O que Afeta o Desempenho da CPU? Aqui Está Tudo o Que Você Precisa Saber

É verdade que se você gastar milhares de dólares para comprar a CPU mais cara disponível no mercado em um único momento, ela terá um desempenho melhor do que as alternativas. No entanto, pode ter um desempenho apenas 5 a 10 por cento melhor do que a CPU do próximo nível, que custa várias centenas de dólares a menos. Assim, é importante conhecer os fatores que afetam o desempenho da CPU para que você possa tomar uma decisão de compra melhor.

O Que É a CPU

A CPU (Unidade Central de Processamento), às vezes conhecida como “processador”, é um dos componentes mais importantes de um sistema de computador. Sendo o cérebro do sistema, sua tarefa é lidar com todos os cálculos de dados e garantir que eles sejam processados no menor tempo possível.

A CPU não é algo que você possa ver do lado de fora do computador. Na verdade, você não conseguirá ver a CPU em um PC completamente montado. Para vê-la, você deve remover a caixa do computador, desconectar o cabo e retirar o dissipador de calor (e o ventilador), e só então poderá ver a superfície da CPU. A forma da CPU é um pequeno chip quadrado com muitos pinos de conexão embaixo.

As imagens abaixo mostram a parte de trás e a parte superior de uma CPU.

Como a CPU Funciona

Para simplificar, a forma como uma CPU funciona pode ser ilustrada com os seguintes três passos:

1. Quando você clica para executar um aplicativo, a instrução bruta é primeiro buscada no disco rígido (às vezes na memória) e enviada para a CPU para processamento.
2. Quando a CPU recebe a instrução, ela executará a lógica e calculará o resultado.
3. Uma vez que a CPU termina o processamento, ela enviará o resultado para o respectivo dispositivo para que seja apresentado ao usuário.

Embora possa parecer fácil, todos os três passos devem ser concluídos em alguns segundos. Um atraso em qualquer um desses passos resultará em uma lentidão no computador.

Velocidade do Clock

Cada CPU é equipada com um clock interno que lhe fornece um “ritmo” de trabalho. A “Velocidade do Clock”, também conhecida como “Taxa de Clock”, refere-se ao número de operações que a CPU pode realizar em um único segundo.

Este é o número em Hz (Hertz e, por extensão, megaHertz e gigaHertz vistos como MHz e GHz) que você normalmente vê ao lado do nome de uma CPU.

O problema é que, para ir mais rápido, você precisa passar mais eletricidade por uma CPU, e isso gera calor. Após o teto máximo de 4 GHz, é difícil manter uma CPU adequadamente resfriada.

O desempenho de uma CPU em Hz afeta principalmente aplicações de thread único. A maioria dos softwares modernos, como os populares navegadores Chrome e Firefox, é projetada para aproveitar vários núcleos (mais sobre isso na próxima seção) e threads, em vez de depender exclusivamente da velocidade do clock. Normalmente, o computador teria um desempenho melhor em uma CPU com vários núcleos, mas velocidades de clock mais lentas do que em uma CPU mais rápida, mas de núcleo único.

Número de Núcleos

Como aumentar a velocidade real ficou cada vez mais difícil, os fabricantes de CPU decidiram adicionar capacidades de multitarefa, adicionando mais núcleos à CPU.

É um equívoco descrever as CPUs multicore como o equivalente a “colar duas ou mais CPUs juntas no mesmo pacote”. Elas podem parecer assim para o consumidor médio, mas seus designs reais são muito mais inteligentes do que apenas colar duas CPUs uma ao lado da outra.

Ao coexistirem no mesmo chip, os núcleos individuais de uma CPU multicore compartilham alguns recursos, tanto para reduzir os custos de fabricação quanto para melhorar o desempenho. Por exemplo, eles podem compartilhar um pedaço de memória cache, as conexões com outros elementos em uma placa-mãe, etc.

As CPUs multicore podem ser homogêneas ou heterogêneas. CPUs homogêneas contêm dois ou mais núcleos idênticos. CPUs heterogêneas contêm núcleos de diferentes tipos. Por exemplo, as CPUs em smartphones modernos geralmente incluem um núcleo central que é melhor em operações gerais e vários núcleos menores que ajudam com fotografia, A.I., etc.

Com os fabricantes de CPU voltando sua atenção para adicionar mais núcleos em vez de continuar empurrando o limite de GHz, softwares e sistemas operacionais modernos fizeram o mesmo. A maioria dos softwares modernos já está aproveitando vários núcleos, mas você ainda pode encontrar muitas ferramentas, aplicativos e até mesmo jogos que se saem melhor com uma velocidade de núcleo único mais alta do que com múltiplos núcleos. Isso acontece porque algumas cargas de trabalho simplesmente não podem ser paralelizadas, divididas em pedaços menores e distribuídas entre múltiplos núcleos.

Cache e Arquitetura

Nos tempos dos 8 bits, a RAM de um computador era rápida o suficiente para fornecer à CPU tudo o que ela precisava. À medida que as CPUs foram acelerando, a RAM começou a correr atrás. Foi então que o cache foi introduzido na mistura.

Um cache, que é efetivamente uma memória pequena e extremamente rápida, é adicionado à CPU para armazenar instruções imediatas da RAM. Como o cache funciona na mesma velocidade que a CPU, ele pode fornecer rapidamente informações à CPU no menor tempo possível, sem qualquer atraso.

Existem diferentes níveis de cache. O cache de Nível 1 (L1) é a forma mais básica de cache e é encontrado em todas as CPUs. O cache de Nível 2 (L2) tem um tamanho de memória maior e é usado para armazenar instruções mais imediatas. Em geral, o cache L1 cacheia o cache L2, que por sua vez cacheia a RAM, que por sua vez cacheia os dados do disco rígido. Com a nova tecnologia multicore, existe até um cache L3 ou L4 que é maior em tamanho e é compartilhado entre os vários núcleos.

Vale a pena notar que esses podem se tornar menos importantes no futuro, se alguém encontrar uma maneira de acelerar significativamente a conexão entre a CPU e a RAM. Mencionamos isso porque a AMD pode ter conseguido realizar isso e é uma das razões pelas quais sua próxima geração de processadores da arquitetura Zen é empolgante.

Acima estão os fatores que afetam o desempenho da CPU. Você também pode querer saber as diferenças entre uma CPU Intel e AMD, e como escolher uma CPU AMD.