Na incessante corrida pela inovação no mundo da tecnologia, os processadores ocupam um lugar de destaque. Uma tendência marcante nos últimos anos tem sido o desenvolvimento e a proliferação de processadores multi-core, ou seja, aqueles que abrigam vários núcleos de processamento em uma única unidade. Contudo, surge uma indagação fundamental: “Ter mais núcleos é, de fato, sinônimo de melhor desempenho?”
Neste artigo, exploraremos de maneira aprofundada os processadores multi-core, suas vantagens e desvantagens, bem como se eles constituem sempre a escolha mais vantajosa.
O que é um Processador Multi-Core?
Os processadores multi-core são unidades centrais de processamento (CPUs) projetadas com a capacidade de executar várias tarefas independentes simultaneamente, graças à presença de múltiplos núcleos. Isso se diferencia substancialmente dos processadores single-core, que possuem apenas um núcleo de processamento.
Nos últimos anos, testemunhamos uma proliferação significativa dos processadores multi-core em laptops, desktops e dispositivos móveis. Gigantes da indústria de semicondutores têm direcionado recursos consideráveis para o desenvolvimento dessa tecnologia, com o objetivo de atender às crescentes demandas de desempenho dos consumidores.
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As Vantagens de um Processador Multi-core
- 1. Desempenho Multitarefa Aprimorado: Uma das vantagens mais notáveis dos processadores multi-core é sua capacidade de lidar eficientemente com multitarefas. Isso se torna particularmente relevante quando os usuários executam aplicativos que consomem muitos recursos, como edição de vídeo, jogos e desenvolvimento de software. Com múltiplos núcleos à disposição, o processador pode alocar recursos para cada tarefa de maneira mais eficaz, resultando em uma experiência mais fluida.
- 2. Eficiência Energética: Curiosamente, embora os processadores multi-core ofereçam um desempenho aprimorado, eles também podem ser mais eficientes em termos de consumo de energia. Isso se deve ao fato de que cada núcleo pode operar em frequências menores, o que pode resultar em economia de energia quando comparado a um único núcleo de alta frequência. Essa eficiência energética é benéfica tanto para laptops com bateria quanto para o consumo de energia em geral.
- 3. Desempenho Superior em Aplicações Multithread: Aplicações otimizadas para utilizar vários núcleos podem experimentar um aumento substancial de desempenho em sistemas multi-core. Isso é particularmente relevante em tarefas que envolvem renderização, simulações e processamento de grandes volumes de dados. A capacidade de dividir essas tarefas entre os núcleos permite que sejam concluídas mais rapidamente, economizando tempo e aumentando a produtividade.
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As Desvantagens de um Processador Multi-Core
- 1. Custo Mais Elevado: Uma desvantagem considerável dos processadores multi-core é seu custo mais elevado em comparação com os modelos single-core equivalentes. Isso pode tornar os sistemas que os incorporam mais caros, o que pode ser uma preocupação em orçamentos mais limitados.
- 2. Ineficácia em Aplicações de Um Único Thread: Nem todas as aplicações podem se beneficiar dos múltiplos núcleos dos processadores. Aplicações de único thread, que não são capazes de dividir suas tarefas em partes menores para aproveitar os núcleos adicionais, podem não ver um ganho significativo de desempenho em sistemas multi-core. Isso pode levar a uma subutilização dos recursos do processador em certos cenários.
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Avanços da tecnologia para processadores multi-core
Um processador multicore pode estar disponível em computadores pessoais desde o final dos anos 90.
Os projetos com vários núcleos abordaram o problema de os processadores atingirem o limite máximo de suas limitações físicas como velocidade de clock e quão efetivamente eles poderiam ser resfriados e ainda manter a precisão.
Ao mudar para núcleos extras em um chip de processador único, os fabricantes evitaram problemas com a velocidade do relógio, multiplicando efetivamente a quantidade de dados que poderiam ser manipulados pela CPU.
Quando eles foram lançados originalmente, os fabricantes ofereciam apenas dois núcleos em uma única CPU, mas agora existem opções para quatro, seis e até 10 ou mais. Além de adicionar núcleos, a tecnologia Hyper-Threading da Intel dobra os núcleos virtuais que o sistema operacional vê.
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Processos e Threads: Entendendo melhor o funcionamento dos processadores multi-core
Um processo é uma tarefa específica, como um programa, em execução em um computador. Um processo consiste em um ou mais encadeamentos.
Um encadeamento é simplesmente um único fluxo de dados de um programa que passa pelo processador no computador. Cada aplicativo gera seus próprios threads de um ou muitos, dependendo de como está sendo executado.
