12 de julho de 2015

Novidades em termos de computadores (2015)

O mantra que computadores mudam a cada 6 meses cada vez é menos verdade, se você tiver um Core i5 de 2ª geração, ele provavelmente não será muito pior que o de 5ª (geração, é claro).

Devido a limites físicos do silício a escalada da frequência de operação dos processadores que saltou de um Pentium 66 MHz em 1993 para um Pentium 4 de 3.8 GHz (3800 MHz) em 2004 terminou, hoje o máximo que temos é um Core i7 rodando a 4.0 GHz. O foco é melhorar a arquitetura, a Intel vem conseguindo aumentar de 3~15% o desempenho, dependendo da operação, por geração.

Outro limitante hoje talvez seja a quantidade de pessoas usando um padrão. Por exemplo, existem bilhões de dispositivos compatíveis com a interface USB, lançar uma versão incompatível, mesmo que superior, está fora de questão. A Intel e Apple estão tentando com a Thunderbolt, mas quantos dispositivos você já usou? Quantos já viu?

Apesar disto existem sim novidades. Algumas acabam sendo transparentes para o usuário, como é o caso do USB 3.0 e do Sata 3, que caso ambos os dispositivos suportem a nova versão será mais rápido, caso contrário irão usar a versão anterior sem problemas ao usuário. Assim o usuário acaba nem notando e cria-se a noção que não existem novidades.

USB 3.0

USB 3.0 (Fonte)
O padrão foi lançado em 2008 e os primeiros produtos chegaram em 2010. A principal diferença é em relação ao 2.0 é a velocidade, que saltou de 480 Mbit/s (60MB/s) para 5 Gbit/s (625 MB/s), dificilmente você conseguirá toda essa velocidade, devido à overheads de transmissão.

O USB até agora tinha apenas 4 fios, dois de energia e um par diferencial, no 3.0 foram adicionados mais 5 fios, dois pares diferenciais e um terra.

Tirando raras exceções, como o caso do Kinect do Xbox One, onde a banda disponível no USB 2.0 é insuficiente, logo a nova versão é necessária, não existem problemas de incompatibilidades entre versões. O Windows 8 já suporta nativamente tendo um driver genérico, porém o Windows 7 não, sendo necessário à instalação de um driver do fabricante do controlador da porta, no caso da Intel o "USB 3.0 eXtensible Host Controller Driver".

USB 3.1 e Type-C

USB type-C (Fonte)
Dois padrões distintos foram introduzidos ao mesmo tempo como sinônimos, gerando um pouco de confusão. O padrão 3.1 tem a mesmo conector e fiação do 3.0 e aumenta novamente a velocidade, desta vez para 10 Gbit/s (1250 MB/s).

O padrão Type-C (também conhecido como USB-C) é um conector reversível para concorrer com o Lightning usado em iPhones e iPads da Apple.

Criou-se grande rebuliço com o novo Macbook com a porta Type-C (a Apple chama de USB-C), porém ela usa o padrão 3.1 Gen 1, ou seja, utiliza a velocidade do 3.0 e a porta Type-C. Isto também gera confusão, pois 3.1 Gen 1 é o USB 3.0 e o 3.1 Gen 2 seria o 3.1 ambos utilizando a conexão Type-C.

A Asus tem placas PCIe x4 para suas Mainboards que adicionam portas USB 3.1 e USB 3.1 Type-C.

USB Attached SCSI

É um novo padrão de comunicação que vem sendo usado em dispositivos de armazenamento no USB 3.0. Veio em substituição ao USB Mass Storage Bulk-Only Transport. Também pode ser utilizado em dispositivos USB 2.0 desde que o dispositivo, o firmware e os drivers sejam compatíveis. Na prática o que você precisa saber é que será mais rápido, pois terá um menor overhead.

PCI Express 3.0

Slot x4, x16, x1 e x16 e PCI antigo em baixo (fonte)
O padrão PCI Express foi criado para substituir o antigo PCI, que é utilizado para placas de expansão, tais quais placa de vídeo, som, rede, de captura de vídeo, que adicionem portas USB, Sata, IDE, entre outras coisas. E o AGP que era exclusivamente utilizado para placas de vídeo.

A velocidade varia conforme a versão e o número de linhas da interface, que influência o tamanho do slot, como pode ser visto acima. Geralmente placas de vídeo utilizam o slot completo, com 16 linhas, obtendo velocidades entre 4 e 16 GB/s dependendo da versão.

Um slot físico de um número de linhas pode conter na prática um número menor, por exemplo: Em sistemas com duas ou mais GPUs, a depender do processador e do chipset, o número de linhas é compartilhado entre os dois Slots, com cada ficando na prática com dois de x8, apesar do slot físico de 16 linhas.

