Um especialista explica: é aqui que o chip Apple M1 pode ser o início de algo grande

O Apple M1 criou um chip integrado com a CPU, GPU e RAM, tudo em um com uma pequena pegada usando fabricação de 5 nanômetros. Essa integração em um espaço menor torna-o o chip mais eficiente disponível para os consumidores até o momento.

O ícone do chip de computador Apple M1 durante o lançamento de um produto virtual em Tiskilwa, Illinois, EUA, na terça-feira, 10 de novembro de 2020. (Bloomberg Photo: Daniel Acker)

Este mês viu outra revolução na computação. Desta vez, a Apple fez isso sem seu contador de histórias, Steve Jobs, e talvez seja por isso que Apple Silicon M1 não chamou tanta atenção quanto alguns avanços anteriores da Apple. Por isso é importante entender o significado deste novo processador de Cupertino.

Uma CPU ou chip de microprocessador é o cérebro de qualquer computador. Intel é a marca de CPU mais popular hoje, embora a CPU moderna - uma combinação de hardware e software - tenha sido introduzida pela IBM em 1964 como System / 360. A introdução de instruções de software por meio do Complex Instruction Set Computer (CISC) que reside dentro do processador foi o grande avanço então. Naqueles primeiros dias, havia apenas os japoneses que tinham tecnologia semelhante. Em 1968, o engenheiro japonês Masatoshi Shima da Busicom começou a projetar uma CPU que foi adquirida pela Intel. As duas empresas lançaram em conjunto a primeira CPU Intel de 4 bits baseada em CISC em 1970, quase seis anos depois da IBM.

Isso desencadeou uma corrida na indústria para criar uma nova e poderosa CPU cerebral. IBM, Intel, Motorola, NEC, Zilog, Toshiba, Fujitsu e alguns outros entraram nessa corrida, que se limitou principalmente a americanos e japoneses. Os japoneses eram bons com hardware eletrônico e capacidade de manufatura, enquanto os americanos tinham como vantagem software e fácil acesso ao capital.

Havia uma corrida paralela acontecendo na tecnologia RAM, o segundo componente mais importante de um computador. Mas não tinha nenhum componente de software e a vantagem acabou indo para os japoneses e coreanos.

O CISC foi adotado e desenvolvido pela Intel e formou a base de sua arquitetura X86, também usada pela AMD. Em 1984, com base no trabalho da IBM, Stanford introduziu uma nova arquitetura mais eficiente Reduced Instruction Set Computer (RISC). Em 1985, ARM (Acorn RISC Machine, posteriormente alterado para Advanced Risc Machine), uma arquitetura baseada em RISC muito significativa do futuro foi introduzida pela Acorn Computers Ltd. com sede no Reino Unido

O especialista

Nikhil Bhaskaran é o fundador da startup Shunya OS, um sistema operacional de IA integrado para a próxima geração de dispositivos a ser lançada em 2021. Ele é reconhecido entre 40 inovadores globais pela ARM.

ARM é importante por duas razões. Primeiro, ele não fez CPUs, apenas escreveu o software para CPU e o licenciou. Portanto, qualquer empresa poderia fazer CPUs usando seu software. Em segundo lugar, consumia muito pouca energia em comparação aos sistemas baseados na Intel e CISC.

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O chip Apple M1 foi lançado durante o lançamento de um produto virtual em 10 de novembro.

Mas esses foram os dias de glória do Vale do Silício, quando o dinheiro e o poder do software dos Estados Unidos impulsionaram a indústria de computadores. Enquanto a Microsoft e a Intel impulsionavam a revolução do PC, eles realmente não se importavam com as pegadas de carbono ou eficiência energética. Então, tudo se resumia a colocar mais transistores na CPU e reduzir seu tamanho para obter mais velocidade em tamanhos menores. A Microsoft e a Intel venceram a corrida do PC com facilidade. Até a Apple experimentou brevemente o ARM, mas falhou e a arquitetura ARM e RISC acabou ficando em segundo plano.