Com a multitarefa, um processador de núcleo único pode lidar apenas com um único encadeamento de cada vez, para que o sistema alterne rapidamente entre os encadeamentos para processar os dados de uma maneira aparentemente simultânea.
A vantagem de ter vários núcleos é que o sistema pode lidar com mais de um thread simultaneamente. Cada núcleo pode lidar com um fluxo de dados separado. Essa arquitetura aumenta muito o desempenho de um sistema que está executando aplicativos simultâneos.
Como os servidores tendem a executar muitos aplicativos simultâneos em um determinado momento, a tecnologia foi desenvolvida originalmente para o cliente corporativo — mas, à medida que os computadores pessoais se tornaram mais complexos e aumentaram as multitarefas, eles também se beneficiaram de ter núcleos extras.
Todo processo, no entanto, é governado por um encadeamento primário que pode ocupar apenas um único núcleo. Portanto, a velocidade relativa de um programa como um jogo ou um renderizador de vídeo é limitada à capacidade do núcleo que o encadeamento primário consome.
O encadeamento primário pode delegar absolutamente encadeamentos secundários a outros núcleos — mas um jogo não se torna duas vezes mais rápido quando você duplica os núcleos.
Portanto, não é incomum um jogo ter no máximo um núcleo (a thread primária), mas apenas a utilização parcial de outros núcleos para threads secundárias.
Nenhuma duplicação de núcleo contorna que o núcleo principal é um limitador de taxa para o seu aplicativo, e os aplicativos sensíveis a essa arquitetura terão um desempenho melhor do que os aplicativos que não são.
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Dependência de software
Embora o conceito de processadores com múltiplos núcleos pareça atraente, há uma grande ressalva nessa tecnologia.
Para que os verdadeiros benefícios dos múltiplos processadores sejam desfrutados, o software em execução no computador deve ser escrito para oferecer suporte à multithreading.
Sem o software que suporta esse recurso, os threads serão executados principalmente por um único núcleo, degradando a eficiência geral do computador.
Afinal, se ele pode ser executado apenas em um único núcleo em um processador quad-core, pode ser mais rápido executá-lo em um processador dual-core com velocidades de clock base mais alta.
Todos os principais sistemas operacionais atuais suportam capacidade de multithreading. Mas o multithreading também deve ser gravado no software aplicativo.
O suporte para multithreading em software de consumidor melhorou ao longo dos anos, mas para muitos programas simples, o suporte multithreading ainda não foi implementado devido à complexidade da criação do software.
Por exemplo, é improvável que um programa de correio ou navegador da Web tenha enormes benefícios em multithreading, tanto quanto um programa de edição de gráficos ou vídeo, onde o computador processa cálculos complexos.
Um bom exemplo para explicar essa tendência é olhar para um jogo de computador típico. A maioria dos jogos exige alguma forma de mecanismo de renderização para exibir o que está acontecendo no jogo.
Além disso, algum tipo de inteligência artificial controla eventos e personagens do jogo. Com um núcleo único, ambas as tarefas são executadas alternando entre elas. Essa abordagem não é eficiente.
Se o sistema apresentasse vários processadores, a renderização e a IA poderiam ser executadas em um núcleo separado — uma situação ideal para um processador de vários núcleos.
Processador Multi-core: É 8> 4> 2?
Ir além de dois núcleos apresenta benefícios variados, já que a resposta para qualquer comprador de computador depende do software que ele ou ela normalmente usa.
Por exemplo, muitos jogos clássicos ainda oferecem pouca diferença de desempenho entre dois e quatro núcleos.
Mesmo jogos modernos — alguns dos quais supostamente exigem ou suportam oito núcleos — podem não ter um desempenho melhor do que uma máquina de seis núcleos com uma velocidade de clock base mais alta, já que a eficácia do encadeamento primário controla a eficiência do desempenho multithread.
Por outro lado, um programa de codificação de vídeo que transcodifique o vídeo provavelmente terá enormes benefícios, pois a renderização de quadro individual pode ser passada para diferentes núcleos e depois agrupada em um único fluxo pelo software. Assim, ter oito núcleos será ainda mais benéfico do que ter quatro.
O encadeamento primário não precisa de recursos comparativamente ricos; em vez disso, ele pode cultivar o trabalho duro em threads filhas que maximizam os núcleos do processador.
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Velocidades do Clock do Processador
Quanto maior a velocidade do clock, mais rápido o processador.