Os links PCIe podem ser servidos pelo processador ou pelo chipset, assim não é incomum uma mesma placa mãe ter um slot x16 de versão 3.0 (que vem do processador) e o restante x4 e x1 de versão 2.0. Como a segunda geração de processadores Core ix da Intel suporta apenas a versão 2.0 e a terceira a 3.0, a velocidade do slot x16 vai depender do processador instalado na placa mãe. Mas mesmo vindo direto do processador, na quarta geração, o chipset de entrada H81 (que não é mais compatível com as gerações passadas) limita a versão para 2.0, independente do processador instalado.

Tabela com as velocidades e bandas disponíveis de cada uma das possíveis portas PCI Express
Sata 3

Cabo Sata (fonte)
O padrão foi lançado em 2009, aumentando a velocidade de 300 MB/s para 600 MB/s. Igualmente ao USB 3.0 é compatível com as versões anteriores, funcionando na velocidade da porta mais lenta. Geralmente nas Mainboards que possuem os dois tipos de Sata ocorre uma diferenciação pela cor.

Praticamente todos os HDs vendidos nos últimos anos suportam esse padrão. Como a taxa de transferência de discos rígidos são baixas é improvável que ocorra melhoras visíveis.

A melhora é em relação à SSDs, já que taxas de mais de 400 MB/s não são raras, chegando facilmente ao Sata 3 ser um gargalo. Portando novos padrões foram desenvolvidos.

Sata Express


Sata Express com o Cabo (fonte)
É uma nova versão do padrão Sata, que ao invés de dobrar a velocidade em relação ao passou a utilizar um link PCIe, permitindo velocidades entre 780 e 3100 MB/s variando conforme a versão e o número de linhas PCIe.

O conector tem duas portas Sata 3.0 e uma terceira parte são as linhas PCIe, portanto você pode utilizar dois dispositivos Sata 3.0 ou um Sata Express. Até hoje não vi um dispositivo utilizando tal porta, com exceção de protótipos.

Uma desvantagem desse padrão é separar linhas PCIe do processador/chipset, cujo número atualmente é bem limitado, para uma conexão que pode apenas ser usada para armazenamento. Portanto outras soluções como SSDs baseados em slots PCI Express podem ser uma melhor escolha, pois permite ao usuário escolher o destino das portas PCIe.

M.2


O primeiro é uma placa wifi e Bluetooth, o segundo e terceiro são SSDs utilizando a interface Sata e o quarto um SSD utilizando a interface PCIe (fonte)
Assim como o Sata Express, o M.2 expõe conexões Sata e PCIe, além de ser adicionada o USB também. Isto permite que ele acomode além de SSDs outras placas com conexão PCIe ou USB, como placas de rede sem fio.

Existem uma infinidade de tipos diferentes de conectores, que variam conforme a interface que a placa usará, além de vários tamanhos de placa. Para um melhor entendimento recomendo a leitura do ótimo artigo do ArsTechnica.

NVMe (NVM Express)


É um novo protocolo de comunicação que veio substituir o AHCI, usado na comunicação com dispositivos de armazenamento de dados. O padrão AHCI foi pensado para comunicação com um dispositivo muito mais lento que o resto do sistema, que é o caso de disco rígidos e óticos. Já no caso de SSDs, cujo tempo de acesso mais se assemelha a memórias RAM, é criado um grande overhead, que o NVMe tenta corrigir.

Aplica-se a SSDs conectados via interfaces PCIe, ou seja, engloba além de placas conectadas a slots PCI Express, o Sata Express e o M.2. Está se tornando mais comum agora, portanto não é raro ver updates de Bios adicionando suporte à boot de sistemas operacionais em "discos" conectados via este protocolo.

DDR4


Memória DDR4 da Corsair (fonte)
Um novo padrão de memórias que vem substituir o DDR3. Com exceção de fatores altamente técnicos as 3 principais diferenças são:
  • O número de pinos aumentou de 204 para 260;
  • A tensão diminui de 1,5V para 1,2V, o que deve reduzir o consumo de energia. Lembrando que memórias DDR3L (conhecida também como LPDDR3), são memórias DDR3 que operam com 1,35 V. Os processadores de notebook da Intel de 4ª geração (Haswell) apenas utilizam este padrão, o que pode trazer problemas na hora de colocar mais memória no seu notebook;
  • E por último: é mais rápido.
Os processadores da Intel do socket 2011-v3 (Haswell-E) e os de 6ª geração (Skylake), que devem ser lançados em agosto, além do projeto "Zen" da AMD, que deve sair apenas em 2016, fazem uso deste padrão de memória.

High Bandwidth Memory (HBM)

Interposer com a GPU no centro e 4 CIs de memória nos lados (Fonte Legit Reviews)
É uma memória que a AMD utiliza na linha Fury de suas placas de vídeo. Na recente história da computação temos visto a migração de interfaces de dados paralelas para as seriais, ou seja, em vez de enviarmos dados por várias conexões ao menos tempo, temos usado apenas uma muito rápida. Atingir altas velocidades com dados em paralelo induz problemas de sincronismo difíceis de resolver.

