O que é uma CPU Embedded?

O seu PC consegue lidar com uma enorme quantidade de tarefas diferentes ao mesmo tempo graças ao processador. Por outro lado, uma CPU embedded é limitada para repetir uma determinada tarefa sem parar, com confiabilidade, segurança e eficiência. Mas quais são suas vantagens e desvantagens, e onde elas são usadas? Vamos descobrir.

• O que é CPU?
• O que é CPU e GPU? Qual a diferença entre elas?

Esses processadores equipam sistemas embarcados, ou também chamados de sistemas em um chip (SoC). Eles são voltados para usos diversos, como maquinários industriais, equipamentos médicos, sistemas de navegação, e a lista continua. 

O que é uma CPU embedded?

Como dito acima, uma CPU embedded é voltada para tarefas específicas. De acordo com o uso designado daquele determinado sistema, ela receberá otimizações específicas para a execução daquela tarefa da melhor forma possível. Esse sistema embarcado também oferece a melhor eficiência energética comparado com uma CPU tradicional.

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Isso acontece por conta do processamento dedicado desse sistema, já que ele foi projetado para somente um tipo de workload. É como chamar um dermatologista para cuidar de pele, já que essa é a especialidade dele e o trabalho será feito de melhor forma possível e com máxima eficiência. Em poucas palavras, uma CPU embedded é a combinação de hardware e software para uso específico.

CPU embedded vs. CPU comum: qual é a diferença?

Os sistemas embarcados são consideravelmente menores do que os PCs tradicionais e contam com muito menos componentes. Além disso, não é possível fazer upgrades em memória ou até trocar o processador, já que eles não dispõem de slots e tudo é soldado na placa principal. Diferente de um desktop, em que é possível trocar literalmente qualquer peça.

Existem diferentes níveis de CPUs embedded, desde os mais simples e limitados voltados para dispositivos bem pequenos, como os vestíveis, até aqueles bem robustos, com especificações tão boas quanto os processadores para desktop. Pegamos a Intel como exemplo e você pode conferir no comparativo abaixo, com o modelo embedded oferecendo mais threads eficientes, reforçando esse que é um dos pontos fortes desse tipo de tecnologia.

Microcontroladores, SoCs e FPGAs: entendendo o ecossistema

Dentro desse universo de hardware pequeno otimizado para uso específico, temos ainda microcontroladores, SoCs e FPGAs, cada um com suas peculiaridades:

• Microcontrolador: um circuito integrado que é equipado com uma quantidade limitada de núcleos de processador, memória e interface I/O programável. Esses pequenos chips são menos complexos que as outras categorias e podem ser encontrados em TVs e smartwatches, por exemplo.
• SoC: como seu nome sugere, o sistema em um chip conta com diferentes componentes de um PC, todos redimensionados para caber em uma pequena peça. Por isso, um SoC conta com CPU, GPU, armazenamento, memória e interface de entrada e saída. Seu maior uso é em smartphones.
• FPGA: também composto de circuito integrado, mas que oferece possibilidade de customização após sair da fábrica. Isso acontece porque é possível configurá-lo de acordo com a necessidade do cliente. Por isso, o FPGA oferece maior flexibilização de design.

Vantagens e desvantagens das CPUs embedded

Não resta dúvida de que a maior vantagem de uma CPU embedded é a sua especialidade quando falamos de workloads. Por conta de programações e otimizações específicas, aquele sistema embarcado vai entregar o melhor resultado possível naquela determinada tarefa.

Por conta dessas otimizações, um sistema desse tipo é mais confiável para o processamento de algo específico. Esse fator o torna mais seguro e imune às inconsistências enquanto trabalha, algo essencial para o meio corporativo.

Além disso, por ser um sistema consideravelmente mais simples que um PC inteiro, um SoC consegue ser mais eficiente, consumindo menos energia, enquanto desempenho sua única tarefa.

Por outro lado, uma CPU embedded é extremamente limitada para aquela tarefa pelo qual foi projetada. Ou seja, não tem como um sistema embarcado ser multitarefa, processando workloads diferentes de sua programação.

Outro ponto negativo de um sistema em um chip é a impossibilidade de upgrade de hardware. Caso o desempenho não seja mais do agrado do usuário, é preciso adquirir outro com especificações mais fortes, mais ou menos como acontece em notebooks em que só é possível trocar a unidade de armazenamento.

Aplicações das CPU embedded: onde elas estão?

É possível encontrar as CPUs embedded desde grandes máquinas em indústrias, até os pequenos vestíveis por conta do avanço da tecnologia, com o processo de litografia diminuindo cada vez mais e mais transistores presentes nos chips. Eles podem ser encontrados nos seguintes segmentos:

• Automotivo: com a modernização dos carros hoje em dia, é possível ver cada vez mais tecnologia neles. Por isso, a central multimidia, onde é possível acessar o mapa, escutar músicas e mais, conta com um sistema embarcado especializado nesse tipo de tarefa. Ou mesmo no gerenciamento dos motores de um carro, algo muito complexo, mas que precisa de uma CPU embedded para funcionar.
• Casa/IoT: existem diferentes SoCs em nossos lares atualmente. Eles estão nas geladeiras mais modernas, controlando a temperatura de forma mais eficiente; nas TVs processando toda a demanda de imagem; lava-louças, fornecendo a capacidade de quando parar de executar sua tarefa; em sua Amazon Alexa, seja dos mais simples sem tela ou nos modelos mais avançados que são praticamente uma televisão.
• Vestível: sistemas embarcados são encontrados em espaços muito pequenos também, já que essa é uma de suas vantagens. Smartwatches, bands ou aqueles vestíveis voltados para prática esportiva, todos são equipados com uma CPU embedded.
• Médico: com a necessidade de exames cada vez mais complexos, as máquinas usadas por médicos e hospitais contam com sistemas embarcados. Alguns deles são mais complexos por oferecem hardware extra, como uma VPU para gerar resultados por imagem mais completos, por exemplo.

Conclusão

Pode parecer algo atual, mas as CPUs embedded, SoCs ou sistemas embarcados já estão em nosso meio há algumas décadas. Antes do boom digital do fim dos anos 1990 e começo dos anos 2000, as pessoas faziam cálculos em calculadoras e lá estava esse tipo de hardware.

Com a nossa necessidade tecnológica cada vez maior, precisando de computação desde um smartband até o painel de um Airbus A380, maior avião de passageiros do mundo, continuaremos necessitando de hardware como CPU embedded como nunca antes.

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