Noções sobre o desenvolvimento de jogos eletrônicos - Parte IV - Bare metal e arquitetura

ARM, MIPS, x64, x86, CISC, RISC, MISC, DSP, PPC. Arquitetura de Von Neumann. Não é necessária muita pesquisa para se deparar com as várias siglas que representam essa galáxia que é a arquitetura de computadores. Antes de nos aprofundarmos nesses termos, temos que entender uma peça central em qualquer computador ou dispositivo eletrônico que processe um game: a CPU, Central Processing Unit, Unidade Central de Processamento ou ainda, processador.

A invenção do transistor, componente eletrônico revolucionário que permitiu uma ciência chamada lógica desembarcar no campo da eletrônica e assim produzir uma gama gigante de eletrônicos que vão desde controles remotos a servidores, trouxe um novo ramo para a eletrônica: a computação. A medida em que o componentes eletrônicos foram miniaturizados, mais deles puderam caber em uma área menor, ou seja, a densidade aumentou e consequentemente, equipamentos cada vez mais complexos puderam ser desenvolvidos. Tal corrente é tão presente na informática que anos mais tarde, o então presidente da Intel, Gordon Moore, desenvolveu uma teoria que ficou conhecida mais tarde como Lei de Moore, que, ao perceber a produção de processadores de sua empresa, constatou que o número de transistores de um processador dobraria dentro de um período de seis meses a um ano, sem que o tamanho do processador mudasse consideravelmente. Até hoje vemos a extensão dessa lei aplicada aos processadores atuais, ainda mais nós, brasileiros amantes da informática, que sentimos a necessidade de trocar de computador a um período de tempo muito próximo do que prega Moore.

Talvez você já tenha notado a íntima ligação entre os transistores e seus tamanhos e os processadores e suas "potências". Talvez você já tenha notado que os processadores mais avançados são os que possuem uma densidade maior de componentes dentro de si. Talvez você já tenha notado até que já ouviu falar de certas tecnologias de processadores com 65 e 45 nm. É isso mesmo. Pense no processador como uma grade de transistores (embora não seja exatamente isso, essa abstração simplifica muito o conceito principal por trás do processador). Essa grade de transistores formam a lógica do processador. Quando essa grade de transistores recebe os pulsos elétricos (que nada mais são do que os bits 0 e 1 convertidos em eletricidade), realiza um procedimento chamado processamento, que nada mais é do que esses pulsos passando por esse caminho de transistores, ou seja, os bits passando pela lógica do processador. Dependendo da instrução que esse processador esteja executando no momento, esse caminho vai ser alterado, ou mais precisamente, esses bits vão passar por transistores diferentes. Logo, quanto mais transistores, mais combinações e assim, mais complexa é a lógica do processador. Graças a miniaturização, os transistores passaram de objetos do tamanho de uma borracha escolar para algo na casa dos nanômetros, ou como supracitado, 65 e 45 nm, que são as dimensões dos transistores dentro do processador (que são medidas microscópicas), podemos por cada vez mais colocar transistores numa única peça, ou no caso, um único processador. E isso é tudo que você precisa saber sobre a parte física do processador.

Agora entremos nas vísceras lógicas da besta. Você pode perceber que eu usei (uma única vez) a palavra instrução. Instrução, no nosso contexto, é uma posição lógica do processador, afim que sucedida por outras instruções, realize uma tarefa, seja ela qualquer coisa especificada pelo programador (e que não nos importa). O que nos importa é como essa instrução é passada para o processador. É ai que entra a arquitetura. Nós já vimos como o processador é desenhado em sua parte física. Agora precisamos que a parte física se conecte com a parte virtual, digamos assim. A arquitetura faz essa conexão: no desenvolvimento do processador a empresa desenvolve uma arquitetura (ou usa uma já pronta), que é a forma como as instruções vão ser formadas e enviadas ao processador. Esse é um processo bem complexo e não vale muito a pena se estender nele. Só o que é necessário saber é que várias arquiteturas foram desenvolvidas ao longo dos anos e que cada uma propõem um uso ou aplicação. Se você pegar o filo dos computadores pessoais, notará que a grande maioria de computadores é equipada com processadores da arquitetura x86. Já no mercado embarcado, temos uma grande parcela pertencente aos processadores ARM.

