidade de ciclos que acontecem dentro de um segundo. Diversos componentes em dispositivo trabalham em ciclos que quanto mais rápido forem, mais rápido será o processamento da tarefa
• Byte(B): É utilizado para representar o tamanho ocupado pelos dados ou o máximo que pode ser armazenado por algum componente. Também é comumente utilizado para realizar a medição da velocidade de transferência de informações

Prefixos das unidades de medida

Por conveniência, é muito comum a utilização de prefixos junto das unidades de medida, sendo as mais comuns

• 1 Kilo (k)= 1.000
• 1 Mega (M) = 1.000.000
• 1 Giga (G) = 1.000.000.000

Assim é possível visualizar que 1 MHz equivale a 1000 KHz por exemplo

Componentes mais comuns

Memória RAM

A memória RAM é responsável por armazenar as informações que estão sendo utilizadas pelo processador, permitindo um acesso mais rápido que a memória principal de armazenamento mas que é apagada ao desligar a energia do componente. A mais encontrada no mercado é chamada de DDR ( Dual Data Rate) e pode ser encontrada em várias versões como DDR3, DDR4, GDDR5, LPDDR4. Dentre as especificações mais divulgadas é comum observar a frequência e capacidade.

A frequência informa quantos ciclos por segundos a memória opera, o que pode resultar em melhorias de desempenho. A capacidade é o valor mais importante, uma memória que não tenha o tamanho necessário para o funcionamento da aplicação desejada, pode causar enormes lentidões e travamentos do sistema.

CPU

É o responsável por executar o sistema operacional e as instruções principais das aplicações iniciadas pelo usuário. A CPU é excelente em executar instruções sequenciais mas é extremamente diversificada para se adequar às várias necessidades do dispositivo e seu SO. A principal característica de uma CPU é a sua arquitetura, que determina quais instruções o chip deverá ser capaz de interpretar. Entre as mais conhecidas temos ARM, x86, MIPS e TILE

Arquitetura x86_64

A arquitetura x86 nasceu baseada no processador da intel 8086 de 1978 de 16bits, e após isso serviu como base para os demais processadores até os dias atuais, onde é conhecida como amd64. A principal vantagem da arquitetura x86 acontece devido ao seu modelo baseado na arquitetura CISC (Complex Instruction Set Computer), com os processadores apresentando uma grande quantidades de instruções programadas, o que facilita para os programadores e reduz o tamanho do código mas dificultando a otimização É amplamente utilizada em servidores, desktops e notebooks. Como exemplo temos os Intel core e os AMD Ryzen

Arquitetura ARM

A arquitetura ARM é desenvolvida e licenciada pela ARM Holdings baseada na arquitetura RISC. Por ser baseada em uma arquitetura de instruções reduzidas, esses processadores permitem uma maior eficiência energética e otimização do código, sendo utilizada principalmente em dispositivos móveis ou que funcionam a baterias. É licenciada para diversos fabricantes produzirem o seus processadores, como exemplo temos os Snapdragon da Qualcomm, Exynos da Samsung, Apple com a linha M, MediaTek com os Dimensity, entre outros. Essa arquitetura é comumente encontrada em SoCs (System on a chip)

System on a Chip (SoC)

System on a Chip é a nomenclatura para chips que contêm uma variedade de outros chips tudo em um só componente, como o processador, a placa de vídeo, placa de audio, modem wifi ou 5g e controladoras USB. A aglomeração de todos os chips juntos permite uma maior eficiência energética, redução de custo e confiabilidade.

