Compreender o Relógio: Base de Processamento e Velocidades de Impulso

Quando se está no mercado para um processador, há uma lista de coisas que se deve considerar. Tradicionalmente, a única coisa que a maioria dos consumidores vê é a sua potência total de Gigahertz. Muitas dessas pessoas provavelmente nem sequer sabem o que significa (é o número de ciclos de relógio – de forma eficaz, cálculos – um processador completa num segundo, em milhares de milhões; referido como a velocidade do relógio de um sistema), mas é uma coisa fácil de comparar. Se estiver a comprar um portátil e puder escolher o processador que deseja, pode assumir, em geral, que o classificado a 2,5 GHz é provavelmente mais rápido do que o classificado a 2,3 GHz.

Os últimos anos trouxeram um enrugamento adicional: Aumentar a velocidade. A maioria das unidades de processamento, gráficas e computacionais, têm agora uma velocidade de relógio de base e uma velocidade de impulso. A Intel chama a isto Turbo Boost; a AMD chama-lhe Turbo Core.

Então o que significa tudo isto? Mais importante ainda: O que é que isto significa para si? Primeiro, vamos falar sobre o propósito de uma “velocidade de relógio de base”. Quanto mais rápido o seu processador funcionar, mais energia necessita e mais calor gera. Veja-se, por exemplo, o Intel Core i7-5820K. É um CPU de 6 núcleos com uma velocidade de relógio de base de 3,3 GHz e uma velocidade de Turbo Boost de 3,6 GHz. Na sua maioria, quer que o seu processador esteja a funcionar a essa velocidade mais lenta. As tarefas básicas não precisam de um processador de 3,6 GHz para funcionar. De facto, a maioria deles não precisa de 3,3 GHz. Assim, em momentos em que não precisa da velocidade mais alta, porque quereria aumentar a sua conta de energia e gerar calor extra?

Durante muito tempo, o overclocking era apenas para os entusiastas. O overclocking é um processo que requer um processador capaz e muda o seu multiplicador de relógio. Cada CPU tem um relógio de baixo nível que é multiplicado de modo a atingir o número que todos nós conhecemos. Um CPU com um relógio de baixo nível de 300 MHz e um multiplicador de 11x tem uma velocidade de relógio efectiva de 3,3 GHz. Com o processador certo, é possível mudar esse múltiplo, assim sobre (ou sub)relógio o seu processador. Mas enquanto o mais duro dos hardcore utilizaria refrigeradores de azoto líquido para quebrar recordes mundiais de sobre-relógio, a maioria das pessoas ficaria presa com o número na caixa.

Estes modos Turbo são essencialmente sobre-relógios para as massas, mas não se escolhe a velocidade; o sistema sim. Quando o seu computador perceber que precisa de mais ciclos de relógio (digamos, quando está a tentar renderizar um vídeo), então irá cruzar a necessidade de velocidade com a sua temperatura. Se estiver suficientemente fresco, isso significa que há sobrecarga térmica para o relógio, altura em que se aproximará da velocidade de impulso. A sua duração depende tanto de quanto tempo o sistema sente que necessita de impulso, como também se continua ou não a ser razoavelmente frio.

Mas vale a pena notar que a velocidade máxima do relógio é para um processador. Se estiver a executar um programa que só utiliza um único processador, então obterá esse impulso total. Mas se estiver a utilizar todos os núcleos disponíveis (seis, no caso do 5820K), nem todos eles aumentam para essa velocidade máxima. Um núcleo atingiria 3,6, mas todos os seis só poderiam ir até 3,4 GHz quando o Turbo Boost fosse activado. (Isto também depende da sua placa-mãe, e as placa-mãe de gama alta/apaixonada permitirão que estes números subam acima dos de gama baixa.)

Com telefones, as coisas são um pouco diferentes. Muitas vezes, o fabricante nem sequer lhe diz o que é a velocidade do relógio base de um chip, porque é um número que mais ou menos não lhe diz nada sobre o chip em si. Em condições normais, o seu processador de secretária funcionará à sua velocidade de base. Um telefone, por outro lado, praticamente nunca funcionará a essa velocidade. Isto porque a velocidade de base nos chips ARM, que alimentam quase todos os dispositivos móveis no mercado, é de apenas algumas centenas de megahertz. Mas isto permite-lhes funcionar em estado de inactividade com uma potência mínima de extracção/geração de calor.

Esta velocidade de relógio de base nunca estará em vigor durante a utilização efectiva. Quando o seu telefone se liga, o processador grita em acção e corre mesmo à volta daquela velocidade prometida. No entanto, o tempo que aí permanece, deve-se frequentemente ao fabrico do próprio telefone, porque à medida que os processadores sobreaquecem, estrangulam-se a si próprios. Isto é verdade para a maioria dos processadores, mas dependendo da agressividade com que é feito, pode haver dois telefones com chips idênticos que funcionam a velocidades de relógio efectivamente diferentes.

Tal foi o caso em 2013 quando se descobriu que o Nexus 5 do Google acelerou fortemente devido a problemas estruturais de aquecimento causados pelo design do telefone. Um telefone com um chassis de plástico é mais susceptível de sobreaquecer do que um telefone com um chassis de metal (os componentes premium não se limitam a parecer bonitos), e os telefones que não dissipam o calor particularmente bem simplesmente não funcionam às mesmas velocidades que os telefones mais bem concebidos.