Mas os tempos mudam, as situações mudam. Steve Jobs entrou nos anais da história quando apresentou um pequeno computador portátil com telefone, o iPhone, que virou tudo de cabeça para baixo. De repente, a eficiência energética e a vida útil da bateria dos dispositivos tornaram-se essenciais e isso fez a Apple escolher o ARM. Os smartphones têm a mesma arquitetura de um computador - uma importante CPU com RAM, GPU e armazenamento mantidos juntos por um sistema operacional.

A era dos smartphones desencadeou uma nova corrida de CPU com todos, da Apple à Qualcomm, Samsung, Huawei e Hitachi, licenciando o núcleo ARM para fazer suas próprias CPUs para smartphones. Conforme o segmento de smartphones cresceu, o ARM introduziu mais recursos, tornando-o uma arquitetura muito poderosa, mas com eficiência energética. Houve corridas paralelas ao mesmo tempo para criar sistemas operacionais e aplicativos que sincronizassem com esses dispositivos.

O M1 tem quatro núcleos de alta eficiência e dois núcleos de alto desempenho. (Crédito da imagem: Apple)

Então, como o Apple M1 é revolucionário? M1 é o resultado de uma interrupção reversa com o que funcionou em smartphones sendo levado para a indústria de PC. M1 usa ARM e, finalmente, traz eficiência de energia para o domínio do PC, o que estava muito atrasado. Mas e quanto ao desempenho? Os PCs precisam fazer muito mais simultaneamente em comparação com os smartphones. O desempenho do sistema de um PC não depende apenas da CPU e os dados precisam ser trocados no sistema entre a CPU, GPU e RAM. Tudo isso precisa ser otimizado para o desempenho geral ideal do sistema. O M1 criou um chip integrado com a CPU, GPU e RAM, tudo reunido em um com uma pegada minúscula usando fabricação de 5 nanômetros. Essa integração em um espaço menor torna-o o chip mais eficiente disponível para os consumidores até o momento. Pelo contrário, a Intel ainda está em um tamanho maior de 14 nm para o mesmo. Express Explained está agora no Telegram

Existe mais para o M1?

Esses sistemas também terão Inteligência Artificial (IA) incorporada. A IA imita e cria redes neurais semelhantes ao cérebro humano nesses chips. Isso é o que a Apple chama de processadores biônicos ou unidades de processamento neural (NPU) em termos mais técnicos. O NPU do M1 o torna totalmente pronto para o futuro, ao mesmo tempo que compacta todo o sistema em um único chip. É a primeira vez na história dos computadores que um processador mainstream tem um sistema completo em um único chip mais NPU para IA.

Essa é a tendência do futuro? Será que mais e mais chips serão integrados e eficientes em termos de energia? A transformação digital com IA também será impulsionada pelo marketing de grandes empresas em busca de velocidade. Será que a eficiência energética e a pegada de carbono mais uma vez ficarão em segundo plano? Para obter as respostas, teremos que esperar para ver.

Pela primeira vez, a Apple está usando um processador equipado com ARM para alimentar seus Macs mais populares: um MacBook Air, um MacBook Pro de 13 polegadas e um Mac Mini

Desta vez, porém, a corrida é entre a América e a China. Empresas chinesas como Huawei, Bitmain e Phytium têm seus próprios chips integrados baseados em ARM. Os chineses apostam na eficiência a um preço mais baixo, enquanto as empresas americanas usam seu poder de marketing para nos hipnotizar com as possibilidades mais recentes.

Onde fica a Índia em tudo isso?

A Índia tem Shakti. Projetado pelo IIT Madras, é um chip somente CPU usando RISC V, que não é o mesmo RISC usado pela ARM. Enquanto o Apple M1 está em 5 nm, Intel em 14 nm, o Shakti está em 22 nm. Portanto, a Índia ainda tem um longo caminho a percorrer e pode ser melhor para o país se concentrar em software e liderar a corrida que também é disputada no mercado de hardware.

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