Turing Complete, Emuladores e o Chip ARM M1

o Olá pessoal Fabio Akita eu fiquei contente que vocês gostaram do episódio que eu contei um pouco mais sobre a máquina de turing Ea arquitetura de von Neumann aquele Episódio tinha ficado grande eu tive que cortar um trecho enorme para não perder a linha de raciocínio do que eu queria contar o trecho era tão grande na real que era praticamente outra Episódio Pois é no processo de escrever os textos e os motivos de porque eu não faço muita Live é que eu faço muita tangente E aí o assunto Fica mais complicado do que devia mesmo

cortando eu ainda faço tangente Eu ainda tô praticando cortar coisas mas Vira e Mexe acontece de eu escrever 30 páginas e cortar 10 fora como é o caso do material de hoje Então a primeira metade do vídeo de hoje vai ser tipo a edição estendida director's Cut continuando o vídeo anterior mas a segunda metade eu vou começar a falar sobre emuladores e até dar uma palhinha do que eu acho dos novos chips é Premium no contexto de emulação e arquitetura mas isso vai ser introdução também o próximo episódio onde vou e no meu lado geek

e falar de videogames em e eu nasci no fim dos anos 70 Revolução dos microcomputadores nasceu praticamente junto comigo por exemplo a tarde foi fundada em 1972 a Microsoft em 75 a Apple em 76 e no mesmo ano que eu nasci também nascia o computador Pet o antecessor da minha Comodoro que serve 82 o padrão msx nasceu em 83 o Sinclair ZX Spectrum nas em 82 e no Brasil ele foi clonado pela microdigital e virou venerado o tk90x eu queria ter quando criança mas não pude no caso do tk90x ele usar o processador sai logs

e 80 o mesmo também usado um Sega Master System que fez muito sucesso no Brasil fabricado pela Tec Toy e que existe até hoje outros modelos de micos como é por dois o commodore 64 ou mesmo o Atari 2600 usavam o monstro 6502 ou sua evolução o 65 c02 que eu introduzir um episódio do Guia Mais Hardcore de introdução à computação esse mesmo processador e que Pavão nintendinho original de o e mesmo Super Nintendo uso processador da família 65 816 que é baseado na arquitetura instruções do 6502 Meio como um Intel Core i5 de hoje

é uma evolução dos pentes onde antigamente e ainda são compatíveis recomendo que assistam meu Episódio também de aprendendo sobre computadores com Super Mario para entender um pouco de como as instruções do 6502 funcionam na prática essa conversa toda foi só para voltar no conceito de máquinas universais ou UTI para recapitular uma máquina de turing a abstração é basicamente uma máquina com leitor que consegue um bit de cada vez de uma fita infinita consegue mover essa fita para esquerda ou para a direita e além de lei consegue mudar o valor de um bit de cada vez

mesma coisa o console de um nintendinho onde é possível representar tudo que compõem o console como um número descritivo porque ele é uma máquina de turing um cartucho é um conjunto de chips de ROM dentro dessa ROM Tá gravado o programa do jogo e os dados em quais imagens e áudio que compõem o jogo mas é basicamente tudo uma sequência de bits poderemos escrever os bichos todos numa fita e de fato antigamente a gente gravar programas em jogos em fitas cassete quem é dos anos 80 deve se lembrar ela lento pra mais Disk drives ainda

eram muito mais caros mesmo um disco que tem um HD mecânico um cd-rom é uma fita de discos em círculos na mídia o cartucho é como se fosse a tal fita na máquina de tu ne mais do que isso sem pensar que existem todos esses elementos separados do ponto de vista da fita ou sequência de bits são zeros e uns um atrás do outro se não ficou claro vamos pegar um trecho de a sangue que eu mostrei no Episódio do dia de introdução à computação instruções do 6502 lá pelo minuto 49 do vídeo eu mostro

uma sequência de instruções l d a f f s t a 6002 Vamos considerar que o programa são só essas duas linhas em hexadecimal subiria a 9 ff8 b0260 em binário isso virar o número usam aqui do lado se jogar na calculadora e convertemos para decimal essas duas linhas de código pode ser apresentados pelo número 365.000 Entra lá que você pode ver aqui do lado entendeu o programa é esse número zero sem uns um atrás do outro é basicamente um número usam em binário no caso do Cartucho do Super Mario sem nenhum número usam de

mais de 320 mil dígitos binários ubbe para ser mais exato são 40kg x 1024 para termos em baixo e vezes oito para temos em bits Jack 8 bits tem um byte todo o programa não importa o comprimento é um número usam todo o programa que você já escreveu um vai escrever pode ser representado por um único número gigante não só o cartucho pode ser representado por um número mais o funcionamento do nintendinho inteiro também pode ser representado por um número usam uma máquina universal de Tuner pode pegar o tal número descritivo de uma máquina de

