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Microprocessadores Embutidos

Você não pode vê-los, mas eles estão em toda parte, exercendo cada vez mais influência em nossas vidas, às vezes significando a diferença entre a vida e a morte. Estamos falando de microprocessadores embutidos: os chips ocultos que controlam tudo, desde telefones celulares e fornos de micro-ondas a jatos jumbo e freios antibloqueio.

Processadores para PCs, estações de trabalho e servidores recebem toda a atenção, mas os microprocessadores integrados fazem o mundo girar.



Onde estão as vendas



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Em termos de vendas unitárias, processadores para PC como a série Pentium da Intel Corp. Athlon da Advanced Micro Devices Inc., sediada em Sunnyvale, Califórnia; e o PowerPC da Motorola Inc., da IBM e Schaumburg, Illinois, responde por apenas 6% do mercado mundial, de acordo com relatórios auditados no livro azul do World Semiconductor Trade Statistics. Os 94% restantes - 5 bilhões de chips - consistem em microprocessadores embutidos.

Essa estatística surpreendente é mais compreensível quando você percebe o quão difundidos os microprocessadores se tornaram. Estima-se que o lar médio dos EUA tenha cerca de 60 microprocessadores embutidos.



Alguns microprocessadores embarcados são produtos usados ​​no mercado de desktops - chips obsoletos para os PCs de hoje, mas perfeitamente adequados para tarefas menos exigentes. Os processadores Z80 e 6502 que alimentavam os primeiros PCs, como TRS-80, Apple II e Commodore 64, ainda vendem muito. Na verdade, os processadores de 8 bits superam os processadores de 32 e 64 bits mais recentes por uma margem de 10 para 1. Mesmo os processadores de 4 bits mais fracos vendem muito mais que os de 32 bits, como o Pentium. Os microprocessadores antigos raramente morrem e quase nunca desaparecem - eles apenas se incorporam.

Como resultado, o mercado de microprocessadores incorporados é incomumente amplo. Em qualquer momento no mercado de PCs, os microprocessadores abrangem uma faixa de desempenho de apenas 3 a 1 - os chips mais rápidos atualmente funcionam a 1 GHz (1.000 MHz), enquanto os chips mais lentos comumente disponíveis são cerca de 333 MHz. Em contraste, a faixa de desempenho apenas para microprocessadores incorporados de 32 bits é de 500 para 1. Se você considerar os processadores de 4 e 8 bits, a faixa de desempenho é de milhares para um.

Apesar de ter milhares de chips prontos para escolher, muitos designers de produtos precisam de algo único. Assim, eles criam seus próprios chips embutidos, chamados de circuitos integrados de aplicativos específicos.



Um designer começa licenciando um núcleo de microprocessador embutido de uma empresa como a ARM Holdings PLC, com sede no Reino Unido, ou a Mips Technologies Inc., com sede em Mountain View, Califórnia, e então adiciona recursos específicos ao seu aplicativo. Para um processador de câmera digital, ele pode adicionar um controlador para o chip de dispositivo acoplado por carga; para um processador de dispositivo habilitado para Internet, ele pode adicionar uma interface Ethernet.

O designer leva o projeto para uma fundição - uma empresa que possui 'fabs' (fábricas de chips) e vende parte de sua capacidade de fabricação para outras empresas. As fábricas populares são United Microelectronics Corp. e TSMC em Taiwan e IBM Microelectronics nos EUA.

Núcleos de processador personalizáveis

Mesmo essa flexibilidade não é suficiente para alguns designers. Eles podem ir para empresas como ARC Cores Ltd., com sede no Reino Unido, e Tensilica Inc., com sede em Santa Clara, Califórnia, que licenciam núcleos de microprocessadores integrados que são altamente personalizáveis. Com esses núcleos, é possível criar novas instruções no nível da máquina para fins especiais.

Para um processador de câmera digital, uma instrução que acelera a compactação da imagem JPEG é valiosa. Para um reprodutor de música MP3, uma instrução que acelera a descompressão de áudio é igualmente útil. Os projetos personalizados vão para as fundições para a fabricação.

Os sistemas operacionais populares para PC, como Windows, Mac OS e Linux, são praticamente inexistentes no mercado embarcado, embora o Windows CE seja executado em alguns computadores portáteis e o Linux esteja fazendo incursões. Os sistemas operacionais embarcados populares são OS-9 (sem relação com OS / 2), pSOS, VelOSity, QNX, VxWorks e VRTX.

Eles também são chamados de sistemas operacionais em tempo real, porque permitem que um processador responda em um microssegundo a eventos críticos - como um motorista pisando no pedal do freio. Apesar da grande variedade de sistemas operacionais disponíveis, cerca de metade de todos os projetistas de microprocessadores integrados escrevem seus próprios sistemas operacionais.

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À medida que esses processadores continuam a se tornar menores, mais baratos e mais poderosos, eles encontrarão seu caminho para cada vez mais dispositivos e produtos. Já estão em cartões comemorativos e em tênis de corrida que medem sua quilometragem. Eventualmente, eles serão quase tão comuns quanto os átomos - e quase tão pequenos, graças à nanotecnologia.

Halfhill é editor técnico da ARC Cores, que projeta e licencia núcleos de microprocessadores integrados.