É possível combinar múltiplos processadores para ter mais desempenho?

Os computadores sempre foram alvo de fascínio para os consumidores, algo impulsionado principalmente pelas possibilidades de personalização no que diz respeito ao hardware.

A vantagem de ser um produto ajustado às necessidades do consumidor é um aspecto que fez com que as fabricantes, ao longo dos anos, desenvolvessem novas tecnologias para levar inovação e maior performance ao usuário.

Jogadores, apaixonados por tecnologia e curiosos de plantão sempre gostaram de apostar suas fichas e um bocado de tempo na arte de construir máquinas incrivelmente poderosas. Assim, com uma tendência cada vez mais forte rumo a personalizações incrementadas, algumas marcas tomaram decisões de levar os limites ao extremo.

Combinando várias peças

No decorrer dessa evolução desenfreada, houve o surgimento de ideias para combinação de múltiplas peças, o que levaria a uma suposta melhoria na parte de processamento e, consequentemente, a ganhos surpreendentes para o consumidor. Foi o caso das alterações na memória, que passou de configurações individuais para sistemas de canal duplo e triplo.

Pensando na jogatina, uma das inovações lançadas visando a melhoria da performance foi a configuração de múltiplas placas de vídeo, algo que se deu por parte de duas fabricantes: NVIDIA e AMD. Cada uma desenvolveu sua própria tecnologia, mas, de maneira geral, o objetivo era basicamente o mesmo.

Funcionalidades como a NVIDIA SLI e da AMD CrossFire permitem ao jogador combinar duas, três ou até quatro placas de vídeo. Ainda que o escalonamento dos componentes não seja totalmente eficiente (o que significa que uma configuração com quatro placas não indica um ganho de 300%), há melhorias substanciais em vários casos.

Com todo esse avanço, não é raro questionar a possibilidade de combinar vários processadores em uma máquina, mas, afinal, existe algum modo de fazer isso? Ou no popular: é possível fazer “um SLI de processador?”. A resposta curta é: sim. No entanto, há algumas pegadinhas aqui que limitam um pouco as configurações que permitem associar duas unidades de processamento.

A necessidade de evolução

A verdade é que, historicamente, antes de termos componentes com múltiplos núcleos, tanto as fabricantes de placas-mãe quanto marcas como Intel e AMD já pensavam em formas de melhorar o desempenho através de um avanço na parte de processamento do computador. A ideia era bastante simples e óbvia: ampliar a capacidade de computação, fosse via mudanças na forma de operação ou pelo incremento dentro da própria CPU.

Entretanto, devido às limitações nas arquiteturas dos processadores, era simplesmente impossível levar a performance além de um patamar, já que não havia formas de aumentar a quantidade de transistores, tampouco de alterar aspectos como clock e outros parâmetros, sem criar processadores de tamanho avantajado – o que implicaria em toda uma mudança de socket, conexões eletrônicas e outras tantas adaptações.

Assim, lá no começo do atual século, por volta de 2000 ou 2001, houve o surgimento de algumas placas-mãe que combinavam dois processadores Pentium III. Com a chegada dos chipsets VIA Apollo Pro 133A e Apollo Pro 266, as marcas puderam aliar a performance de duas unidades e, assim, entregar maior desempenho ao consumidor nas principais tarefas.

Era uma época em que Intel e AMD não atuavam no segmento de chipsets e deixavam o trabalho para parceiras, tal qual a VIA e a SiS. O momento era de transição em vários componentes da informática, incluindo as memórias que estavam saindo do padrão DIMM para a chegada da versão DDR.

Com esse tipo de alteração, somente unidades computacionais que trabalhassem com maior velocidade poderiam apresentar diferenças substanciais, então o surgimento de uma solução com dois processadores era bastante sensata. Tal mudança não implicava em grande trabalho por parte das fabricantes de CPU, já que a alteração se dava muito mais na arquitetura da placa, algo que era possibilitado justamente pelos novos chipsets.

Placa-mãe MSI 964D Pro

Foi nesse tempo que marcas como Iwill e MSI lançaram soluções inusitadas, que traziam tanto inovações de memória e processadores quanto uma enormidade de conexões de expansão para o consumidor utilizar placas de vídeo, som, rede e outras peças que pudessem ampliar as capacidades de suas máquinas. Era chegada uma nova era, que levaria a velocidade de processamento e as soluções gráficas a um nível superior.