As velocidades do clock ficam mais nebulosas quando você considera as velocidades relativas a vários núcleos, porque os processadores processam vários encadeamentos de dados graças aos núcleos extras, mas cada um desses núcleos estará executando em velocidades mais baixas devido às restrições térmicas.
Por exemplo, um processador dual-core (multicore) pode suportar velocidades de clock base de 3,5 GHz para cada processador, enquanto um processador quad-core pode ser executado apenas a 3,0 GHz.
Apenas olhando para um único núcleo em cada um deles, o processador dual-core é 14% mais rápido que no quad-core.
Portanto, se você tiver um programa que é apenas de thread única, o processador de núcleo duplo é realmente mais eficiente.
Por outro lado, se o seu software puder usar todos os quatro processadores, o processador quad-core será realmente 70% mais rápido que o processador dual-core.
Como usar todos os núcleos do processador multi-core?
Primeiro precisamos fazer algumas verificações para isso, basta seguir o passo a passo abaixo:
- Use o comando Ctrl+Shift+Esc para abrir o Gerenciador de Tarefas;
- Clique na aba “Desempenho” e depois em “CPU”;
- Clique com o botão direito do mouse em cima do Gráfico de Utilização, selecione “Alterar Gráfico Para” e escolha a opção “Processadores Lógicos”;
- Então, será exibido um gráfico com a atuação de cada núcleo em uso.
Essa área do Gerenciador de Tarefas mostrará todos os núcleos ativos do processador. Também é listado o número de processadores lógicos disponíveis e quais estão atuando no momento.
Como ativar ou desativar os núcleos do processador multi-core?
O Windows 10 oferece o suporte automático para o uso de múltiplos núcleos, mas é importante conhecer o caminho para ativar ou desativar os cores da CPU. Essa é uma forma de verificar se a configuração de BIOS está funcionando corretamente.
Para desenvolvedores, desativar os núcleos é um meio de realizar testes para identificar como um programa é executado em um computador menos poderoso. Tudo isso pode ser feito de forma simples através do próprio sistema operacional:
- Use o comando Windows+R para abrir o “Executar” e digite “msconfig”;
- Ao abrir a janela “Configuração do Sistema”, clique na aba “Inicialização do Sistema”
- Na próxima tela, clique em “Opções Avançadas” para abrir as “Opções Avançadas de INICIALIZAÇÃO”
- Marque a caixa ao lado do “Número de Processadores” e selecione a quantidade de núcleos que cogita usar. Caso surja apenas a opção 1, pode a CPU estar com problemas de compatibilidade.
- Após escolher o número de núcleos que serão usados, clique em “OK” e depois “Aplicar”
- Para completar o processo, reinicie o computador.
Os usuários do Windows 10 sempre encontram a caixa ao lado do “Número de Processadores” desmarcada. Isso ocorre porque o sistema vem configurado para usar todos os núcleos quando o software tiver capacidade de usá-los.
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Conclusão: A Escolha Dependente do Uso
Em última análise, a decisão de adotar um processador multi-core ou não depende inteiramente do uso pretendido. Para tarefas que envolvem multitarefa intensiva, aplicativos multithread e eficiência energética, os processadores multi-core se destacam como a escolha ideal.
No entanto, em situações em que o custo é uma preocupação primordial ou quando se trata de aplicações que não se beneficiam dos núcleos adicionais, os processadores single-core ainda têm seu lugar.
Se você ainda tem dúvidas ou quer deixar alguma sugestão para nós, sinta-se a vontade de deixar abaixo nos comentários.
Perguntas Frequentes
Escolher um bom processador para notebook significa também pensar em que tipo de uso você faz dele. Alguns dos maiores fabricantes de processador para notebook do mundo são Intel e AMD. A Intel é reconhecida por fazer os processadores da família Core i3, i5 e ainda os processadores i7, que oferecem ótimo desempenho.
O recurso multitarefa das CPUs atuais faz com que qualquer modelo dual-core (Intel Core i3 ou Core i5, ou AMD FX-4000 ou A4) consiga lidar com grande parte das tarefas que executamos no PC.
Pressione Ctrl + Shift + Esc para abrir o Gerenciador de Tarefas:
Selecione a guia Desempenho para ver quantos núcleos e processadores lógicos seu computador tem.
A palavra multi-core é utilizada para definir qualquer processador que tenha mais de um núcleo. Atualmente há vários processadores desse tipo no mercado, seja eles processadores de dois, três ou quatro núcleos.
Core é uma unidade de processamento separada capaz de lidar com tarefas independentes, mas aumentar a quantidade de núcleos traz somente uma parcela de aumento de desempenho.