Tuner como tal número são que representam não entendi o Inter a simular o resultado dessa simulação vai ser exatamente a mesma da máquina de turing correspondente o console de verdade então uma característica importante de uma UTI é só a capacidade de simular qualquer outra máquina de turing Resumindo uma máquina de turing o máquina de computar é um modelo abstrato capaz de ter um número finito de configurações ou estados ele é alimentado com uma fita infinita de Bis e a cada momento a máquina tá escaneando somente um símbolo dessa fita de cada vez e é automática

porque a cada momento o estado da máquina é determinado pelo símbolo um bit que ele tá lendo naquele instante e a grosso modo pensa em uma máquina de turing como uma função ou método de qualquer linguagem de programação moderna o tal número descritivo representa o corpo dessa função o binário do programa esse número descritivo ou programa manipula números computáveis que na prática é quase todo o número que você consegue pensar e usa o que tu me chamou de não computáveis E curiosidade ao contrário dos números nem toda função é computável existe muito mais funções não

computáveis do que computáveis na real portanto uma máquina de turing não consegue computar qualquer coisa existem funções que ela não tem capacidade de resolver Isso é um conceito importante porque a intenção popular é que dá no tempo suficiente para evolução de chips e processadores qualquer problema deveria ser possível de resolver com o computador porém Vale saber que existem problemas que um computador de trem nunca vai resolver e um exemplo disso é o Health problems' e como é muita tangente para hoje eu recomendo assistir a explicação do Tons corte aqui é outro canal que eu sigo

faz anos apenas lembre disso existem problemas que são impossíveis resolver com o computador e não um computador quântico ainda é uma máquina universal de túnel daqui algumas décadas tem a possibilidade de ser ridiculamente mais rápido que hoje sem dúvida mas não vai ter mais capacidade de resolver problemas que já não se resolve hoje a forma uma universo outono imagine é uma máquina que pode pegar o número descritivo de alguma máquina de turing e simular ela perfeitamente então para resolver problemas de computação você pode escolher uma máquina de turing adequada para um problema específico já que

cada máquina só consegue executar uma tarefa lembre-se que antes disso uma máquina mecânica da construída para resolver só um tipo de problema agora você pode pegar uma máquina Universal carregar o número descritivo ou programa que o tal número são que eu expliquei antes e simular diversas máquinas de Tuner Esse é o conceito moderno de programação e computadores derivado dos papers de Alan turing na prática computadores reais não são máquinas de túneis nem máquinas universais pelo simples fato que elas têm limites e a definição matemática tem o ideal de memória infinita mais para todos os efeitos

e propósitos da revolução de aula Anthony foi conseguir definir a ideia de conceito de uma máquina de uso geral em vez de uma máquina especializada como calculadora é uma máquina de turing seria o que chamamos de programa o tal número descritivo seria a implementação desse programa e uma máquina Universal é o computador para presente dito que consegue rodar diversos programas alguém me perguntou uma vez se uma calculadora ou água que não poderiam ser computadores já que computa o número sim é uma pergunta válida Tecnicamente uma calculadora e um computador intuitivamente são máquinas de calcular e

quando eu falo calculadora eu não tô falando de coisas como a ti-83 que todo engenheiro que se preze conhece usa uma ti-83 é definitivamente um computador inteiro e carrega programas de calcular e portar gráficos e por isso consegue até rodado nele eu tô falando daquelas calculadoras velhas que se tinha nas mesas antigamente na minha definição informal e não rigorosa eu costumo pensar no computador como uma máquina que consegue simular qualquer outro computador mesmo que bem mais lento performance não definem um computador suas É sim em uma linguagem turing-complete para mim é uma linguagem que consegue

programar a simulação de outro computador se uma determinada máquina consegue rodar um emulador para mim é uma máquina Universal esse a linguagem de programação é capaz de escrever um emulador para mim a leitura em conflit é uma definição parcial mas eu gosto dela porque é bem prática se não consegue escrever emulador essa linguagem não é turing-complete se não consegue mudar o emulador Então não é um computador recentemente o usuário que o segundo Twitter faz tempo o fone ganhou o noticiário porque ele fez dum vou dar um teste de gravidez Pois é a minha atualização chegou