As placas mais memoráveis com dois processadores foram a MSI 694D Pro (que usa o chipset VIA Apollo Pro 133A) e a Iwill DVD266-R (com o VIA Apollo Pro 266). Essas peças traziam o socket 370, que dava suporte para operação de dois processadores quando equipadas com modelos Pentium III. Detalhe: esses chipsets ainda trabalhavam com CPUs VIA C3 (somente no Apollo Pro 133A) e Celeron (nos dois chipsets).

Para você ter uma ideia, falando especificamente da placa-mãe Iwill DVD266-R, os componentes da série Pentium III podiam ser configurados com clocks que variavam de 500 MHz a 1 GHz. Com a combinação de dois chips, na teoria, o usuário tinha uma máquina capaz de processar o dobro de tarefas nessas respectivas frequências, ou seja, era como poupar metade do tempo em qualquer atividade.

Placa-mãe Iwill DVD266R

Na prática, as coisas nunca funcionam exatamente como o planejado e, tal qual acontece com as tecnologias de placas de vídeo, o software nunca responde de acordo com as capacidades do hardware. É importante notar que as duas novidades eram destinadas aos consumidores finais, que poderiam usar benefícios de processamento em suas atividades domésticas.

Apesar de, nas ocasiões de lançamento, tais novidades parecem brilhantes, elas não duraram muito, já que a evolução logo deu abertura para a chegada de novos chipsets e processadores ainda mais robustos. Graças às melhorias de operação, os novos modelos Pentium IV podiam entregar uma performance substancialmente maior, o que dispensava o uso de múltiplos processadores.

Uma mudança sensata para o consumidor

E foi nessa evolução incessante que, após chegar aos limites dos processadores, grandes marcas como Intel e AMD, pensando somente no segmento dos computadores, desenvolveram ideias de componentes com múltiplos núcleos.

A chegada de modelos como o Pentium Dual-Core (e depois a família Intel Core) e os Athlon X2 (que depois deram abertura para Athlon X3 e X4, bem como os Phenoms, a série FX e outras) colocou um ponto final na ideia de combinação de múltiplos processadores.

Basicamente, pensando no sentido ínfimo do conceito da computação, a possibilidade de combinar múltiplos núcleos (que é essencialmente o cérebro de um processador) e compartilhar os elementos internos (como memória cache, controlador de memória e agente do sistema) fez muito mais sentido do que insistir em trabalhos individuais de processadores.

Coincidentemente, toda essa mudança nas CPUs gerou uma convergência geral na parte de hardware, incluindo a mudança na fabricação de chipsets (que passou de terceiras para as próprias desenvolvedoras de processadores), ajustes dos processadores (que integraram múltiplos componentes, incluindo chip gráfico) e alterações na arquitetura das placas-mãe.

Com essas novidades, as placas seguiram o caminho da diminuição de tamanho, o que, novamente, foi benéfico para o consumidor, principalmente quanto ao tamanho dos computadores. Se a “onda” das máquinas com vários processadores tivesse pegado, possivelmente hoje teríamos PCs maiores, já que, nos modelos que pintaram no mercado, as placas tiveram de crescer para acomodar mais peças.

Abusando da melhoria de litografia, com transistores de tamanho cada vez mais ínfimo, AMD e Intel chegaram, hoje, ao ponto de fornecer processadores acessíveis com oito núcleos ao consumidor – e há modelos com até 18 núcleos anunciados para este ano. A evolução do software para aproveitar toda essa vantagem computacional também foi um impulsionador para que as fabricantes mantivessem esse conceito ativo e fizessem investimentos pontuais.

Aplicações que realmente necessitam de múltiplos processadores

Apesar de o conceito de múltiplas CPUs desaparecer das máquinas voltadas para ambientes domésticos (o famigerado segmento dos desktops), ele cresceu entre os computadores voltados para atividades que demandam um nível de processamento que está acima do que podemos imaginar. Assim, hoje, as máquinas de data center usam essencialmente apenas placas para várias unidades de processamento.

E não estamos falando de servidores para ambientes corporativos, pois, dependendo do tamanho da empresa, um único processador do tipo Xeon ou Opteron com 20 núcleos já tem a capacidade de processar as demandas para operações de pequeno porte. As máquinas que realmente precisam de poder em massa são aquelas que estão por trás dos grandes sites de internet ou de plataformas online que atendem milhões de usuários simultaneamente.

