O que é arquitetura de computadores? Entenda uso do termo na informática

A arquitetura de computadores é um termo comum no universo da informática, encontrado principalmente na hora de instalar um sistema operacional. É a arquitetura que define como o hardware e o software "conversam" entre si, permitindo que programas sejam executados tal como foram programados.

As arquiteturas x86 e x64 da Intel e da AMD sempre foram as mais comuns, mas agora uma nova opção está sendo popularizada pela Apple com os processadores baseados em ARM para seus mais recentes computadores e notebooks. A seguir, entenda melhor sobre a arquitetura de computadores.

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1 de 3 Entenda a importância da arquitetura da CPU — Foto: Divulgação/Intel

Entenda a importância da arquitetura da CPU — Foto: Divulgação/Intel

O que é arquitetura de computadores?

Em termos gerais, a arquitetura de computadores define o conjunto de instruções que o computador é capaz de operar. Explicando de maneira simples, cada ação feita pelo usuário (desde ligar o PC até abrir um arquivo) resulta em uma série de dados que o processador precisa analisar continuamente. Para organizar esse fluxo de informações e fazer com que o processamento ocorra com o menor número de engasgos possível, as instruções precisam operar dentro de um sistema próprio, chamado de arquitetura.

Com isso, os programadores conseguem prever como os softwares rodarão em hardwares que compartilhem da mesma arquitetura e evitar possíveis conflitos ou bugs. Também permite que engenheiros possam melhorar os hardwares continuamente sem que isso provoque problemas de compatibilidade.

No caso de novos chips que são lançados anualmente, as particularidades são chamadas de microarquitetura, já que são mudanças feitas dentro da arquitetura principal. O mais recente processador da Intel, o Raptor Lake, é um exemplo disto.

Quais arquiteturas existem para processadores?

2 de 3 Chip M1 Ultra é baseado na arquitetura ARM — Foto: Divulgação/Apple

Chip M1 Ultra é baseado na arquitetura ARM — Foto: Divulgação/Apple

Atualmente, é possível encontrar três tipos de arquiteturas para computadores pessoais. A mais antiga é a x86, lançada em 1978 pela Intel. O nome é uma abreviação do processador 8086, que foi o primeiro criado sob essa arquitetura.

Inicialmente, o x86 conseguia processar dados de apenas 16 bits. Mas a partir de 1985, o x86 passa a se tornar o padrão na indústria para chips de 32 bits. Apesar de atualmente estar ultrapassada por conta da limitação de 4 GB de memória RAM, a arquitetura x86 ainda pode ser encontrada em alguns computadores antigos.

A arquitetura mais dominante no momento é a x64. Lançada em 1999 pela AMD, a x64 passou processar informações de até 64 bits, o dobro da x86. Isso significa que a plataforma é capaz de processar mais instruções em menor tempo, além de ter uma capacidade teórica de armazenar até 16 exabytes de memória RAM. Outra vantagem é que ela é retrocompatível com a plataforma x86.

Por fim, há ainda arquitetura ARM, presente em smartphones, tablets e nos mais recentes computadores da Apple. Lançada em 1985 pela Acorn Computers, a ARM ficou durante anos no obscurantismo até o lançamento do iPhone, em 2007. Como os chips ARM consomem menos energia e esquentam menos, a arquitetura casou perfeitamente com a proposta do smartphone. A partir de 2023, a Apple passou a utilizar a arquitetura em seus computadores pessoais, por meio dos chips M1 e M2, como uma maneira de integrar seus dispositivos.

Qual é a diferença para arquitetura das placas de vídeo?

3 de 3 Placas de vídeo, como a Nvidia GeForce 40 series, usam outro tipo de arquitetura — Foto: Divulgação/Nvidia

Placas de vídeo, como a Nvidia GeForce 40 series, usam outro tipo de arquitetura — Foto: Divulgação/Nvidia

Os processadores e as placas de vídeo trabalham em conjunto para criar as imagens que vemos nas telas dos celulares e dos computadores. Ambos, porém, operam de maneiras distintas. No caso da CPU, seus poucos núcleos são capazes de fazer cálculos complexos e elaborados. Já a GPU conta com milhares de núcleos que realizam apenas operações básicas repetitivas, porém em larga escala.

Por isso, as placas de vídeo utilizam uma outra arquitetura, chamada de Single Instruction Multiple Data (SIMD). Ela processa apenas uma instrução por vez, mas os dados são processados de forma paralela pelos núcleos. Praticamente todas as placas de vídeo modernas utilizam esse sistema.

Assim como no caso dos processadores, as fabricantes de placas de vídeo também batizam suas microarquiteturas para marcar as diferentes gerações de produtos. No caso da Nvidia, sua mais recente é a Lovelace, enquanto na AMD é a RDNA 3. Da mesma forma que nas CPUs, estas mudanças representam aprimoramento de funções e inclusão de novas instruções, como a adição de núcleos de Ray Tracing e de inteligência artificial.

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