Sendo os videogames mais pertencentes ao mercado embarcado do que ao mercado de computadores pessoais (até agora), é de se esperar que os consoles sejam equipados com processadores diferentes dos habituais exemplares x86. O Gamecube e o Wii, por exemplo, são equipados com processadores IBM de arquitetura PPC (PowerPC, que por muito tempo foi utilizado em computadores Macintosh, hoje já substituidos por Intel x86). O Xbox 360 é equipado pelo Microsoft XCPU, um processador produzido pela Microsoft que também utiliza a arquitetura PPC. As empresas optaram por essas arquiteturas porque além de trabalharem com um conjunto mais restrito de hardware (isto é, se concentrar menos em compatibilidade e mais em performance), essas arquiteturas permitem a produção de processadores mais baratos para o mercado destinado, ou seja, de consoles. Contudo, você deve se perguntar, com tantas vantagens na hora do desenho dos consoles, como (algumas vezes) eles ainda perdem para os computadores pessoais? Isso, meu amigo, é papo para o próximo tópico xD

A parte boa tá demorando mais pra vir do que Namekusei demorou pra explodir. Peguei tua referência ali no fim, Inf XD

Me pergunto o tamanho da tua inteligência. Eu, por ser leigo e entender apenas de gráficos X frames X poder de fogo de peças, posso estar superestimando teu conhecimento, mas não tem como não achar tudo isso que você disse incrível. Tanto essa parte técnica, que é fascinante, como o fato de você entender ela tão bem. Não apenas saber a teoria, mas transpôr-la para um texto de caráter leve e pessoal, no qual percebemos que tu fala como quem conhece, e não apenas como quem decorou a teoria.

Aliás, programação envolve matemática. Pessoas habilidosas com cálculos geralmente não conseguem se expressar direito com as palavras. Seu conhecimento mostrado no texto, e o próprio texto em si, bem como outros textos teus aqui no fórum, mostram que tu domina bem os dois. Ou seja: passe em Medicina para mim e depois me dê a vaga XD

Eu sinto a Lei de Moore nos jogos que jogamos. Só não acho necessário a dita mudança/renovação/upgrade de peças no período em que ela prevê, resolvo isso baixando as coisas do Ultra pro High, mas de fato, manter o Ultra sempre, agora falando de games, é algo atingível apenas com um equipamento que, quando comprado, já sobra poder em relação aos que apresentem o desempenho "padrão" daquele ano ou biênio. Aquela placa de vídeo melhor que a top de linha, no caso.

Nossa, valeu pelo elogio. É que isso aí é o meu trabalho e é o que me faz feliz, portanto é bem natural falar disso como um assunto cotidiano. Você tem razão quando fala das pessoas da área que não se expressam bem, por isso eu me dedico a não ser apenas mais um na vala comum. Eu sempre tento me diferenciar, não por narcisismo, mas por um traço de personalidade mesmo, que se agravou no começo da universidade, onde, apesar de eu estar entre a "elite intelectual da cidade", me via apenas rodeado de mais pessoas fabricadas, claro, salvo grandes exceções, mas que faziam apenas o que o meio determinava. Se isso é a elite, então quero me ver fora dela.

E claro, escrever aqui no fórum me ajudou bastante a melhorar a minha linguagem e simplificar as coisas de um modo que fique inteligível os textos. O problema é que o negócio vai se extendendo em várias partes e eu, na ânsia de querer explicar tudo, acabo dividindo o assunto em várias partes. Mas tudo bem, Namekusei não foi destruida em um dia, não é mesmo?

Pra quem viu os episódios em maratona pelo HD Externo, se destruiu em um dia sim