Especificações da CPU

• Frequência: Medida em Hz, indica a quantidade de ciclos que um processador consegue realizar em um segundo. Altos valores aumentam a temperatura do processador exponencialmente mas é um indicativo da eficiência do processador ao ser comparado com similares. Alguns dispositivos permitem que o usuário altere a frequência de operação do processador em um processo denominado overclock ou underclock dando a possibilidade do usuário aumentar o desempenho de seu dispositivo ou melhorar seu consumo de energia
• Núcleos: Número de núcleos de processamento disponíveis. Quanto mais núcleos mais processos simultâneos o computador consegue executar, o que aumenta o desempenho do processador, por mais que não seja um aumento proporcional. Diferentes arquiteturas possuem diferentes núcleos, com algumas apresentando diferentes tipos no mesmo chip, como núcleos voltados para desempenho e núcleos voltados para economia de energia. Algumas arquiteturas oferecem a opção de dividir o núcleo em 2 threads, para permitir um melhor desempenho em atividades que se beneficiam de vários núcleos
• Litografia: Informa o tamanho do transistor presente no chip, normalmente medida em nm. Menores litografias representam um chip mais eficiente o que pode ser traduzido em eficiência energética ou aumento de seu desempenho
• Memória Cache: Memória de acesso rápido do processador. Assim como a memória RAM, ela armazena dados que serão utilizados pelo processador, sendo muito mais rápida mas apresentando uma capacidade de armazenamento Limitada
• IPC: Eficiência do processador para executar as operações durante um ciclo. É o ganho proveniente de atualizações e melhorias na arquitetura do chip, proporcionando mais desempenho em especificações iguais aos seus antecessores
• TDP: Dissipação de calor produzida pelo chip. Não representa o consumo direto do processador mas é medida em W e pode ser utilizada para ter uma estimativa do consumo. É importante certificar que o sistema de arrefecimento seja capaz de manter a temperatura do dispositivo sob controle

GPU

A GPU (graphics processing unit) é um chip especializado no processamento de matrizes e vetores, sendo capaz de acelerar diversas aplicações como simulações 3D, processamento de vídeos, imagens, IA e blockchain.

A GPU é composta por uma quantidade muito grande de pequenos núcleos que permitem a execução de operações assíncronas de maneira muito mais rápidas. Uma RTX 4090 por exemplo possui um total de 16384 Cuda Cores.

Esses chips costumam ser encontrados em um SoC onde compartilham recursos com o processador, ou em soluções separadas onde são equipadas com seus próprios componentes, permitindo serem acopladas em sistemas maiores e escaláveis, além de que, muitas vezes, são formadas por diferentes estruturas com diferentes propósitos, como a aceleração de processamento e gravações de vídeos. Devido a esse ponto, é muito dificil determinar o desempenho de uma GPU apenas por suas especificações.

NPU

NPU (Neural Processing Unity) é um chip desenvolvido com foco no processamento de inteligência artificial localmente. Esse chip é similar a uma GPU contudo extremamente reduzido em funções e especializado no processamento de IA, permitindo que modelos de inteligência artificial sejam executados localmente de maneira eficiente. A especialização permite a execução de códigos de IA mesmo em dispositivos com limitações energéticas mas esse chip é extremamente limitado e não é capaz de realizar outras funções como o treinamento de redes neurais. O seu desempenho é medido em TOPS e no momento só são encontradas em SoC de processadores como os novos Intel Core, AMD Ryzem AI e Qualcomm Snapdragon Elite.

Conclusão

Após a observação das especificações de um dispositivo, é muito importante ter em mente que Diversos fatores influenciam no desempenho dos chips. Processadores de diferentes arquiteturas, não podem ser comparados diretamente por suas especificações pois seu funcionamento é diferente.

Outro ponto a se observar é o sistema operacional que será utilizado no dispositivo, pois cada SO apresenta requisitos e recursos diferentes afetando a utilização de diversos componentes. Como por exemplo, um SO que exige mais memória RAM pode necessitar de um dispositivo que tenha uma especificação superior, com o objetivo de evitar a falta desse recurso para o programa ou tarefa que se deseja executar.

Visto esses pontos, podemos concluir que o melhor jeito para identificar quais componentes atendem a necessidade do usuário, e realizar pesquisas de demonstrações e testes comparativos, como benchmarks, para que haja um correto dimensionamento do projeto, evitando problemas ou gastos desnecessários.

Fontes:

Imagem de capa: https://www.freepik.com/free-photo/circuit-board-close-up-with-different-components_20282424.htm#fromView=search&page=1&position=42&uuid=5db8ce39-ce73-4d48-a204-cf52649cc3fa
https://www.redhat.com/en/topics/linux/ARM-vs-x86
https://www.arm.com/architecture
https://pt.wikipedia.org/wiki/Prefixos_do_Sistema_Internacional_de_Unidades
https://www.intel.com/content/www/us/en/products/docs/processors/what-is-a-gpu.html