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Características de um processador - Coggle Diagram
Características de um processador
O que é um processador?
Um processador é um chip feito de material semicondutor que responde pela execução de tarefas cabíveis a um computador. Esse tipo de chip também é chamado de CPU. A denominação descreve a sua função com precisão: centralizar e realizar o processamento de dados.
A organização conceitual de uma CPU prevê a existências de três elementos básicos (dentre outros):
ULA(Ou ALU): sigla para Unidade Lógica Aritmética, consiste no bloco responsável pela execução das operações lógicas e aritméticas, como o nome deixa claro.
Unidade de Controle: é uma espécie de centro de comando cujos circuitos orientam as instruções necessárias para que a CPU execute suas tarefas.
Registradores: são pequenas quantidades de memória de acesso rápido para armazenamento temporário de dados que serão processados.
O que é Clock?
Clock ou frequência é um parâmetro que indica a quantidade de ciclos de operação que o processador pode executar por segundo. De modo geral, quanto maior o clock, mais desempenho o chip tem no processamento de tarefas, embora esse aspecto dependa de outros fatores.
A frequência é medida em hertz (Hz). Um hertz corresponde a uma operação por segundo. Depois, temos os múltiplos:
1 megahertz (MHz) = 1.000.000 Hz
1 gigahertz (GHz) = 1.000.000.000 Hz
Assim, se uma CPU tem clock de 3,5 GHz, significa que ela suporta até 3,5 bilhões de ciclos de operação por segundo. Daí a lógica de quanto mais hertz, melhor: um número maior indica que mais ciclos podem ser executados pelo chip.
1 kilohertz (KHz) = 1.000 Hz
Algumas instruções podem ser executadas em um único ciclo. Outras exigem mais. O número de ciclos necessário depende da complexidade ou extensão da aplicação a ser executada, bem como dos recursos de processamento da CPU, como a quantidade de núcleos disponíveis.
Sobre overclock
Muito processadores são desbloqueados para overclocking (ou overclock). Isso significa que eles podem funcionar com uma frequência acima do clock padrão para alcançar um desempenho maior
Como o overclocking ultrapassa o limite da segurança, o chip pode superaquecer e operar de modo incorreto ou, em casos extremos, sofrer danos. Por isso, o procedimento frequentemente deve ser feito com um sistema de resfriamento mais avançado do que o padrão. Nitrogênio líquido e cooler com tubos de cobre são exemplos de soluções do tipo.
Esse processo também resulta em um maior consumo de energia.
O que são os núcleos dos processadores?
m núcleo (core, em inglês) é a unidade da CPU que executa tarefas com base em instruções específicas. Por muito tempo, os processadores tiveram um único núcleo. Portanto, o núcleo era a CPU em si. Hoje, é fácil encontrarmos processadores com dois núcleos ou mais, o que nos leva a classificações como:
Quad-core
: quatro núcleos
Hexa-core
: seis núcleos
Dual-core
: dois núcleo
Octa-core
: oito núcleos
A Grosso modo, quanto mais núcleos mais tarefas o processador consegue realizar ao mesmo tempo.
Em computadores domésticos, celulares e tablets, é muito comum encontrarmos chips com dois, quatro e oitos núcleos. Equipamentos avançados, como PCs para jogos, podem ter processadores com 12, 16 e até mais núcleos.
O que são threads?
Um thread é uma sequência de instruções ordenadas executada pela CPU. Essa sequência faz parte de um processo, isto é, de um software em execução.
O conceito é intimamente ligado aos núcleos, pois cada núcleo trabalha com um ou dois threads, embora chips sofisticados (usados em servidores, por exemplo) possam ter uma quantidade maior deles. O suporte a mais de um thread é chamado de
multithreading
.
Quando um núcleo tem dois threads, significa que ele conta com uma estrutura que o permite trabalhar com dois fluxos de execução por vez. Logo, se um chip tem oito núcleos e 16 threads (dois threads por núcleo), pode lidar com 16 sequências de instruções paralelamente.
Quantidade de threads
Teoricamente, quanto mais núcleos e threads um processador tiver, melhor é o seu desempenho. Mas esse aspecto deve ser analisado com cuidado. Um chip com menos núcleos e threads pode ter mais desempenho do que outro com números maiores se tiver núcleos mais potentes.
O que é a memoria cache?
Cache é uma pequena quantidade de memória integrada ao processador que serve para dar a ele acesso rápido e temporário a dados a serem processados.
As memórias cache são do tipo SRAM (Static Random Access Memory), uma categoria muito mais rápida que as memórias DRAM (Dynamic Random Access Memory). Por outro lado, memórias SRAM são muito caras, o que inviabiliza a sua adoção em escala equivalente ao de memórias DRAM.
