Velocidade do Processador - Overclocking

A velocidade do relógio de sistema de um computador é medida como frequência ou número de ciclos por segundo. Um oscilador de quartzo controla a velocidade de relógio. Quando uma tensão é aplicada ao quartzo, ele vibra a uma determinada frequência. A oscilação emana do cristal na forma de corrente alterna na proporção da harmónica do cristal - esta corrente alterna é o sinal do relógio.

Um computador trabalha a milhões destes ciclos por segundo, pelo que a sua velocidade é medida em megahertz (MHz), isto tenho em linha de conta que um hertz é igual a um ciclo por segundo.

A denominação Hertz foi dada em homenagem ao fisico alemão Heinrich Rudolph Hertz. Em 1885, ele provou, através da experimentação, a teoria electromagnética, que diz que a luz é uma forma de radiação electromagnética e propaga-se através de ondas.

Quando vemos um processador 600 MHz, sabemos que a frequência do relógio é de 600 MHz, pelo que temos na placa principal um pequeno oscilador de quartzo que oscila continuamente a um determinado

número de impulsos por segundo. A cada impulso algo acontece no processador. Assim, quantos mais impulsos por segundo, maior número de dados são processados por segundo.

Os primeiros processadores trabalhavam a 4,77 MHz e, subsequentemente, foram aumentando para 8 MHZ, 16MHz, 25 MHz, 50 MHz, 66 MHz, 90 MHz, 133 MHz e 200 MHz, até ás velocidades que hoje conhecemos e que se aproxima cada vez mais dos 2000 MHz.

Para atingir estes valores de velocidade de processamento, os fabricantes tiveram de utilizar uma técnica de multiplicação de frequência, a qual vamos ver seguidamente.

O grande problema das altas-frequências de relógio é conseguirmos assegurar que todos os outros componentes electrónicos trabalhem de acordo com o processador. É relativamente simples fazer com que os dados se movam a grandes velocidades dentro do integrado do CPU. Mas quando essa operação se passa cá fora, isto é, nos circuitos de apoio, aí não pode correr tão bem. Os outros componentes têm de ser capazes de dar resposta ás exigências de velocidade do processador. Quando a frequência atinge valores muito elevados, as pistas do circuito impresso começam a actuar como antenas de radiofrequência, dando-se o aparecimento de várias formas de ruído. Resumindo, torna-se extremamente caro e difícil construir todo o hardware de modo a trabalhar á mesma velocidade do processador.

A solução para o problema é dividir a frequência do relógio por dois:

• Uma frequência interna, alta, que controla o funcionamento do CPU.
• Uma frequência externa, baixa, que controla o barramento do sistema. É aqui que o CPU troca os dados com os dispositivos de I/O.

O primeiro processador a  utilizar esta técnica foi o 486DX2 25/50 MHz da Intel, o que proporcionou a possibilidade de se adquirir por um baixo preço um processador que nos dava 90% da performance do 486DX 50. O DX50 trabalhava a 50 MHz, tanto internamente como externamente. O DX2 trabalha a 25 MHz externamente, isto é, no barramento do sistema. Isto permitiu a construção de placas de baixo custo e a utilização de memória RAM também mais barata.


Esta duplicação da velocidade do relógio ocorre no interior do processador. Se o cristal da placa principal oscilar a 25 MHz, o processador receberá um impulso a cada 40 nanossegundos. No interior do processador esta frequência é dobrada para 50 MHz. Agora, no interior do processador, o relógio dá um impulso a cada 20 nanossegundos. Esta frequência controla todas as transacções internas, incluindo, entre outras, a unidade de vírgula flutuante, a unidade aritmética e lógica e os registos internos. A única área que continua a funcionar a 25 MHz é a das transferências externas de dados, ou seja, a comunicação com a RAM, a BIOS e os I/O.

O problema da velocidade também é crucial para a memória RAM. As SIMM FPM ou EDO trabalham a 66 MHz; quanto muito, poderão chegar aos 75 MHz, porque os processadores Pentium necessitam de factores multiplicativos internos que vão de 2 até 5.

Com a introdução, em 1998, da RAM PC100 a trabalhar a 100 MHz, juntamente com novos chipsets e placas principais, passou-se a usar factores de 3.5, 4 e 4.5, o que permitiu ter CPU a 350 MHz, 400MHz e 450MHz. Mas com Pentium II, Celeron e Pentium III passamos a operar com factores superiores a 12, o que, associado a RAM PC133, nos permitem atingir os 1700 MHz.