quinta-feira, 10 de dezembro de 2020

SOLUÇÃO DE PROBLEMAS... PARTE VIII

A VAIDADE DE MUITA CIÊNCIA É PROVA DE POUCO SABER.

Bilhões de interruptores nanoscópicos abrindo e fechando bilhões de vezes por segundo, dentro de uma pastilha de silício menor do que um selo postal, geram uma quantidade monstruosa de calor. Somado a outras limitações físicas cujo detalhamento foge ao escopo desta postagem, esse problema levou os fabricantes a buscar alternativas para aumentar o poder de processamento de seus chips sem elevar ainda mais a frequência de operação.

Após seis anos no mesmo processo e cinco na mesma arquitetura, a Intel introduziu diversos aprimoramentos em seus produtos, como o STIM (material de interface térmica de solda) de matriz mais fina, que melhora o desempenho térmico e permite ao chip operar a até 5,3 GHz (no caso do Core i9-10900K). Mas, quando se executam os benchmarks, fica claro que a empresa atingiu seu limite com os 14 nm. Não fossem assim, seu processadores estariam operando na casa das dezenas de Gigahertz, mas empacaram nos 3,5 GHz — embora testes realizados com o Intel Core i7-3770K demonstrem que o chip suporta overclock de 100% (o que eleva a frequência de operação a mais de 7 GHz).

AMD vem aumentado sua participação no segmento de CPUs. Em setembro, a empresa abocanhou cerca de 25%; dois meses depois, sua fatia cresceu para 26,91%. Com a série Ryzen 5000 de 7 nm — que apresenta excelentes resultados, tanto para trabalho quanto para diversão —, e o lançamento do Zen 4 de 5 nm previsto para o próximo ano, tudo indica que esse percentual cresça ainda mais e mais rapidamente. Já a Intel deve lançar sua linha Rocket Lake (que utiliza uma variante de 14 nm) ainda no primeiro semestre de 2021. 

No que concerne a aceleradoras gráficas, a participação da AMD permanece bastante estável (de junho do ano passado a novembro deste, sua fatia aumentou de 14,8% para 16,5%). Isso se deve sobretudo à concorrência monstruosa do Ampere, da Nvidiamas isso já é uma outra história e vai ter de ficar para uma outra vez.

Como vimos, não se deve confundir a frequência de operação do processador com o desempenho do computador, já que a “velocidade” do chip é apenas uma das variáveis que determinam a performance do sistema como um todo. Aliás, a AMD deixou isso claro com a fórmula P = F x IPC, onde “P” é a performance; “F”, a frequência de operação e IPC, o número de instruções que o chip é capaz de executar a cada ciclo de clock.

Para facilitar a compreensão, pense no computador como uma orquestra, na qual o processador é o maestro e os demais dispositivos de hardware, os músicos. Além de um regente competente, uma boa apresentação exige que o oboísta, o contrabaixista, o violinista, o trompetista, o violoncelista e os demais componentes da orquestra sejam qualificados, afinados e integrados entre si. Bons músicos até podem suprir — ou disfarçar — as limitações de um maestro chinfrim, mas a recíproca não é verdadeira.

Guardadas as devidas proporções, esse mesmo raciocínio se aplica ao computador, cujo desempenho só será satisfatório se a configuração de hardware for equilibrada, com componentes adequados e bem dimensionados (volto a lembrar o ensinamento de Mestre Morimoto: todo computador será tão rápido quanto seu componente mais lento).

Claro que é importante ter uma CPU veloz, que esbanje poder de processamento. No entanto, se não houver memória RAM suficiente, o processador perderá ciclos e mais ciclos de clock esperando a memória virtual entregar os dados solicitados.

Observação: A memória virtual emula memória física a partir de um arquivo de troca (swap file) criado no disco rígido, para onde o Gerenciador de Memória Virtual remete as sessões que não são prioritárias naquele momento — e de onde as traz de volta quando necessário. Esse recurso, desenvolvido pela Intel e aprimorado ao longo dos anos, continua sendo usado até hoje, em que pese a lentidão que ele acarreta ao sistema por ser baseado no drive de HD — um dispositivo ultrapassado e milhares de vezes mais lento que a já relativamente lenta memória RAM.

Outra analogia de que gosto muito remete à dinâmica entre o processador, a RAM e o HDD. Vamos a ela:

Imagine o PC como um escritório e o processador como um funcionário extremamente diligente, mas sem iniciativa própria. Durante o expediente, esse incansável colaborador atende ligações, recebe informações, transmite instruções, elabora cartas e relatórios, responde emails e por aí afora, tudo praticamente ao mesmo tempo. No entanto, sempre que algum elemento indispensável ao trabalho não está sobre a mesa, o já assoberbado funcionário perde um bocado de tempo escarafunchando gavetas abarrotadas e estantes desarrumadas (quem mandou não desfragmentar o HDD?). E a situação fica ainda pior se ele precisa abrir espaço sobre a mesa atulhada para acomodar mais livros e pastas — isso sem falar que o coitado terá de arrumar tudo de novo antes de retomar a tarefa interrompida. 

Para quem não ligou os pontos, a escrivaninha corresponde à memória cache, as gavetas, à memória física (RAM), as estantes, à memória de massa (HDD) e a “abertura de espaço”, à memória virtual (ou arquivo de troca, arquivo de paginação, ou ainda swap-file).

Continua.