O que é uma CPU?

A CPU é talvez a peça de hardware de computador mais conhecida do mundo, embora nem sempre pelos motivos certos. Não é incomum ouvir as pessoas chamarem o computador inteiro ou mesmo algo como um roteador de "CPU". Na verdade, um única CPU pode caber na palma da sua mão e é indiscutivelmente o componente mais importante em qualquer computador. Aqui está tudo o que você precisa saber sobre CPUs.

O cérebro do computador

Simplificando, a Unidade Central de Processamento (ou CPU) é o cérebro do computador, o componente que realmente pensa. Para fazer isso, as CPUs são compostas por um ou mais núcleos que podem realizar cargas de trabalho. As CPUs também exigem acesso à memória onde os dados podem ser armazenados e, quanto mais rápida essa memória, mais rápidas as tarefas podem ser concluídas. Idealmente, uma CPU obtém seus dados da RAM (que é decentemente rápida e pode armazenar uma grande quantidade de dados) ou de seu cache (que faz parte da CPU e é rápido, mas armazena poucos dados) em vez de um HDD ou SSD.

Como praticamente todos os outros tipos de processadores, as CPUs podem vir em diferentes variedades conhecidas como arquiteturas de conjunto de instruções (ou ISAs), que é o componente mais fundamental de uma CPU. As diferenças entre dois ISAs distintos costumam ser tão extremas que o software que roda em um ISA provavelmente não roda em outro. Mesmo as CPUs que usam o mesmo ISA podem usar uma microarquitetura diferente, outra forma como as CPUs são projetadas, embora não tão fundamental quanto o ISA. Diferentes microarquiteturas oferecem diferentes níveis de desempenho, eficiência e recursos.

Aqui está o que torna a CPU única: ela é muito boa em realizar tarefas em ordem serial e sequencial, em vez de fazer muitas coisas em paralelo ou ao mesmo tempo. É por isso que os primeiros processadores vieram com apenas um único núcleo, e mesmo duas décadas depois da estreia do primeiro dual-core CPU, a maioria dos chips de consumo oferece oito núcleos ou menos, embora as CPUs de grandes servidores geralmente ofereçam de 32 a 128 core. Os designers de CPU estão focados em oferecer melhorias no desempenho por núcleo, aumentando a velocidade ou a frequência do clock (a quantidade de trabalho ou instruções concluídas por segundo) e instruções por relógio, que depende do microarquitetura.

O cenário das CPUs e as empresas que as projetam

Embora existam muitos designers de CPU no mundo, vou me concentrar apenas nos maiores e mais importantes; muitas empresas fabricantes de CPU fazem chips para eletrônicos como calculadoras e máquinas industriais, que não são exatamente super interessantes. Quando se trata de PCs, telefones e centros de dados, existem surpreendentemente poucos players.

As principais empresas hoje são Intel, AMD, Arm e RISC-V International. Todos vocês conhecem a Intel: é uma das empresas de computadores mais antigas do planeta. A Intel inventou o x86 ISA, que compartilha com a AMD, e as duas empresas competem desde os anos 90. Depois, há a Arm, que mantém o ARM ISA e o licencia para outras empresas como a Apple, Samsung e Qualcomm, que criam CPUs ARM personalizadas com melhor desempenho em comparação com as regulares da Arm Núcleos ARM. O RISC-V International, por outro lado, permite que qualquer pessoa use e modifique seu RISC-V ISA, que é um padrão aberto.

A Intel e a AMD, apesar de serem as mais antigas dessas empresas, também estão entre as mais limitadas e fabricam apenas CPUs para PCs e data centers. A Intel em um ponto esteve envolvida no mercado de telefones, mas acabou desistindo de seus planos de adquirir smartphones. A Arm e seus parceiros estão envolvidos em praticamente tudo. Telefones e smartphones têm sido o reduto tradicional das CPUs ARM, mas empresas como Amazon e Google estão introduzindo o ARM no data center, e a Apple e a Qualcomm estão levando a luta até a Intel e a AMD em PCs.

O RISC-V, no entanto, quase não tem presença nesses mercados cruciais e, em vez disso, vem ganhando terreno principalmente em aplicações industriais. Ainda assim, a RISC-V International e seus parceiros têm planos de levar o ISA para PCs, smartphones e data centers para competir com Intel, AMD e Arm. Nos próximos anos, veremos se o RISC-V vai perturbar seriamente o status quo, que não foi perturbado por muitos anos.

O que as CPUs significam para o desempenho do seu dispositivo

A CPU é um dos componentes mais importantes em dispositivos como PCs e smartphones, seja para jogos, produtividade ou atividades casuais, como navegar na Internet ou assistir a vídeos. Existem muitas, muitas CPUs diferentes por aí com diferentes combinações de microarquiteturas, núcleo contagens e outros recursos, por isso é impossível fornecer uma visão geral completa do que procurar em uma especificação folha. Se você é um usuário médio e está procurando comprar um ótima CPU, Tenho algumas dicas para você.

Uma das coisas mais importantes a entender é que ter mais núcleos nem sempre significa mais desempenho. Nem todos os aplicativos farão uso de todos os núcleos, e os aplicativos que usam muitos núcleos tendem a ser para criação de conteúdo, como renderizar vídeos ou criar modelos 3D. Não é uma má ideia obter uma CPU moderna com muitos núcleos, mas muitas vezes você pode encontrar um negócio melhor optando por algo com um pouco menos de núcleos, a menos que saiba que precisa de todos os núcleos possíveis.

Jogar especialmente é uma carga de trabalho complicada para CPUs, porque altas velocidades de clock e muito cache são os recursos mais importantes em um ótima CPU para jogos. No entanto, mesmo uma CPU de baixo custo pode funcionar de forma idêntica a uma CPU de ponta se você escolher configurações gráficas que definam a taxa de quadros mais baixa. Por exemplo, uma CPU pode ser capaz apenas de 90 FPS em um jogo como Star Wars Jedi: Sobrevivente enquanto outro pode fazer 120 FPS, mas se você estiver jogando a 60 FPS, ambas as CPUs serão igualmente capazes. Se você está bem com o clássico 60 FPS, mesmo CPUs baratas farão o trabalho.

Por fim, se você quiser ter a melhor ideia do desempenho de uma CPU, precisará ler algumas análises, e isso se aplica a desktops, laptops e smartphones. Você terá que analisar muitos gráficos e tabelas cheias de números, mas é assim que você descobre qual CPU é melhor para quê. Uma folha de especificações nunca contará a história completa e você nunca deve aceitar o marketing pelo valor de face. E não se preocupe muito em tentar obter a CPU perfeita. As probabilidades são de que a maioria dos chips funcionará bem para o que você estiver tentando fazer.