2.2 Processadores e organização
2.2.4 O processador – multithread, multicore, multiprocessamento
É fato que a evolução tecnológica afeta de forma surpreendente todas as áreas do conhecimento, e com os processadores não poderia ser diferente. Isto aconte- ce pelo fato de as empresas estarem investindo cada vez mais em tecnologias mi- núsculas que substituíram os famosos transistores usados em décadas passadas. Neste nível de integração, as técnicas são mais refinadas, como por exemplo o uso de paralelismo para efetivamente utilizar ao máximo o desempenho dos pro- cessadores. As técnicas de Multithread, Multicore e o sistema de Multiprocessa- mento são exemplos bons do uso dessas técnicas para aumento de desempenho. Vamos entender como essas técnicas funcionam?
MULTITHREAD
Um exemplo da aplicação de Multithread (várias tarefas) é a nova tecnologia da Intel chamada HT ou Hyper-Threading, empregada nos processadores. Neste caso, ela usa recursos do processador com uma maior eficiência, permitindo que múltiplas threads sejam executadas em cada um dos núcleos existentes no pro- cessador. Imagine você executando alguns programas ao mesmo tempo no seu computador. Se você tiver uma boa arquitetura, notará que esses programas são executados praticamente em tempo real − no entanto, isso não é verdade. A im- pressão de “tempo real” se dá por causa da grande velocidade de processamento de que dispomos hoje nas máquinas comerciais. Com a aplicação da tecnologia de Multithread, o que acontece é a divisão dessas tarefas que formam a execução do software. Ou seja, fica mais fácil para os núcleos presentes nesse processador desempenharem tal função. Devemos lembrar que não são todos os processa- dores que comportam Multithread, ou seja, existem modelos com características próprias para o desempenho dessa função, como os modelos da família Core da segunda geração (Core i7) (HENNESSY; PATTERSON, 2003).
SAIBA
MAIS
Você pode conhecer muito mais sobre a tecnologia da Intel – Multithread. Para isso basta acessar o site da empresa e na- vegar em busca dos artigos disponíveis: <http://www.intel. com>.
MULTICORE
Chamam-se Multicore os processadores com dois ou mais núcleos. Hoje em dia, tornou-se comum encontrar processadores que utilizam as tecnologias como
dual-Core (Dois Núcleos), Triple-Core (Três Núcleos) e Quad-Core (Quatro Nú-
cleos). Esses modelos possuem núcleos diferentes no mesmo circuito integrado. Dessa forma, um processador com dois núcleos opera como se houvesse dois processadores em seu interior na mesma pastilha de silício, podendo realizar um processo em cada núcleo ao mesmo tempo, possibilitando a melhora do desem- penho do computador como um todo (SILVA; DATA; PAULA, 2009).
Intel / AMD (2012)
Figura 14 − Imagens de Dual-Core: processador Core 2 Duo e Athlon X2
No entanto, um processador que tenha vários núcleos não garante por si só que o computador vá desempenhar mais rápido. Existem diversos fatores que influenciam o desempenho do computador, como por exemplo a capacidade da memória, a velocidade dos dispositivos de entrada e saída e a forma como os programas são desenvolvidos.
Existem hoje duas maneiras de se construir processadores com múltiplos nú- cleos. Na primeira, chamada de multi-chip, cada núcleo é cortado em diferentes regiões da placa de silício, e eles são alojados juntos dentro de um mesmo encap- sulamento, como é o caso do processador Pentium d.
A segunda forma de fabricação é a chamada monolítica, utilizada pelos pro- cessadores Core 2 duo. Neste caso, os núcleos são fabricados em apenas um chip e, quando ele necessita trocar informações com o outro, a comunicação é reali- zada internamente, sem a necessidade de utilizar o barramento local. Nesse tipo de fabricação, o cache de memória é dividido entre os núcleos, permitindo um desempenho melhor do processador. Hoje em dia os processadores mais atuais estão subdivididos em 4, 8 e até 12 núcleos (RODRIGUES, 2007).
Você consegue verificar no seu computador quantos núcleos o seu processa- dor tem? Apesar de hoje existirem inúmeras ferramentas que rastreiam o hardwa-
re e disponibilizam a estrutura em forma de relatório, uma maneira bem prática
de checar a estrutura do computador é acessar o gerenciador de dispositivos (Device Manager) no Microsoft Windows. Note que, no caso a seguir, temos qua- tro núcleos presentes em um único processador.
FabriCO (2012)
Figura 15 − Gerenciador de dispositivos do Microsoft Windows
MULTIPROCESSAMENTO
Hoje podemos definir bem esse sistema, porque encontramos com facilidade processadores com vários núcleos, onde cada um dos núcleos age independen- temente, permitindo a subdivisão do processamento quando uma tarefa é acio- nada. Com isso, houve uma revolução no mercado de softwares. Empresas como a Microsoft e o próprio google já projetam sua linha de produtos destinados a arquiteturas de processadores que utilizam esse recurso. No SMP (Simetrical Multi
Processor) – em outras palavras, multiprocessamento simétrico –, o processador
possui sistema Multithreads e aloca essas threads de acordo com o processador que está menos sobrecarregado. Assim, ele garante uma alta performance entre arquiteturas de PCs e também em dispositivos móveis, mesmo que as aplicações não sejam desenvolvidas para multiprocessamento (RODRIGUES, 2007).
Hoje, os principais processadores com múltiplos núcleos de processamento pre- sentes em uma única placa de silício são o i7, da Intel, e o Phenon 2 – X6, da AMD.
Intel / AMD (2012)
Para encerrar este tópico, um alerta: não confunda os processos e tecnologias empregadas em processadores Multithread com as aplicações de multitarefas
dos sistemas operacionais. Nas aplicações multitarefa, o sistema operacional si-
mula a simultaneidade, utilizando-se de vários recursos, entre eles o compartilha- mento de tempo de uso do processador entre vários processos. Até pouco tempo atrás, muitos faziam ideia que a multitarefa era um sistema de multiprocessamen- to (SILVA; DATA; PAULA, 2009).