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Clock maior não quer (mais) dizer processador mais rápido

Desempenho, agora, deve levar em conta também o número de núcleos do processador

Por René Ribeiro, da PC WORLD

21/12/2007 às 19h53

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Reportagem feita a partir de dúvida de leitor; saiba mais

Quem compra um PC, notebook ou até servidor, hoje, está mais preocupado em saber se o equipamento será suficientemente capaz de atender suas necessidades de trabalho e lazer (se não ambas!). Uma parcela importante do desempenho desses equipamentos está diretamente relacionada aos seus componentes (processador, chipset, quantidade e qualidade da memória, etc.). Dentre esses componentes, o processador é hoje, o que possivelmente mais confusão leva à cabeça dos usuários, com tantos modelos existentes e a briga acirrada que a Intel e a AMD travam.

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O que é mais importante: um processador com um clock elevado ou outro que possui dois ou quatro núcleos? Por que os processadores de núcleos múltiplos têm clock mais baixo? Para poder compreender um pouco como isso se dá, é preciso olhar para trás e ver como a tecnologia dos processadores evolui.

Até 2001, o desempenho dos processadores era medido tomando por base tempo de execução de instruções. Quanto mais instruções por segundo um processador pudesse executar, mais rápido e poderoso ele era, e freqüência - antes megahertz (MHz), mais tarde gigahertz (GHz). Para muita gente, a tecnologia envolvida pouco importava, desde que a freqüência de operação do chip fosse cada vez mais alta. E, de certa forma, isso era mesmo o mais importante, já que e ela que dá ‘vida’ ao processador.

Um cristal de quartzo existente no chip regula a freqüência que é enviada ao processador de forma análoga ao cristal que existe nos relógios a quartz. O cristal tem uma pulsação natural, que não varia no decorrer do tempo, e que permite ao mecanismo funcionar sem atrasar ou adiantar. Não foi à toa que a freqüência de operação dos processadores, ao longo do tempo, ficou conhecida apenas por “clock”.++++

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Cada processador tem sua freqüência máxima de operação, ou o seu clock máximo. Quando se ouve falar que um processador trabalha a 2 GHz, por exemplo, significa que vibra a uma taxa de 2 bilhões ciclos por segundo.

Um pouco de história
Em 1990, quando a Intel apresentou a arquitetura de processadores 486 DX, o processador tinha um clock de 25 MHz (cerca de 800 vezes mais baixo do que um processador de 2 GHz). Com a introdução dos 486 DX2, disponíveis com velocidade de 50 MHz e 66 MHz (e pouco depois com DX4 - 75 e 100 MHz), a corrida pelo clock mais rápido começava. A AMD também tinha sua versão 486 e chegou a ganhar em termos de desempenho da Intel, até o lançamento do 486 DX4 (1992).

Até o lançamento do chip Pentium pela Intel, em 1993, os processadores utilizavam tecnologia de 32 bits. A partir do Pentium, que foi lançado com clock de 60 MHz, trabalhava com registros de 64 bits. Foi então que parte da confusão começou. Um processador com clock menor conseguia ser mais rápido do que outro. Por quê?

Para explicar como isso é possível, façamos uma analogia: uma estrada que tenha 64 pistas pode comportar mais carros (instruções) do que outra que tenha 32 pistas, ainda que a velocidade dos carros seja mais baixa (não há congestionamento). Ou seja, mais instruções podem ser realizadas com um clock mais baixo.

Mas o mercado continuava a ver processadores com clock cada vez mais rápidos e outros componentes foram sendo também melhorados para que o equipamento pudesse de fato ter um desempenho melhor – não bastava apenas um componente ser eficiente; todos os demais precisavam ‘conversar’ com velocidade semelhante. O problema é que, quanto maior o clock, maior o calor gerado pelo processador.++++

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Durante um tempo o problema pode ser contornado utilizando formas de arrefecimento mais eficientes, como dissipadores de alumínio e coolers de grandes dimensões, montados em cima do processador, e o uso de pasta térmica, que é espalhada pela superfície do chip para conduzir melhor o calor para os dissipadores. Mas isso também levou a um maior consumo de energia, acarretando um problema sério para os computadores portáteis, que deveriam possuir baterias com maior autonomia (ou seja, maiores).