A solução encontrada pela indústria foi colocar pequenas quantidades de cache integradas ao processador. O uso delas depende da associação de algoritmos específicos com a arquitetura do chip. Mas, de modo geral, a CPU busca dados importantes no cache e só recorre à memória RAM quando não os encontra.
Cache L1, L2, L3 e L4
Uma CPU pode ter um ou mais tipos de cache. A indústria divide esse tipo de memória em níveis:
Cache L2 (nível 2)
: é o tipo secundário, com mais capacidade de armazenamento, mas menos desempenho que o cache L1;
Cache L3 (nível 3)
: é o tipo que costuma estar presente em maior quantidade, mas fica mais afastado dos núcleos. Também tende a ser mais lento que os caches L1 e L2;
Cache L1 (nível 1)
: é o mais rápido e, de modo geral, o que está fisicamente mais próximo dos núcleos. No entanto, costuma estar presente em quantidade muito menor em relação aos outros níveis;
Cache L4 (nível 4)
: é pouco adotado pela indústria, pois tende a ser mais lento que os níveis anteriores. Quando implementado, costuma estar presente em blocos afastados dos núcleos, ainda que no mesmo chip.
As quantidades de L1, L2, L3 e L4 variam de processador para processador. Dentro de uma linha de CPUs, é comum que caches maiores sejam implementados nos modelos mais avançados (e mais caros).
O que é TDP?
TDP é a sigla para Thermal Design Power, algo como “Energia Térmica de Projeto”. Trata-se de uma medida dada em watts (W) para indicar os níveis de calor que o processador pode atingir e que seu sistema de resfriamento deve dissipar.
O TDP não é um indicativo da quantidade típica de energia que a CPU consome. O objetivo da medida é informar o nível de consumo de energia que o chip pode atingir e, consequentemente, dissipar na forma de calor.
Apesar de não informar precisamente o padrão de consumo do processador, o TDP é frequentemente usado para trasmitir uma noção do quanto de energia o chip exige. A lógica é a de que, se um processador tem TDP alto, significa que ele também gasta muita energia.
Os fabricantes calculam o TDP usando como base a frequência padrão da CPU. Se o chip sofrer overclock, seu consumo de energia pode aumentar. Nessas circunstâncias, é comum que mecanismos de resfriamento mais avançados tenham que ser instalados, pois os parâmetros de TDP também aumentam, indicando que níveis maiores de calor devem ser dissipados.
O que é GPU integrada?
GPU integrada
é uma unidade de processamento que realiza tarefas gráficas, como renderização de jogos e reprodução de vídeo, dentro do mesmo chip que compõe a CPU. Com isso, computadores equipados com esse tipo de processador não precisam de uma placa de vídeo dedicada (instalada à parte), a não ser quando o usuário opta por uma em busca de mais desempenho gráfico.
CPUs com GPU integrada são muito comuns em celulares e tablets. Como esses dispositivos são compactos, contar com um chip que realiza mais de uma função poupa espaço físico, além de oferecer vantagens como redução do consumo de energia. Note que praticamente todos os chips Qualcomm Snapdragon, Samsung Exynos e MediaTek Dimensity têm GPU integrada.
Em computadores, a capacidade de processamento gráfico de CPUs com GPUs costuma não ser avançada (mas há exceções, como os chips Apple Silicon). Por esse motivo, há quem prefira usar um PC com uma placa de vídeo dedicada mais potente — é o caso do público gamer.
Um computador que tiver uma CPU convencional (sem GPU) precisará de um chip gráfico à parte para processar conteúdo gráfico.
O que é socket (soquete)?
O soquete (socket ou CPU slot, em inglês) é o componente que conecta a CPU à placa-mãe do computador. Cada processador é baseado em um padrão específico de soquete. Logo, ele só pode ser instalado em uma placa-mãe que segue esse mesmo padrão.
Há dois tipos principais de sockets:
Pin Grid Array (PGA)
: é formato por orifícios que abrigam os pinos do processador. É preciso que todos os pinos deste último estejam encaixados no soquete para que o chip seja devidamente instalado;
Land Grid Array (LGA): neste tipo, os pinos ficam localizados no soquete, não no chip. O processador traz um conjunto de contatos metálicos que fazem comunicação com esses pinos.
As quantidades de pinos ou contatos, bem como a posição deles, variam de acordo com o modelo do processador. Os chips Intel Core de 12ª e 13ª geração para desktops, por exemplo, têm socket LGA1700, com 1.700 contatos.
Em celulares e tablets, os chips são fixados diretamente à placa-mãe, não existindo soquete para isso. O mesmo acontece em notebooks, embora alguns modelos tenham soquete para CPU.