A AMD em parceria com a fabricante de memória Hynix desenvolveu este tipo de memória com uma interface extremamente paralela, migrando de entre 128 ou 512 vias de dados para 4096, é claro que diminuindo a velocidade de no máximo 7 Gbps para 1Gbps nesta primeira geração, porém aumentando a taxa de transferência de por volta de 300 GB/s para 512 GB/s, com a metade do consumo de energia.

É uma tecnologia mais complexa, que requer um interposer, uma peça de silício com vias extremamente finas, bem mais que placas de circuito impresso, para conectar a GPU com as memórias. Isto deve elevar o custo de fabricação, portanto apenas as placas top de linha inicialmente fazem uso desta tecnologia. Se você quer saber mais detalhes recomendo fortemente este artigo do site Anandtech.

HDMI 2.0

É uma nova versão da interface HDMI, a principal novidade é o suporte a resoluções 4K a 60 quadros por segundo, a versão 1.4 é limitada a 30 quadros (ao menos sem redução na quantidade de cores). Isto ocorre devido ao aumento da banda que a interface é capaz de transmitir.

Também foi incluso o suporte a proteção HDCP 2.2, que será necessário para o uso do novo padrão de Blurays de resolução 4K.

Displayport 1.3


Porta Displayport + Thunderbolt em um Macbook (fonte)
Uma versão mais nova para uma coisa que você nem sabe que existe, que beleza não? Displayport é um concorrente do HDMI, no geral tendo mais banda, o que permite resoluções maiores. A versão passada do Displayport já era capaz de suprir 4K a 60 quadros, enquanto esta chega no 5K.

Talvez a principal vantagem seja que as portas HDMI e DVI necessitam de um gerador de clock para cada porta, enquanto a Displayport pode dividir o mesmo. Este é o motivo de algumas placas virem com até 6 portas Displayport, enquanto algo assim com os outros dois é mais difícil.

Thunderbolt

É uma interface criada pela Intel, inicialmente foi pensada para usar cabos óticos, mas devido ao custo e a impossibilidade de transmitir energia voltou-se novamente para o cobre, sendo basicamente uma conexão PCIe externa. Sua primeira versão permite velocidades de até 10 gbps, dobrando na segunda e novamente na terceira versão, que pretende alcançar 40 gbps quando lançado.

Como compartilha a mesma porta física da Displayport, assim, a depender da implementação, você pode conectar um periférico ou um monitor. A Apple tem apoiado muito forte esta tecnologia e no geral suas portas suportam ambas as interfaces. É evidente que uma saída Displayport de uma placa de vídeo apenas será para exibição de imagens.

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)

Interface UEFI da Asus (fonte)
Todo computador precisa de um sistema básico para iniciar o hardware, depois passando o controle para o sistema operacional. No passado não muito remoto isto era feito pela BIOS (Basic Input/Output System), que foi criada na década de 1980 para os primeiros computadores pessoais e tem diversas limitações para os sistemas atuais.

A UEFI é um padrão que foi inicialmente desenvolvido pela Intel para os processadores Itanium como EFI, que posteriormente foi aberto para outras empresas utilizarem. De cara a principal diferença a ser sentida são as interfaces melhores trabalhadas visualmente com suporte a mouse, além do uso do sistema de partições GPT no lugar do MBR, acabando com a limitação de HDs de até 2 TB com no máximo 4 partições primárias.

Na prática acaba sendo uma transição transparente para o usuário, pois na maioria dos casos por default o UEFI, caso o HD contenha uma MBR, ele iniciará num modo simulando uma BIOS, logo sem problemas de compatibilidade.

Por baixo dos panos existem outras diferenças é claro, na BIOS os processadores devem iniciar no modo real de 16 bit acessando no máximo 1 MB de memória e depois chavear para o modo protegido de 32 bit (ou de 64 bit). Por uma questão de compatibilidade, os processadores x86 ainda contam com suporte a arquitetura de 16 bit.

Conclusão

Existem diversos novos padrões e interfaces no mercado, ver o que é relevante para o seu próximo computador pode lhe poupar gastos desnecessários ou mesmo evitar uma compra frustrada. Por exemplo, você realmente precisa de um desktop com portas "Sata Express"? Até hoje não vi um único produto no mercado. E USB 3.0? Se seu notebook ou desktop novo não suportar as chances são grandes de no futuro você se arrepender.

No passado a questão foi com portas como Firewire ou e-Sata, cuja chance de você ter um dia usado são bem reduzidas, já que o USB 2.0, apesar de um pouco mais lento, é muito mais versátil e comum. Um exemplo são os primeiros iPods, que vinham com portas Firewire, trocando logo para USB, é claro que em alguns nichos de mercado isto pode ser necessário, mas para a maioria das pessoas é um item desnecessário.

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