Estamos Evoluindo no Caminho Errado?!

“Olá Carlos. Como estudo Ciência da Computação, já vi muita gente preocupada com desenvolvimento de microprocessadores (apresentei até seminário a respeito), e vi que tem pra todos os gostos. Mas algo me intriga: Porque colocar um processador
superpotente, rápido, etc, e continuar com um hard disk “lento”, ou seja, porque não se trabalha no projeto de hard disk mais rápido? Eu entro rapidamente com uma quantidade grande de dados, eles são processados mais rapidamente ainda e, na hora de
gravar, “entope”, pois o HD não dá conta.”

Nem sempre é possível que todos os componentes do PC evoluam na mesma proporção. Por exemplo, desde o 8088, o processador usado no XT, até os Pentiums III e Athlons, atuais, a potência dos processadores aumentou pelo menos 10.000 vezes. No mesmo espaço de
tempo porém, outros periféricos evoluíram bem menos. As memórias tornaram-se apenas 4 ou 5 vezes mais rápidas, ou modems até hoje não passaram de ínfimos 56k, as placas mães que na época do XT operavam a 4,7 MHz, hoje não passam de 133 ou 200 Mhz (no caso
do Athlon) e assim por diante. Isso sem falar nas baterias de notebooks e celulares, que também evoluíram muito pouco.

Em cada componente, existem uma série de limitações que devem ser quebradas para permitir alguma evolução. é muito mais fácil criar um processador mais rápido por exemplo do que desenvolver uma placa mãe que seja capaz de trabalhar na mesma freqüência que
ele, pois o processador mede apenas alguns milímetros, enquanto uma placa mãe é pelo menos 1000 vezes maior. Por ser menor, os sinais elétricos trafegam mais rápido dentro do processador do que na placa mãe, onde tem que percorrer uma distância muito
maior.

A solução neste caso é usar o recurso de multiplicação de clock, onde o processador pode trabalhar na sua freqüência máxima, enquanto a placa mãe trabalha no seu ritmo sem atrapalhá-lo. Na prática isto funciona bem, pois a função da placa mãe é apenas
entregar ao processador os problemas que devem ser resolvidos e anotar as respostas. Você demora muito mais tempo para resolver uma equação do que para escrever a resposta.

No caso dos discos rígidos, novamente temos um problema parecido, pois para construir um disco rígido mais rápido é preciso fazer os discos girarem mais rapidamente, ou então aumentar a densidade de gravação de dados. Com os discos mais modernos girando a
mais de 10.000 rpm (mais rápido que um motor de fórmula-1) e armazenando quase 40 GB de dados por face de disco, melhorar ainda mais torna-se cada vez mais difícil.

Existe uma opção mais rápida, que seriam os cartões de memória flash, que por serem formados por memória SRAM (a mesma que é usada como memória cache) são extremamente rápidos. Porém, esbarram no quesito custo-benefício, quem estaria disposto a pagar 5
dólares por megabyte? Um “cartão” de memória flash de 10 GB custaria mais de 50.000 dólares.

O campo da memória RAM, outro campo de desenvolvimento extremamente lento, a única opção possível seria usar memória cache em seu lugar, estas são extremamente rápidas, porém também muito caras. Os 128 KB de cache L1 do Athlon custam tanto quanto o
restante do processador, imagine quanto iria custar 64 ou 128 MB da mesma memória?

Já que não é possível substituir o disco rígido por memória flash, ou a memória RAM por memória, cache, podemos utilizar estes recursos caros em pequenas quantidades para melhorar o trabalho do conjunto. Como disse, você demora muito mais tempo para
resolver uma equação do que para anotar o resultado. O processador é quem resolve os problemas, enquanto o HD, memória e placa mãe tem como função simplesmente manter o processador alimentado com dados, função bem mais simples.

Para melhorar o desempenho do HD são adicionados caches de disco, tanto na forma de memória cache instalada no próprio HD, quanto usando parte da memória RAM. Para melhorar a velocidade de acesso á memória RAM, usamos pequenas quantidade de memória cache
no processador, que por trabalharem na mesma freqüência que ele, são capazes de mantê-lo ocupado enquanto recebem mais dados da memória RAM. E assim por diante.