Em geral, tomar as velocidades de impulso como uma orientação em vez de uma regra. Num ambiente de trabalho, nunca terá de se preocupar com o seu computador a funcionar abaixo da sua velocidade de base (a menos que o deseje), mas num dispositivo móvel com restrições de calor e de bateria, é mais complicado. Não é provável que veja um telefone a funcionar a 600 MHz, mas esse processador de 1,7 GHz pode, na realidade, ser um pouco mais parecido com um processador de 1,3 GHz com o ocasional impulso de 400 MHz. Infelizmente, é quase impossível saber sem uma verificação independente onde um determinado sistema pode cair, e os parâmetros de referência que muitos revisores correm não podem necessariamente ter em conta esta variabilidade.

P>Portáteis modernos estão num local semelhante aos telefones. Um novo MacBook Air, por exemplo, tem um Intel Core i5 de 1,6 GHz com uma velocidade de impulso de 2,7 GHz. Isto permite o melhor tradeoff entre desempenho e duração da bateria mas, tal como acontece com os telefones, os portáteis têm sistemas de arrefecimento inferiores aos chips de secretária, o que significa que não podem necessariamente sustentar essas velocidades impulsionadas.

Se conhece as suas prioridades, então pode saber o que precisa. Quer uma menor geração de calor e um maior consumo de energia/vida mais elevada da bateria, mas a capacidade de aumentar, se necessário? Procure um processador com um impulso mais impressionante mas com uma velocidade de base mais baixa. Quer ter a capacidade de fazer um overclock ainda maior? Procure um sistema com um “multiplicador desbloqueado”. A Intel marca esses processadores com um “K” e a AMD com um “FX”. E quando escolher um telefone, veja se há alguma tomada que tenha reportado problemas de estrangulamento num determinado modelo. Não se limite a acreditar na palavra do fabricante.

Também, não se concentre exclusivamente na velocidade de um relógio. É uma métrica útil ao comparar diferentes versões da mesma linha de processador, mas um CPU AMD de 4 GHz não é necessariamente mais potente do que um CPU Intel de 3,5 GHz. Mesmo comparar um chip Intel moderno com um mais antigo não lhe diz muito. Um único ciclo de relógio é agora muito mais eficiente do que no passado, por isso quase qualquer chip Intel Core é mais potente do que qualquer chip dos dias Pentium.

E é por isso que existem testes de referência, porque são a única forma de comparar o desempenho directamente entre marcas e linhas de produtos. Existem basicamente dois tipos de testes de referência: conceptual e prático. Não se trata de designações oficiais, mas elas chegam ao ponto de partida. Um marco de referência conceptual é específica e exclusivamente um marco de referência. É um programa específico que pode ser executado no seu navegador ou como executável próprio. Estas pontuações de saída podem ser utilizadas para comparar directamente processadores, embora não sejam particularmente significativas em e por si próprias. O que significa a pontuação única de 140 no Cinebench R15 do 5820K, ou a sua pontuação multi-tarefa de 1,025? E o que significa que o 5930K obtém pontuações de 146 e 1,083, respectivamente? Será que esses números ligeiramente superiores valem o prémio de 200 dólares sobre os 5820K? Alguns valores de referência testam a rapidez com que um sistema irá executar o valor de referência, e embora muitos destes tentem simular a utilização no mundo real, as pontuações não significam necessariamente muito. Como é que uma diferença de 10 ou mesmo 100 ms na velocidade necessária para completar o benchmark web Mozilla Kraken afectaria a sua experiência real? Muito provavelmente será um pouco mais rápido, mas é difícil saber realmente.

Benchmarks práticos usam programas para fazer tarefas específicas – por exemplo, renderizar um vídeo ou comprimir uma série de ficheiros. O teste WinRAR da Anandtech comprime 2.876 ficheiros -totalizando 1,52GB-e vezes isso. O 5820K completa esta tarefa em 46,17 segundos. O 5930K termina em 44,95. O 1.000+ 5960X completa-o em 34,25. Mesmo que esses dois primeiros números estejam próximos, são fáceis de compreender. O chip mais caro é ligeiramente mais rápido (como deve ser), e o monstro de $1.000 esmaga ambos (como deve ser). A conversão de um ficheiro de vídeo pode ser medida em frames por segundo, o que também é fácil de compreender. Estes números são mais úteis em e por si mesmos, uma vez que reflectem casos de utilização real. Mas, como em tudo, os valores de referência não são tudo o que se tem de considerar. E, claro, os valores de referência não são tudo o que se tem de considerar. Todos estes três chips são o sistema Haswell-E da Intel, mas o 5960X tem oito núcleos e uma cache de 20MB; os outros dois têm apenas seis núcleos e 15MB. O 5820K tem apenas 28 pistas PCIe e os outros têm 40. Este último, em particular, é pouco provável que apareça em muitos pontos de referência, e é a velocidade ligeiramente mais baixa do relógio do 5820K (3,3-3,6) versus o 5930K (3,5-3,7) que explica a sua exibição mais fraca, e não a menor largura de banda.

É importante ter tudo isto em mente, uma vez que um consumidor informado é um consumidor com poder. É bom ter um relógio de base sólido, e é ainda mais agradável ter uma alta velocidade de impulso. São certamente cruciais para determinar o que se quer e precisa do seu novo CPU, mas devem contar como apenas uma das coisas que se tem em consideração.