Transistores e Decodificadores

Diferente de muitas empresas de computador, a ARM não fabrica qualquer microprocessador. Em vez disso,

ela cria projetos e ferramentas e bibliotecas para o desenvolvedor baseadas em ARM, licenciando-as para proje-

tistas de sistemas e fabricantes de chips. Por exemplo, a CPU usada no computador tablet Samsung Galaxy Tab

baseado no Android é um processador baseado no ARM. O Galaxy Tab contém o processador de sistema-em-um-

-chip Tegra 2, que inclui dois processadores ARM Cortex-A9 e uma unidade de processamento gráfico Nvidia36

Organização estruturada de computadores

GeForce. Os núcleos do Tegra 2 foram projetados pela ARM, integrados a um projeto de sistema-em-um-chip

pela Nvidia e fabricados pela Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC). Essa é uma colaboração

impressionante por empresas em diferentes países, na qual todas elas agregaram valor ao projeto final.

A Figura 1.14 mostra uma foto do substrato do sistema-em-um-chip Tegra 2 da Nvidia. O projeto contém

três processadores ARM: dois núcleos ARM Cortex-A9 de 1,2 GHz mais um núcleo ARM7. Os núcleos Cortex-A9

são núcleos fora de ordem de emissão dual e uma cache L2 de 1 MB, com suporte para multiprocessamento de

memória compartilhada. (Todos esses termos serão explicados em outros capítulos. Por enquanto, basta saber

que esses recursos tornam o projeto muito veloz!) O núcleo ARM7 é um núcleo ARM mais antigo e menor,

usado para configuração do sistema e gerenciamento de energia. O núcleo gráfico é um projeto com uma unidade

de processamento gráfico (GPU) GeForce de 333 MHz, otimizado para operação com baixa potência. Também

incluídos no Tegra 2 estão um codificador/decodificador de vídeo, um processador de áudio e uma interface de

saída de vídeo HDMI.

Figura 1.14

O sistema Nvidia Tegra 2 em um chip. Direitos de reprodução da Nvidia Corporation, 2011, reprodução permitida.

Processador

de codificação

de vídeo

Processador

de sinal de

imagem

Processador de

decodificação

de vídeo

Cache

CPU

A7

CPU

Cortex A9

CPU

Cortex A9

Processador

de áudio

E/S

Vídeo

dual

HDMI

Processador

gráfico

NAND

USB

A arquitetura ARM teve grande sucesso nos mercados de dispositivos de baixa potência, móveis e embutidos.

Em janeiro de 2011, a ARM anunciou que tinha vendido 15 bilhões de processadores desde o seu lançamento, e

indicou que as vendas estavam continuando a crescer. Embora apropriada para mercados de classe mais baixa,

a arquitetura ARM tem a capacidade de computação para funcionar em qualquer mercado, e existem indícios de

que poderá estar expandindo seus horizontes. Por exemplo, em outubro de 2011, foi anunciado um ARM de 64

bits. Também em janeiro de 2011, a Nvidia anunciou o “Projeto Denver”, um sistema-em-um-chip baseado em

ARM, sendo desenvolvido para o mercado de servidores e outros. O projeto irá incorporar vários processadores

ARM de 64 bits e mais uma GPU de uso geral (GPGPU). Os aspectos de baixa potência do projeto ajudarão a

reduzir os requisitos de resfriamento de server farms e data centers.Capítulo 1

1.4.3

Introdução

37

Introdução à arquitetura AVR

Nosso terceiro exemplo é muito diferente do primeiro (a arquitetura x86, usada em computadores pessoais

e servidores) e do segundo (a arquitetura ARM, usada em PDAs e smartphones). É a arquitetura AVR, usada

em sistemas embutidos de muito baixo nível. A história do AVR começa em 1996, no Norwegian Institute of

Technology, onde os estudantes Alf-Egil Bogen e Vegard Wollan projetaram uma CPU RISC de 8 bits chamada

AVR. Esse nome supostamente significa “(A)lf and (V)egard’s (R)ISC processor” (processador RISC de Alf e

Vegard). Logo depois que o projeto foi concluído, a Atmel o comprou e lançou a Atmel Norway, onde os dois

arquitetos continuaram a refinar o projeto do processador AVR. A Atmel lançou seu primeiro microcontrolador

AVR, o AT90S1200, em 1997. Para facilitar sua adoção pelos projetistas de sistemas, eles executaram a pinagem

para que fosse idêntica à do Intel 8051, que era um dos microcontroladores mais populares da época. Hoje, há

muito interesse na arquitetura AVR porque ela está no centro da plataforma muito popular de controle embutido

Arduino, de fonte aberta.

A arquitetura AVR é realizada em três classes de microcontroladores, listados na Figura 1.15. A classe mais

baixa,