A verdade é que, para atender a tamanha demanda, um data center de uma empresa como a Sony, Microsoft, Facebook ou Google (pensando apenas em serviços famosos) pode necessitar de milhares de processadores – os quais são interligados dentro dos chamados racks. Todavia, pensando apenas em um único computador desse grande servidor de dados, temos exemplos de placas que podem trabalhar com até quatro processadores em paralelo.

É o caso das principais placas da fabricante Super Micro, que é especializada no segmento e tem peças como a X10QBi. Esse modelo vem com quatro sockets R1 (LGA2011), que operam especificamente com chips Intel Xeon E7-8800 v4/v3 ou Intel Xeon E7-4800 v4/v3. Para colocar todos os componentes em comunicação, essa placa usa o chipset Intel C602J.

Em termos de expansão, ela tem quatro slots PCI-E 3.0 x16, sete slots PCI-E 3.0 x8, suporte para duas placas de rede 10GBase-T ports (com capacidade de 10 Gigabits), interface IPMI, seis conexões do tipo SATA (sendo duas SATA 3 e quatro SATA 2) e seis portas USB 2.0.

É importante notar que, devido às limitações de tamanho, essa placa não tem slots de memória instalados diretamente na placa de circuito impresso. Assim, ao montar uma máquina com essa placa é preciso adicionar módulos que ofereçam o suporte para a memória RAM. Ao acoplar os módulos (é possível utilizar até oito módulos), a máquina pode ser equipada com até 12 TB de memória RAM (distribuídos em 96 slots que aceitam 128 GB cada).

Olhando bem para esses números e comparando com a capacidade de PCs do tipo Desktop (que em alguns casos até aceitam 64 GB de memória RAM, mas que, por padrão, dificilmente ultrapassam dos 8 GB ou 16 GB), fica claro por que não faz sentido desenvolver uma arquitetura de múltiplos processadores para o consumidor comum. Não há qualquer atividade rotineira ou específica que possa justificar tamanho exagero em um PC doméstico.

Pensando em quantidades como 12 TB de memória RAM e a possibilidade de usar até quatro processadores (o que pode totalizar 96 núcleos), fica evidente que somente tarefas que exigem um nível de processamento absurdo podem aproveitar essas vantagens. Que tipos de ações demandam tanto poder? Bom, um serviço como a PlayStation Network ou uma rede como o Facebook, que atendem milhões de usuários por segundo, podem ser bons exemplos.

Nota: alguns servidores usam processadores da AMD ou mesmo componentes da série Intel Xeon Phi (que trazem até 72 núcleos e trabalham de forma distinta para cargas de trabalho paralelas).

Todavia, apesar das vantagens na quantidade de dados e nas atividades realizadas paralelamente, um Xeon da série 8800 não necessariamente trabalha melhor do que um Intel Core i7 em todos os casos. É importante perceber que são componentes voltados a atividades completamente distintas, sendo que um modelo da série Intel Core pode até trabalhar com clocks mais elevados e desempenhar melhor para jogos e atividades práticas.

Não que as especificações de Intel Xeon não sejam impressionantes. O modelo E7-8894V4 (que custa a bagatela de 8.898 dólares) tem 24 núcleos, pode trabalhar com até 48 threads, conta com 60 MB de memória cache e pode chegar ao clock de 3,40 GHz em modo Turbo.

Além disso, esse Xeon tem largura de banda de memória ampliada, já que trabalha com sistema quad-channel. Todos esses diferenciais são importantes para as tarefas as quais ele é dedicado e mostram claramente como ele se diferencia de um Core i7, que roda com frequência elevada, mas tem menos núcleos e limitações de memória.

Enfim, pensando nas atividades práticas do consumidor, sejam jogos ou o trabalho com aplicativos para conteúdos gráficos, os atuais componentes de processamento fazem um excelente trabalho. Inclusive, essa ideia de unir processadores é algo que vem até caindo em desuso por parte das fabricantes de chip gráfico, como é o caso da NVIDIA, que atualmente limita as combinações com a tecnologia SLI.

Também, é válido notar que muitas das limitações que existem nos atuais computadores muitas vezes se devem às capacidades de peças mais lentas, por exemplo, os HDs ou demais itens que atrasem o processamento de outros componentes. É difícil prever como se dará o futuro da computação, mas, ao perceber os avanços atuais, não é sensato arriscar em configurações com várias CPUs. Por ora, os núcleos e threads fazem um excelente trabalho.