A Arquitetura de Computadores ou A Lei de Moore

Introdução a Arquitetura de Computadores por Alisson Vasconcelos de Brito

A lei de Moore

Durante os anos de 1950 e 1965, a industrias do Vale do Silício disputavam pelo domínio do recém-surgido mercado da computação e eletrônica. Naquela época ainda não havia surgido o termo TIC (Tecnologia da Informação e Comunicação), mas ele seria mais apropriado para definir o nicho de clientes e serviços que eles disputavam. Eles dominavam a produção de circuitos eletrônicos digitais, dominados pela Intel e AMD, a produção de computadores e equipamentos de comunicação, como a Dell, Apple, IBM, HP e CISCO, além da indústria e software e serviços, como a Apple, Microsoft e, mais tarde, a Google. A disputa era grande e nem sempre leal.

Entretanto, não se sabia naquela época onde essa disputa ia parar, nem quem seriam os vencedores, nem mesmo, se haveria sequer vencedores. Até um dos sócios e presidente da Intel, Gordon Moore, lançou um trabalho minucioso onde ele destacava a experiência que ele adquiriu ao longe de alguns anos trabalhando na indústria de fabricação de processadores e circuitos para computadores. Ele percebeu que, sempre a indústria avançava em sua tecnologia e conseguia reduzir o tamanho de cada transistor de um circuito integrado, os computadores tornavam-se também muito mais velozes do que antes. Porém, essa redução no tamanho dos transistores requer uma total atualização nos equipamentos da indústria, tornando os equipamentos anteriores obsoletos. Assim, só seria viável a evolução para transistores menores se o lucro da empresa fosse o suficiente para pagar todas essas despesas. Por outro lado, ele também percebeu que os computadores e equipamentos mais obsoletos ainda possuíam mercado aberto em países menos desenvolvidos economicamente. Ele concluiu então que a indústria seria sim capaz de continuar evoluindo na redução do tamanho dos transistores porque os novos computadores, sendo tornando mais velozes, seriam tão mais eficientes e atrativos, que todos os clientes, principalmente as empresas, fariam de tudo para trocar seus computadores antigos por novos, afim de se tornarem cada vez mais produtivos.

Além dessa análise de mercado, ele analisou como o processo industrial era concebido e como os novos computadores se beneficiariam da redução do tamanho dos transistores. Ao final, ele afirmou que “A cada ano a quantidade de transistores por chip irá dobrar de tamanho, sem alteração em seu preço”. Essa frase pode ser interpretada também pelas consequências da quantidade de transistores por chip. Ou seja, a cada ano, com o dobro dos transistores, os chips se tornarão duas vezes mais rápidos. Um exemplo mais comum de chip são os processadores dos computadores. Então, por consequência, os computadores irão dobrar sua velocidade de processamento a cada ano, e ainda vão permanecer com o mesmo preço.

Naquela época essa era uma afirmação muito forte e ambiciosa. Muitos receberam esse estudo com cautela. Mas não demorou muito para todos perceberem que as previsões de Moore estavam se realizando. Foi tanto, e o trabalho dele foi depois chamado de “Lei de Moore” e ela ainda é válida até os dias de hoje. Na Figura 1.4, “Evolução do número de transistores nos processadores em comparação com a Lei de Moore” a seguir é possível perceber como a quantidade de transistores por processadores cresceu dos anos 1970 até por volta de 2003 (linha contínua). É possível ver que ela não se afastou muito das previsões de Moore (linha tracejada).

A Lei de Moore se tornou tão importante que ela não é usada apenas como uma meta a ser buscada e batida a cada ano, mas também como um meio para se verificar se a indústria está evoluindo na velocidade esperada. Apesar de Moore está muito correto em suas previsões, todos sabem, inclusive ele próprio, que esse crescimento não vai durar para sempre. Os transistores hoje estão na escala de 25 nanometros. Essa é a mesma escala de alguns vírus e bactérias. Reduzir mais do que isso está se tornando cada vez mais difícil. Pesquisadores e cientistas buscam outras formas de fazer com que os computadores continuem evoluindo em sua velocidade e reduzindo seu tamanho. Alguns pensam na substituição de transistores de Silício por outros materiais, como Grafeno. Outros até são mais radicais e defendem que a forma de computação deve mudar, talvez através de Computadores Quânticos ou de Bio-Computadores.

Quanto menores forem os transistores, mais rapidamente eles podem ser carregados e descarregados. Isso possibilita que o sistema trabalhe cada vez mais veloz. Mas há ainda outra limitação para a redução do tamanho dos transistores é a dissipação de calor. Quanto menores os transistores, mais deles são adicionados num mesmo circuito. O funcionamento dos transistores, como dito anteriormente, é feito através da passagem de corrente elétrica (elétrons em movimento). Como toda máquina elétrica, nem toda corrente é aproveitada. Muito dela é desperdiçada através da dissipação de calor. Então, uma vez que há milhões desses transistores trabalhando juntos, a dissipação de calor é ainda maior.

É muito importante para toda a humanidade que os computadores continuem evoluindo. A redução do tamanho dos computadores, aliada ao aumento de desempenho e sem o crescimento dos preços, permitiu que todas as ciência evoluíssem ao mesmo tempo, com a mesma velocidade. A metereologia, a medicina, as engenharias e até as Ciências Humanas avançaram sempre em conjunto com o avanço da computação. Para se ter um exemplo, foi a evolução dos transistores que permitiu que computadores se comunicassem numa velocidade tão grande que permitiu a formação da rede mundial de computadores, a Internet. Qualquer pessoa hoje consegue em poucos milissegundos fazer uma pesquisa por informações que estão do outro lado do planeta. Algo que antes só era possível viajando até bibliotecas distantes e cheirando bastante mofo e poeira. Hoje, ter em casa bilhões de bytes (Giga bytes) armazenados num minúsculo cartão de memória, é algo corriqueiro. A informação está hoje disponível numa escala tão grande e numa velocidade tão intensa que parece que mais nada é impossível para a humanidade. Após a Revolução Industrial do século XVIII que substitui os trabalhadores braçais por máquinas, o século XX, puxado pela evolução dos transistores, passou pelo o que muitos consideram a Revolução da Informação e o século XXI, já é considerado a “Era do Conhecimento”.

Assista ao filme “Piratas do Vale do Silício” (1999) e tenha uma ideia de como essa guerra estava longe de ser limpa.

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