num tal ponto que dentro de um mísero teste de farmácia daqueles que tem uma telinha LCD bem poltrona tem um CPU turing-complete capaz de minimamente executar um jogo ao ponto dele aparecendo na tela e rodar nem tu feio mais para pensar numa coisa todo o teste de gravidez mais modernos é um computador inteiro com o programa feito para rodar só uma vez de e lá no lixo isso tudo dito não Ábaco não é um computador a calculadora antiga de mesa não é um computador mais um teste de gravidez como esse definitivamente é um computador toda

vez que alguém fala coisas como Nossa conseguiram rodado não tem 83 uma câmera fotográfica Lógico eu acho impressionante que alguém se deu ao trabalho mas eu não acho surpreendente Porque mesmo computador fraco é capaz de simular outro computador só vai ser super lento mesma coisa com alguém se impressiona quando vem uma distribuição Linux ou mesmo Windows 95 o dando no Chrome O Firefox simulado viajava script não me surpreende mais certamente impressiona especialmente se você for iniciante e eu entendo a sensação eu me sentia da mesma forma nos anos 90 quando eu tinha um PC no

mínimo de 1486 o pente que sequer tinha 32 megabytes de Ram e de repente eu falo conseguindo emular um nintendinho que não fazia dez anos só era possível jogar com o console de verdade uma prima o que eu instalei você tem operacional o S2 que vinha com um emulador de ms-dos ter era possível até iniciar o Windows 3.1 e rodar lado a lado dentro do S2 de qualquer forma esses conceitos podiam minha mente nos anos 90 e eu entendo que todo iniciante que ver isso pela primeira vez mesmo hoje deve ficar impressionado agora falando especificamente

de emuladores um emulador simula um chip de outro computador via software quando o emulador carrega o jogo de um cartucho o jogo em si não tem ideia que tá rodando no emulador para todos os efeitos e propósitos se o jogo tivesse consciência ele não teria dúvidas que tá rodando no console de verdade no máximo e estranhar Nossa tá mais rápido esse hardware hoje esse é um mestre de verdade eu falei um pouco disso no meu Episódio sobre virtualização bem uma olhada em particular sobre as discussões de Ar diversos x86 que tá na moda agora isso

é um daqueles eventos que só acontece um a cada 20 anos eu usava Max em 2006 Quando acontecer a missão de powerpc para Intel eu não vou entrar em detalhes dessas histórias porque nesse momento todo o canal de TEC no YouTube já tem vídeos a respeito seria redundante mas é relevante notar que em 2006 a Apple saiu de uma arquitetura risc de instruções reduzidas para Intel que tem instruções complexas agora ela tá fazendo o oposto saindo de instruções complexas e indo para a arquitetura arm que é um risco de instruções reduzidas para nós programadores uma

coisa interessante é a camada Roseta 2 que tem nos Mac iOS a partir do Big sur ele é um emulador para conseguir executar binários legados desses 86 convertendo as instruções para arme a se ele consegue mudar programas que não foram recompilado cê atualizados para o novo chip e me um todo o review está com a cabeça explodindo pela polícia desse tempo forma de aproveitar ele alto botas hambúrguer de sempre Job and strife Run test and revolutionary Jobs with you for end-users and motion a segunda assim como que foi irmãos autobox rainfastness What did I ever

Love Hunger Force is with you and I love this dress and I Sing Out ensinou por hosp Costa 35 cor coloque perform tasks and whatever povo review está com a cabeça explodindo porque o e nenhum já é mais rápido que modelos de notebooks PC comparáveis em preço aos novos MacBook Air ou MacBook Pro 13 polegadas mais do que isso todo mundo achava que rodar um photoshop ou premir sendo emulado pelo Roseta seria provavelmente lento e eles estão a misma dados com a performance não só aceitável mas tá realmente rápido sem engasgo nem nada bem diferente

de quando pulamos de portas enfrentam em 2006 e sério eu lembro de usar o primeiro Roseta nos e brancos Intel erro da qualquer coisa pelo Roseta era super lento dava desgosto de usar mas não usei nenhum de agora ao que tudo indica vai rodar quase que igual a velocidade de quando rodava no Macbook Intel eu fiquei pensando sobre isso e Vale lembrar um dos motivos possíveis todo mundo tá cansado de ouvir que a diferença de chips x86 e arme é que um tem instruções mais complexas e o outro tem instruções mais simples presa por um

