Um resumo dos processadores e encaixes

Tudo começou com o Opteron, o primeiro processador baseado na arquitetura Hammer, destinado a servidores. Ele utilizava um controlador de memória dual-channel e oferecia suporte apenas a memórias registered, módulos especiais que incluem um pequeno buffer que estabiliza o sinal, permitindo que sejam utilizados mais módulos. Os módulos registered são mais caros e mais lentos que os módulos DDR tradicionais que utilizamos em PCs domésticos, mas eles são uma necessidade nos servidores, já que eles precisam utilizar um número muito maior de módulos de memória. Devido ao brutal número de contatos utilizados pelo controlador de memória, o soquete utilizado pelo Opteron tinha nada menos do que 940 pinos, o que na época era inédito.

A partir do momento que passou a ser capaz de produzir um volume maior de processadores, a AMD lançou os modelos destinados ao mercado doméstico, que incluem as versões iniciais do Athlon 64 e Athlon 64 FX.

O Athlon 64 FX era uma variação do Opteron, que vinha com 1 MB de cache L2 e mantinha o controlador de memória dual-channel. A grande mudança em relação ao Opteron é que ele passou a oferecer suporte a memórias DDR comuns, o que barateou muito o custo dos micros. Para diferenciar as placas para o Opteron e para o Athlon 64 FX, a AMD criou o soquete 939, que era virtualmente idêntico ao soquete 940 do Opteron. A posição de alguns dos pinos foi alterada apenas para indicar a mudança no tipo de memória suportado e impedir que o Opteron fosse usado nas placas para o Athlon 64 FX e vice-versa. Mais tarde, o soquete 939 foi usado também pelas versões iniciais do Athlon X2.

Em seguida tivemos as versões domésticas do Athlon 64, que vinham com apenas 512 KB de cache L2 e utilizavam um controlador de memória simplificado, sem suporte a dual-channel. Devido ao menor número de contatos utilizados pelo controlador de memória, eles passaram a utilizar o soquete 754.

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Athlon 64 FX (soquete 939) e Athlon 64 soquete 754 (à direita)

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Soquete 939 (à esquerda) e soquete 754

Considerando dois processadores do mesmo clock, a diferença de desempenho entre um Athlon 64 “normal” e um Athlon 64 FX não era tão grande quanto se poderia imaginar. O controlador de memória dual-channel e o maior cache ajudavam em alguns aplicativos, mas a diferença não era tão grande a ponto de justificar pagar US$ 1000 pelo processador, como chegaram a custar algumas versões do FX.

Se você se assustou com o preço, vale lembrar que as primeiras versões do Athlon 64 FX competiam com o Pentium 4 Extreme Edition; ambos eram processadores “de vitrine”, destinados ao público entusiasta e vendidos a preços exorbitantes. Mais tarde, foram lançadas versões do Athlon 64 soquete 754 com 1 MB de cache L2, que praticamente anularam as vantagens do FX, que no devido tempo acabou sendo descontinuado.

Tanto os processadores soquete 754 quanto os 939 e 940 utilizavam memórias DDR, que logo começaram a se tornar antiquadas. Em 2006 a AMD iniciou a migração para o soquete AM2 que, em conjunto com mudanças no controlador de memória dos processadores, introduziu o suporte a módulos DDR2. Apesar de também possuir 940 contatos, o soquete AM2 é incompatível com o soquete 940 utilizado pelo Opteron, além de ser incompatível com todos os processadores anteriores.

Os módulos de memória DDR2 utilizam 240 contatos, contra apenas 184 contatos dos módulos DDR. Com o controlador de memória integrado, os contatos vão diretamente para o processador, através de pinos no soquete. A AMD conseguiu fazer a migração das memórias DDR para as DDR2 sem aumentar o número de pinos do soquete remanejando uma série de contatos sem uso no processador.

Apesar do ganho de desempenho não ser tão grande quanto poderia parecer à primeira vista, as memórias DDR2 oferecem a vantagem de trabalharem utilizando uma tensão mais baixa: apenas 1.8v, contra 2.5v das memórias DDR. Isto faz com que tanto os módulos de memória quanto o próprio controlador de memória integrado ao processador consumam menos energia (e dissipem menos calor), o que ajuda na questão da refrigeração.

Embora fossem mais caras no início, as memórias DDR2 logo passaram a ser produzidas em maior quantidade e utilizando técnicas mais modernas de fabricação, o que fez com que a capacidade dos módulos aumentasse e os preços caíssem rapidamente. A AMD acertou no tempo da migração, fazendo a transição quase exatamente no momento em que as DDR2 começaram a ser vendidas mais barato que as DDR.

Com a migração, as placas soquete 754 ficaram inicialmente relegadas à posição de plataforma de baixo custo (como sempre, houve uma grande oferta de placas antigas a preços baixos) e eventualmente foram completamente substituídas. A partir da segunda metade de 2006, até mesmo os Semprons passaram a ser fabricados em versão AM2.

O AM2 trouxe também um novo suporte de retenção do cooler (a “gaiola” em volta do processador). Ele é preso à placa-mãe por quatro parafusos (em vez de apenas dois), o que tornou o mecanismo de retenção mais firme. O problema é que ele passou a usar um formato octagonal (ao invés do formato quadrado usado no soquete 754 e 939), o que quebrou a compatibilidade com parte dos coolers antigos.

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Detalhe do suporte de retenção (AM2 à direita) e um cooler AM2 boxed da AMD

Visualmente, o soquete AM2 é praticamente idêntico ao soquete 939, mudando apenas a posição de alguns dos pinos. O contato adicional pode ser visto no canto inferior direito do soquete:

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Soquete AM2, com o pino adicional em destaque

A principal desvantagem de utilizar o controlador de memória integrado é que passou a ser necessário lançar uma versão atualizada do processador e criar um novo soquete cada vez que é necessário fazer alterações no controlador de memória, ou oferecer suporte a uma nova tecnologia, como no caso das memórias DDR2.

Em 2007 foi lançado o soquete AM2+, uma versão atualizada do soquete AM2, que oferece suporte ao HyperTransport 3.0 e permite o uso de tensões separadas para os cores e o controlador de memória (split power planes), usado a partir do Phenom para reduzir o consumo elétrico. Estas são inovações técnicas, que não possuem um impacto direto sobre o desempenho. Os processadores AM2+ poderão ser usados nas placas AM2 atuais e vice-versa, mas neste caso os novos recursos permanecem desativados.

A pinagem continuou a mesma em relação ao AM2, o que permite usar processadores AM2 em placas AM2+ e vice-versa. Entretanto, o uso de placas antigas depende de um upgrade de BIOS que inclua suporte aos novos processadores.

Com a popularização das memórias DDR3, a AMD se apressou em finalizar o AM3. Ele manteve a mesma pinagem do AM2+, o que permitiu à AMD adicionar um sistema de compatibilidade de mão única nos Phenom II e Athlon II em versão AM3, que incluem um controlador de memória duplo (DDR3 e DDR2) e podem ser usados tanto em placas AM3 quanto em placas AM2+ capazes de fornecer as tensões adequadas.

Por outro lado, a migração para as memórias DDR3 quebrou a compatibilidade com os processadores AM2 e AM2+ antigos, que não podem ser usados nas novas placas. O AM3 adotou o uso de 3 pinos de controle, que impedem o encaixe os processadores incompatíveis.

Isso nos leva aos processadores dentro da linha de 64 bits da AMD, que serão o tema da próxima parte do tutorial.

Confira a quinta parte em: https://www.hardware.com.br/tutoriais/athlon64-x2-sempron/

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