Pentium FDIV: 30 anos do 1º grande bug da Intel

O que você estava fazendo em 1994? Eu jogava no meu SNES e a Intel enfrentava sua primeira grande crise por conta do bug FDIV na primeira geração de processadores Pentium. Esse foi o primeiro grande problema que a maior player de CPUs do mundo enfrentou e vamos entender essa situação que completou 30 anos em 2024.

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Esse é um dos primeiros casos de problemas físicos em processadores e também um dos mais conhecidos, já que levou o Time Azul a tomar um posicionamento contraditório e que até se assemelha ao que aconteceu com a crise recente com as CPUs Raptor Lake de 13ª e 14ª gerações.

A importância dos Intel Pentium

O bug FDIV aconteceu na primeira série de processadores Pentium lançada em março de 1993, chip que representava um grande avanço em processadores da Intel. A CPU fazia parte da 5ª geração x86 e era a primeira com um nome formado por palavra: ao invés de números como era feito até então, a companhia usou um nome que vem do grego “Penta”, que significa cinco.

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Segundo a Intel, o primeiro Pentium “era 5x mais poderosos que seu antecessor, o i486, e 300x mais rápido que o 8088 que equipava o primeiro PC da IBM” com seus 3,1 milhões de transistores. Para efeito de comparação, o atual processador topo de linha da empresa (Core Ultra 9 285K) para PC tem 17.800 milhões de transistores.

Outro dado que, se comparado com a modernidade, mostra o quanto a tecnologia evoluiu é o processo de litografia usado para a fabricação do chip do Pentium: nada menos que 800 nm, cerca de 267x mais que o atual 3 nm da CPU mais forte da Intel na atualidade.

O Intel Pentium foi lançado com dois modelos, com os maiores destaques sendo a velocidade de operação: 60 e 66 MHz. Com um design superscalar, ele foi o primeiro processador do Time Azul a ser capaz de executar múltiplas instruções simultâneas por ciclo de clock, uma de suas maiores inovações.

Além disso, o primeiro Pentium contava com unidades de pontos flutuantes (FPU) mais rápidos, acelerando os cálculos matemáticos de um PC. Mas foi justamente essa característica que diferenciava o processador da concorrência que causou o primeiro grande tropeço da história da Intel.

O bug FDIV

A série Pentium se tornaria a principal linha de processadores da década de 1990 e uma das mais importantes da história da Intel. Apesar do nome ter ido longe, chegando até os dias atuais, sua estreia foi bem tumultuada por conta de um bug que tiraria o sono dos executivos, que tiveram que lidar com a crise; e dos engenheiros, que precisaram corrigir o problema.

Conhecido como bug FDIV (do inglês floating-point division), ele basicamente causava um erro aritmético em cálculos de alta densidade. Ou seja, o primeiro Pentium entregava resultados errados, algo que a Intel, na época, alegava acontecer uma vez a cada 27 mil anos.

Porém, um nome muito grande rebateu essa alegação e mudou o curso da situação: segundo a IBM, o bug poderia acontecer a cada 24 dias e, por conta disso, a gigante da tecnologia e outras OEMs diminuiram a disponibilidade de seus PCs equipados com Pentium, impactando negativamente as receitas e o lucro da Intel.

Descobrindo e entendendo o bug FDIV

O bug FDIV foi descoberto pelo professor de matemática Thomas Nicely, da Universidade Lynchbug, no estado norte-americano da Virgínia, em junho de 1994, pouco mais de um ano depois do lançamento do Intel Pentium. Porém o professor só entendeu do que se tratava em outubro daquele ano — 4 meses depois.

Para saber se um determinado processador sofria com o problema, o professor chegou à conclusão de que a seguinte equação e seu resultado revelaria o bug ou não:

• Correto: 4.195,835 dividido por 3.145,727 = 1.3338204491362410025
• Errado (por causa do bug): 4.195,835 dividido por 3.145,727 = 1.3337390689020375894

Nicely contatou à Intel e apresentou seus relatórios com o problema. A empresa, por sua vez, respondeu que já havia identificado o problema em junho daquele, mas não fez nada a respeito. O professor compartilhou o achado com a comunidade acadêmica e, em novembro, toda a situação já estava na impresa dos EUA.

Posicionamento da Intel sobre o bug do Pentium

Essa omissão irritou os usuários do primeiro Pentium, que já discutiam o assunto nos fóruns de internet da época. Além disso, houve grande pressão por parte da imprensa através de publicações impresas, como do New York Times, e até jornais televisivos, incluindo cobertura da CNN. Por conta disso, a Intel resolveu fazer um recall. Em uma página sobre sua história, a Intel diz o seguinte sobre o bug FDIV:

“Como a falha no chip afetaria apenas uma pequena fração dos usuários, a Intel tentou inicialmente buscar uma solução em pequena escala para o problema, procurando identificar as pessoas com maior probabilidade de serem afetadas por ele e desenvolver uma solução direcionada. A reação que se seguiu ensinaria à empresa uma importante lição sobre as expectativas dos consumidores”.

O recall, que começou seis meses depois que o problema foi reconhecido pela própria empresa, custou quase meio bilhão de dólares aos cofres da Intel, mais especificamente US$ 475 milhões. Considerando a inflação e quanto vale o dinheiro dos EUA hoje, isso daria mais de US$ 1 bilhão atualmente.

Para a solução do bug FDIV, a Intel precisou trabalhar em uma nova revisão do Pentium, já que o problema era físico, um erro causado no design do circuito dos processadores. Os novos SKUs, portanto, foram enviados aos usuários que comprovaram que seu modelo apresentava o bug FDIV.

A solução também salvou os próximos processadores Pentium que usavam arquitetura similares e fez com que a série se tornasse o sucesso que conhecemos, se estendendo até os dias atuais, mesmo que de forma simbólica nomeando CPUs consideravelmente simples comparado com o que a própria Intel disponibiliza atualmente.

Saltando 30 anos depois do bug FDIV dos Pentium, o historiador de hardware, Ken Shirriff, descobriu recentemente, através de engenharia reversa, quais transistores levaram ao problema. Com um microscópio, Shirriff nos mostra o setor problemático:

Comportamento semelhante em 2024

Omissão semelhante se repetiu recentemente na Intel. Uma falha física foi encontrada em algumas CPUs Intel Core Raptor Lake de 13ª e 14ª gerações, especialmente nos modelos topo de linha das séries Core i7 e Core i9. Isso causou uma grande discussão na internet, principalmente porque o Time Azul não comentou sobre o assunto.

A falta de posicionamento da empresa irritou não só os usuários, mas também acionistas da companhia, e uma crise se instaurou: ações da Intel caíram, vendas abaixo do esperado, possibilidade de compra por outras gigantes da tecnologia, a divisão de fundição apresentou baixo desempenho e até mesmo o CEO Pat Gelsinger se aposentando foram algumas das consequências.

E os problemas não pararam por aí. Com a mais recente geração de processadores para desktop (Core Ultra 200 “Arrow Lake”), foi constatado problemas que levaram a desempenho abaixo do esperado pela Intel. A questão foi levantada primeiramente por reviewers e só depois foi reconhecida e posteriormente corrigida pela Intel.

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