Modelos de processadores Multicores

A Tecnologia Multicore

Lohany Wagner Soares Ferreira^[1]

Danielly Chagas Santos^[2]

Sirlane Souza de Jesus^[3]

Gisele Oliveira Guarnier^[4]

Murilo Salvador Batista^[5]

Resumo

Nesse trabalho iremos mostrar o funcionamento e as vantagens da tecnologia multicore, alguns exemplos de implementação para computadores desktops e um ponto de vista a respeito de mudanças e inovações que estão surgindo graças a essa arquitetura e um breve desfecho sobre o futuro dessa tecnologia fazendo uma comparação de alguns processadores atuais, com seus respectivos fabricantes. E algums problemas ocasionados por essa ela.

Abstract

In this paper we show the functioning and benefits of multicore technology, some examples of implementation for desktops and a point of view regarding changes and innovations that are emerging thanks to this architecture and a brief outcome on the future of this technology by making a comparison some current processors, with their respective manufacturers. And some problems she incurred thereby.

1. Introdução

A lei de Gordon moore, mais conhecida como lei de moore, declarada na década de 70, resume-se que a cada 18 meses a capacidade do processador dobraria o que vem ocorrendo até os dias de hoje.                                

 Em meio a evolução dos processadores os transistores chegaram a um número muito alto e esse crescimento acarretou consequências. Além de aumentar o nivel de processamento, os transistores elevaram o consumo de energia do processador e grande parte do gasto não é utilizado no sistema do processador, mas em calor.                                         

A necessidade de atingir um melhor desempenho tornou-se uma preocupação, neste momento surgiu a busca por soluções, dentre elas foi encontrada a utilização de multinucleos que colaboram com a diminuição de energia e calor.                                                  .

Processamento requer mais desempenho do computador, enfaticamente do processador que é a inteligência da máquina e o processador multinucleado corresponde a essa demanda em busca do mais moderno e mais operante.

2. Tecnologia Multicore

 A demanda por mais potência, eficiência, segurança e serviços sem o aumento de custos e geração de calor tem levado os profissionais da área a um grande desafio. Um dos meios encontrados foi o desenvolvimento dos processadores com multinúcleos.  A tecnologia multicore consiste na colocação de dois ou mais núcleos em apenas um chip. O sistema operacional trata esses núcleos como se cada um fosse um processador diferente. A união dos  núcleos ao mesmo processador não aumenta o tamanho do mesmo, e sim torna o processamento mais eficiente.

Os processadores multinúcleos permitem trabalhar em um ambiente multitarefa. Adicionar um novo núcleo assemelha-se a abrir um nova pista em uma estrada para aliviar o transito, os carros não precisam se deslocar mais rápido para chegarem mais cedo a seu destino, eles apenas não são atrasados pelas pistas ocupadas.

A necessidade de alcançar maiores performances sem o consequente aumento no consumo de energia e manutenção se possível. A diminuição, da geração de calor tem se tornado a principal preocupação das pesquisas em tecnologia nos dias atuais.

Calor e energia, porém, não são as únicas preocupações já que as interconexões também estão se tornando cada vez mais um problema pois a velocidade pela qual os elétrons podem fluir é limitada pela resistência e pela capacitância do fio condutor e, embora a maioria dos fios estejam ficando menores, estes também estão ficando mais finos.

O problema aumenta quando é focada a conexão mais lenta entre processador e o banco de memorias principal. Por exemplo, um microprocessador que opera a 3,6 gigahertz pode executar uma instrução a cada 277 trilionésimos de segundo mas normalmente o sistema demora 400 vezes mais tempo para extrair informação da memória principal. A figura mostra a relação entre aumento da velocidade do processador e o aumento de velocidade da memória desde 1980. 

[pic 1]

Figura 1- Distância entre performance do processador e memória

Por causa desta discrepância os arquitetos de microprocessadores utilizam memória cache nos chips, técnicas de paralelismo de instruções, para manter o processador ocupado com as instruções B e C enquanto a A espera pelos dados, a exploração do uso de pipelines no entanto essas técnicas estão quase esgotadas.
Como a maiora das abordagens estão em seu limite, é necessária uma nova técnica para aumentar a frequência ou número de transistores nos processadores. Uma nova direção para tratar o problema é então necessária e esta vem justamente ao  seguir o caminho inverso das abordagens utilizadas até os dias atuais. No lugar de aumentar a frequência de seu núcleo e aumentar o numero destes em cada processador, podendo gerar ganhos de 30 a 90 por cento sem aumentar, na mesma proporção, a geração de calor e o consumo de energia.

2.1 Funcionamento

Um processador multinúcleo funciona como se em vez de um processador você tenha em seu computador dois ou mais processadores trabalhando em conjunto e como os múltiplos processadores estão em um mesmo socket, a conexão entre eles e realizada mais rapidamente do que em sistemas multiprocessados onde são utilizados um socket por computador.

A implementação de uma arquitetura interna do chip é uma abordagem da estratéga de divisão e conquista. Em outras palavras, dividindo o trabalho realizado por um único processador de núcleo simples, espalhando-o em multinúcleos de execução, um processador multinúcleo pode realizar mais volume de trabalho em um mesmo ciclo de clock.

Atualmente, os processadres multinúcleos são abordados em duas linhas de pensamentos: a linha do "rápido e estreito" conhecida também como "fast and narrow" e a linha do "devagar e largo", tabém conhecido como "slow and wide". A primeira linha de ação desta nova geração de processadores é baseada em poucos núcleos com muito processamento enquanto a segunda enfatiza o uso de mais núcleos com menor processamento.

A maior diferença entre um processador multiprocessos (multithreading) e um multinúcleo é que um processador multiprocessos pode rodar mais de um processo por ciclo de cloclk e cada tarefa pode executar mais de um processo por vez.