Apesar de todas essas dificuldades técnicas, a briga pela freqüência durou ainda mais 8 anos. Nesse período, AMD apresentou o K5 (1996), o K6 (1997), o K6-2 (1998), o K6-3 (1999) e o K7, o primeiro da série Athlon, em 2000. No ano seguinte, a fabricante apresentou o Atlhon XP, que trazia uma tecnologia que alterava o modo de medir a performance do processador. Com capacidade para aproveitar a maior largura de banda de memória e com set de instruções melhorado, o chip da AMD, que tinha o codinome Palomino, possibilitava processar mais instruções por ciclo de clock, o que levava seu desempenho ser superior quando comparado aos Pentium da Intel.

Enquanto a AMD caminhava, a Intel também fazia seus avanços com o Pentium Pro (1995), Pentium II (1997), seguido pelo primeiro Celeron (1998), o Pentium III (1999) até chegar ao Pentium 4, no ano seguinte.

A batalha nessa época era favorável à AMD, que conseguiu versões do Atlhon, que tinham melhor desempenho do que os processadores da rival Intel, além de melhor preço. Depois de várias versões, em 2006 a balança começou a pender mais para o lado da Intel. Com o lançamento do Pentium D – que trazia dois núcleos ligados por um barramento dedicado, a Intel começou a ganhar a briga.++++

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O mundo dos núcleos múltiplos

A confusão sobre a forma de medir o desempenho dos chips começou a ficar maior a partir do lançamento do Pentium D. Apesar dos dois núcleos desse chip, sua comunicação com o chipset se dava apenas pelo barramento, o que limita muito a velocidade que se pode chegar na comunicação interna do processador.

athlon-Turion-64-x2A AMD ofereceu uma solução diferente e colocou no Athlon 64 X2 (versão dual-core do Athlon 64), dois núcleos construídos sobre a mesma pastilha de silício. Com isso, a comunicação entre esses núcleos se dá internamente, o que diminuiu o tempo der resposta e trouxe alguns ganhos de desempenho, principalmente na execução simultânea de aplicativos, área em que os processadores dual-core oferecem mais vantagens.

core2extreme_dualO primeiro chip dual-core de fato da Intel apareceu em junho de 2006, sob o codinome de Conroe. Os modelos mais comuns e conhecidos dessa linha se chamam Core 2 Duo mas já existem também os modelos Core 2 Quad (com núcleo quádruplo) e Core 2 Extreme. O processador Phenom, da AMD, é o único chip de quatro núcleos real, ou seja, não são dois processadores de dois núcleos inseridos numa única pastilha, como é o caso do Core 2 Quad, da Intel.

Mobilidade - Paralelamente, a Intel investia forte nos processadores para computadores portáteis, que exigem características de performance e consumo de energia, e lançou a plataforma Centrino. Apesar do clock mais baixo, ele utiliza melhor os recursos do processador, resultando em melhor desempenho com um menor consumo de energia. A resposta da AMD foi o Turion, para notebooks de alta performance, e o Sempron, para modelos de baixo custo.

Servidores – Dadas as necessidades especificas que os servidores apresentam, tornou-se necessário desenvolver chips capazes de atender tais solicitações. A Intel possui duas plataformas distintas desses componentes - Xeon e Itanium (recentemente lançou o Xeon com 45 nanômetros). Nessa linha, a AMD possui o Opteron (codinome Barcelona), também com quatro núcleos reais.

O que fica disso tudo
A evolução tecnológica dos processadores mostrou que, se por um longo período a velocidade de clock era suficiente para provar se um chip era melhor do que outro, hoje este conceito parece não fazer tanto sentido. Não que esta tenha deixado de ser uma característica fundamental. Ao contrário, ela ainda é importante, mas deve ser avaliada dentro de outro contexto.

O melhor equipamento – não necessariamente o mais ‘rápido’. Para o usuário, a máquina ideal é aquela que roda seus aplicativos (de trabalho ou lazer) aproveitando com mais eficiência o processador. E isso é resultado do casamento de núcleos múltiplos, da forma como esses núcleos ‘conversam’ entre si e com os demais componentes do computador; da maneira como o chip executa as instruções; a velocidade com que isso efeito e a energia necessária para tal ação.
Ao que a evolução indica, serão cada vez mais freqüentes os processadores com mais de um núcleos e os fabricantes devem investir muito para melhorar seu desempenho operacional, com menor consumo de energia e também de recursos. O que esperar dos próximos dez anos? Difícil dizer com certeza. Quem ganha com isso? Os usuários, que poderão contar com sistemas cada vez mais eficientes.

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