segundo que isso significa aquela coque o processador executa uma ou mais instruções quanto mais instruções com possível executar por coloque maior a velocidade e Menor o consumo de energia o problema de instruções de complexidade variada é que é difícil adivinhar quantas instruções dá para rodar cada coloque para ser mais exato uma instrução de x86 pode ser de 1 até 15 bytes de comprimento por causa disso um processador Intel costuma executar algo em torno de quatro instruções por clock isso é horrível porque o que chegamos uma parte do programa que tem 10 e instruções simples de

12 baixos um atrás do outro talvez prestador pudesse rodar 8 10 instruções ao mesmo tempo nesse coque mas como nem sempre dá para saber se cabe ou não nesse coque ele roda só quatro e fazendo isso ele está desperdiçando coque desperdiçando energia e sem mudar a arquitetura de instruções o pai QE Line sempre vai ser curto e isso é inerente a ser um x86 agora processadores arm tem instruções de 16 ou de 32 bits ou seja 2 ou 4 baixo e só eles não se misturam ou você está executando instruções de 32 ou 16 bits

para mudar entre um e outro você manda uma instrução para mudar o molde Isso significa que você sempre sabe exatamente o tamanho das instruções E com isso pode configurar um pai tá online mais longo por coque em particular o chip 1 da Apple consegue executar oito instruções por coloque só em profundidade desse pai pela em um chip 1 de 2 garras tem por as duas vezes mais velozes eficiente do que um chip Intel equivalent de 2 giga hertz mais do que isso um chip em um de dois garrets pode ser competitivo com o chip Intel

de 3 ou até 4 Giga hertz Por isso você tem tanto ganho de bateria e menos calor sendo dissipado mas não é só isso considere o aspecto de emulação para um chip arm emular Intel é relativamente mais fácil do que Intel emular E por quê porque como arme tem instruções simples ou seja mais básicas ela consegue emular facilmente qualquer de instrução mais complexa de Intel por exemplo para facilitar a explicação Imagina se fosse em processadores gráficos que não é digamos que em arm exista uma função como desenhar uma linha desenhar um círculo desenhar um triângulo

porém e Intel existem funções mais complexas por exemplo como desenhar um botão desenhar uma janela entender o que significa quando se fala em diferença de complexidade um só desenha linhas e o outro numa única instrução o botão inteiro com instruções nesse anime hipotético como desenhar linha eu consigo desenhar os botões ou janela só vai dar mais trabalho porque eu preciso desenhar linha a linha se eu fosse um programador de acende que precisa usar só essas instruções seria um parto fazer isso mas como hoje escrevo tudo em ser ou outras linguagens não faz diferença quem vai

ter mais trabalho vai ser o compilador e não programador agora se eu só tenho instruções complexas como desenhar um botão inteiro como que eu desenho só uma linha fácil eu faço um botão com um pixel de comprimento só que agora eu tô gastando o tempo de processamento e desenhar um botão inteiro para fazer uma simples linha portanto vai ser mais lento para piorar a situação para rodar instruções de x86 Você precisa fazer o equivalente a passar argumentos para uma função como não javscript por exemplo no caso os argumentos você preenche em registradores e depois chama

instrução que seria o equivalente de uma função ou seja existe um o resultado de argumentos que uma instrução pode receber porque existem pontos registradores que funcionam como variáveis globais uma linguagem como James cryptophp pois bem processadores x86 como Intel de 32 bits possui só oito registradores de uso geral os processadores x86 64 bits que a maioria de nós vamos lá hoje tem 16 registradores de uso geral Adivinha quanto os registradores tem um processador arm de 32-bits 16 e quantos tem o ar me ver 8 de 64 bits 32 registradores o dobro dos equivalentes 86 ou

seja phodeu para um Intel emular uma instrução arma que tem o dobro de registradores ele vai ser obrigado a fazer vários truques para lidar com argumentos que não cabem em todos os registradores que ele tem e de novo a performance vai ser necessariamente mais baixa no lado oposto um chip Apple e me um que é um arm de 64 bits consegue facilmente emular qualquer instrução de x86 64 o que tem a distradores sobrando então a programação não precisa de truques é super direto no fringir DOS ovos é uma ordem de grandeza mais simples e mais

