O que é e para que serve o núcleo de um processador?

Núcleos de um processador são unidades de processamento independentes; entenda como elas funcionam para permitir a execução de tarefas simultaneamente

Paulo Higa Ana Marques
Por e
• Atualizado há 11 meses

Núcleo (ou “core”) de um processador é uma unidade de processamento individual capaz de executar instruções. Um chip multi-core, com mais de um núcleo físico ou virtual, pode trabalhar em várias operações simultaneamente.

Como funciona o núcleo de um processador?

O núcleo de um processador funciona como uma unidade de processamento independente dentro do chip.

Em uma CPU, o núcleo é composto de:

  • Conjunto de instruções, que é ligado à arquitetura do processador (como x86 ou Arm) e define as tarefas que o processador é capaz de executar;
  • Unidade Lógica e Aritmética (ULA), para realizar cálculos matemáticos e operações lógicas;
  • Unidade de Controle (UC), para organizar a execução das instruções e o fluxo de dados;
  • Registradores, que armazenam uma pequena quantidade de dados (geralmente 32 ou 64 bits) para acesso imediato;
  • Memória cache, para salvar informações de acesso rápido. Em geral, os caches L1 e L2 são os mais rápidos, têm capacidade de alguns kilobytes (kB), ficam dentro de cada núcleo e não são compartilhados.
Unidades essenciais de uma CPU (imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)
Unidades essenciais de uma CPU (imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)

Cada núcleo pode executar sua própria instrução, o que significa que, se um processador tiver vários núcleos, as tarefas podem ser divididas entre eles. Essa técnica, conhecida como paralelização, pode melhorar o desempenho de certas aplicações.

Qual é a diferença entre núcleo físico e núcleo virtual?

Um núcleo físico (conhecido como “core”) é uma unidade real que representa uma divisão física dentro de um processador, ou seja, tem suas próprias instruções, unidades, registradores e memórias.

Já um núcleo virtual (conhecido como “thread”) é uma unidade lógica que imita um núcleo dentro de um processador. A tecnologia Intel Hyper-Threading, por exemplo, divide um core em duas threads para simular a execução do dobro de tarefas ao mesmo tempo.

O que é um processador multi-core?

Um processador multi-core é um chip que contém mais de um núcleo físico. Um prefixo em inglês costuma ser utilizado para definir a quantidade de núcleos em configurações mais comuns, como dual-core (2 núcleos), quad-core (4 núcleos) e octa-core (8 núcleos).

Quando um processador tem mais de um núcleo, ele pode executar mais de uma tarefa ao mesmo tempo. Dessa forma, um núcleo pode decodificar a imagem de um vídeo enquanto o outro trabalha com o áudio, por exemplo. Ou, ainda, dois núcleos podem lidar com trechos diferentes do mesmo vídeo, reduzindo o tempo de processamento.

Um processador single-core (1 núcleo) só pode lidar com uma operação por vez. Se houver duas tarefas na fila, a segunda será executada de forma alternada ou após o término da primeira. Nos dois casos pode haver perda de desempenho ou instabilidade no sistema.

Em geral, os núcleos de uma CPU ou GPU são semelhantes entre si, ou seja, possuem as mesmas capacidades e instruções. Um núcleo pode operar em uma frequência menor ou até mesmo ser desativado em momentos ociosos, o que diminui o consumo de energia.

Também há tecnologias como a big.LITTLE, que mistura grupos (“clusters”) de núcleos de alto desempenho e de baixo consumo de energia no mesmo chip para aumentar a eficiência. Essa configuração é bastante comum em celulares e dispositivos portáteis, que se beneficiam do menor gasto de bateria.

Ilustração de um processador com quatro núcleos (Imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)
Ilustração de um processador com quatro núcleos (Imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)

Quanto mais núcleos no processador melhor?

A quantidade de núcleos de um processador é importante, mas não é o único índice de desempenho. Outros fatores que afetam a performance do processador são:

  • Velocidade do clock: representa o número de ciclos que o chip executa por segundo. É medido em hertz (Hz), geralmente na escala de megahertz (MHz) e gigahertz (GHz);
  • Arquitetura: é o conjunto de instruções que um processador é capaz de executar. Quanto mais eficiente é uma arquitetura, mais instruções por clock (IPC) um processador executa, o que melhora o desempenho de uma tarefa;
  • Litografia: determina a distância entre os transistores de um chip e geralmente é expressa em nanômetros (nm). Quanto menor é a distância, mais transistores podem ser colocados no mesmo espaço físico, o que pode aumentar o desempenho;
  • Tamanho do cache: a memória cache (L1, L2 e L3) é o local de acesso rápido onde o processador guarda informações temporárias. Quanto maior é a memória cache, mais dados um chip pode acessar sem depender de memórias mais lentas (como um HD), o que tende a melhorar a performance;
  • Capacidade de paralelismo de uma tarefa: nem todas as tarefas podem ser paralelizadas, ou seja, divididas em partes menores para serem executadas por mais de um núcleo ao mesmo tempo. Uma tarefa não paralelizável não tem ganho de desempenho significativo em um chip multi-core.

Processador octa-core é bom?

O fato de um processador ser octa-core significa apenas que ele possui oito núcleos, logo, não é suficiente para determinar se é bom ou ruim. O octa-core é atualmente um padrão na indústria de smartphones, e é encontrado em modelos de todas as faixas de preço.

Um benchmark pode determinar a performance do chip de maneira mais objetiva. O Samsung Exynos 1280, SoC que possui CPU octa-core de 2,0 GHz, faz 1.861 pontos no teste padronizado Geekbench. Já o Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2, que também é um chip octa-core de 2,0 GHz, atinge 5.087 pontos no mesmo teste.

A disparidade entre os dois SoCs, que têm o mesmo número de núcleos de CPU e um clock semelhante, se dá pela diferença no projeto de cada chip. Uma fabricante pode escolher se irá projetar um chip mais econômico ou mais potente, bem como optar por um processo de fabricação mais moderno e caro, ou um mais maduro e barato.

Qual é a diferença entre processador octa-core e quad-core?

Um chip octa-core (8 núcleos) tende a ser melhor que um quad-core (4 núcleos) nas mesmas condições, já que pode executar até o dobro de operações ao mesmo tempo. O maior núcleo de núcleos também beneficia as tarefas paralelizáveis, que podem ser executadas de maneira mais eficiente.

No entanto, não é possível afirmar genericamente que octa-core é melhor que quad-core. Por exemplo, um núcleo de CPU para desktop pode ser muito mais potente que um núcleo de CPU para celular, já que não possui as mesmas restrições de geração de calor e consumo de energia.

Como ver quantos núcleos tem o processador?

Para ver a quantidade de núcleos do processador, basta acessar as configurações do sistema (no Windows e macOS) ou instalar um aplicativo específico (no Android e iOS) que revele o modelo do chip.

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