O que é escala de frequência?

O "cérebro" de um computador é sua unidade central de processamento (CPU). Em operação normal, a CPU processa todas as operações do computador, permitindo a execução de programas e o funcionamento do sistema operacional. As CPUs variam em velocidade e eficiência. O principal determinante para o desempenho da CPU de um computador é a velocidade do clock da unidade da CPU, que mede o número de operações aritméticas básicas - adição, subtração, multiplicação ou divisão - que ele pode executar a cada segundo. A escala de frequência é a maneira mais básica de obter mais desempenho de um processador; aumentando a freqüência do relógio, que é a velocidade na qual a CPU é executada, o desempenho do computador também aumenta.

Até recentemente, com o advento de processadores com vários núcleos, o escalonamento de frequência era a maneira mais elementar de obter desempenho adicional para novos modelos de processadores. Os processadores mais antigos costumavam rodar a uma velocidade abaixo de 1,0 GHz. Agora, os processadores geralmente rodam em velocidades superiores a 2,0 GHz, com alguns superando a marca de 3,0 GHz. No papel, uma CPU de 3,0 GHz "parece" mais rápida que uma CPU de 2,0 GHz, mas no mundo real, o desempenho geral do computador é determinado por um agregado de todas as suas partes. Em outras palavras, se os computadores de 2.0 GHz e 3.0 GHz contiverem o mesmo tipo de memória, a mesma placa-mãe e assim por diante, o elo mais fraco da cadeia poderá "afunilar" o computador, impedindo a otimização de todos os 3,0 GHz.

Embora possa parecer que a escala de frequência não tem limite, esse não é o caso. Aumentar a velocidade do clock de uma CPU aumenta a produção de calor na unidade; com o tempo, esse calor extra atua para degradar os circuitos, causando mau funcionamento ou falha do processador. Isso coloca um teto muito real na velocidade máxima dos processadores comerciais, limitando as velocidades nas quais os processadores podem ser construídos.

Aumentar o desempenho da CPU na ausência de escala de frequência requer soluções mais inovadoras; Os fabricantes de CPU não podem mais simplesmente "aumentar o volume" para obter mais desempenho. Para contornar esses limites, os fabricantes de CPU projetaram soluções de CPU multinúcleo. Ao colocar mais de um núcleo da CPU em um chip, a velocidade efetiva do processador é dobrada. No entanto, diferentemente da escala de frequência, cujo aumento de desempenho se aplica igualmente em todos os aspectos, isso coloca o ônus nos projetistas de software de computador. A menos que os desenvolvedores de software personalizem especificamente um programa para usar dois ou mais núcleos de CPU, o benefício extra será perdido, tornando a escala de frequência uma das maneiras mais puras de aumentar o desempenho em um chip de CPU.