performático para um processador arm emulab nariz de x86 do que o oposto uma Z tá de 2006 era lento porque ele estava Justamente na situação oposta precisava fazer os antigos processadores Intel dos novos Mac Imobiliários legados de powerpc que é uma arquitetura risc como a arm era o caso de ter que usar uma função complexa que desenha um botão e desperdiçar o processamento para emular uma linha é um dos motivos de porque é mais difícil ter emuladores de processadores risc rodando bem em cima de um processador Intel por exemplo até hoje não há performático emular

os antigos Power PC para rodar Mac antigo da mesma forma e lento em mula chips de smartphone como os da qualcomm que tem na maioria dos celulares Android que usamos já o inverso é mais rápido por isso eu fiquei um pouco decepcionado com o processador sq1 que é uma o criou em parceria com a qualcomm para equipar o surf proex UECE que um é um Apple e me um piorzinho também é um chip arm e tá rodando o Windows 10 compilado para arm como o Big sur no caso do MEC e para rodar programas legados

de x86 ele também rodam emulador até hoje está limitado a rodar binária de 32 bits e mesmo assim Rosa meio lento Tá para sair o suporte aemula binários de 64 bits e expectativa é que seja um pouco melhor mas mesmo assim ainda atrás da Apple talvez você nem tem ouvido falar do surf siproex mas não é de hoje que a Microsoft vem tentando usar chips arm também a Apple não foi a primeira mais pro variar foi aqui entregou mais bem feito o fato de emular x86 em cima de arma e não ser tão difícil e

não representar uma perda tão significativa de performance é importante porque com o Windows Mac iOS em Linux ganhando cada vez mais otimizações para arn significa que a hegemonia da Intel tá com os dias contados por causa Ah pois a tecnologia árvore evoluir o bastante em ambiente móvel a Intel simplesmente não tem como competir e agora esses processadores estão pulando para notebooks desktops e já estão bons e com emuladores ninguém vai ficar preso em hotel por causa de aplicativos legados esse esse caminho é certo em breve esses chips arm vão invadir em massa um ambiente de

servidores Aliás o maior supercomputador do mundo de alguns arnes e isso poderia representar o último prego no caixão da Intel ela vai precisar se mexer rápido para evitar isso eu vou falar um pouco mais sobre arma e no próximo episódio Mas de qualquer forma a comunidade de desenvolvimento de emuladores é grande e eu sempre fico impressionado porque na maior parte são voluntários trabalhando só pelo prazer de ver as coisas funcionando mesmo já que não se pode ganhar muito dinheiro em cima de jogos que ainda tem licença e copyright especialmente se mexer em consoles da Nintendo

Nunca mexa com a Nintendo é processo garantindo e muita diversão para se livrar a única exceção é se você vive na o que você tá seguro não dá para falar de emuladores e não tocar no assunto de pirataria é um assunto controverso ser a favor ou contra direitos autorais e eu vou dizer que eu sou neutro nessa discussão eu não tenho a solução completa nem para um lado nem para o outro então eu não vou tentar argumentar hoje mas sim como todo mundo eu já piratinha muito quando era moleque eu teria tido muito mais dificuldade

para começar a ganhar dinheiro se não fosse pela pirataria naquela época então tem esse ponto mesmo hoje em dia eu não tenho esse problema então não tem um motivo para piratear e pago tudo que eu uso eu acho justo mesmo assim existem softwares antigos especialmente em lugares como o Japão por exemplo que Mesmo eu querendo comprar não existe para vender e nesse caso a pirataria tem a função de preservar softwares do passado isso é Outro fator importante então se você é a favor ou contra não sou eu que vou te julgar isso tudo dito assim

como todo youtuber que fala do assunto eu não vou dizer onde você encontra jogos piratas Mas qualquer um que saiba usar Google e sabe diferenciar de um malware vai achar o que procura ser O alho e por hoje é isso aí eu já divulguei bastante e vai ter mais nerds no próximo episódio eu sei que o assunto da Apple e me um tá na cabeça do Povo mas não pretendo fazer um vídeo só sobre isso porque já tem bastante mas de vez em quando eu vou salpicando algumas curiosidades como eu fiz hoje e vou fazendo

o próximo se ficaram com dúvidas não deixa de mandar nos comentários se curtir o vídeo manda em um joinha Compartilhe o vídeo com seus amigos assine o canal e não deixe de clicar no Sininho para não perder os próximos episódios a gente se ver até mais