O que é e para que serve o clock do processador?

Apesar do tamanho diminuto, o processador é um componente muito complexo e de suma importância nos computadores. Ele é o cérebro da máquina e tem função vital para todas as tarefas, porém é preciso um trabalho bem minucioso para a mágica acontecer no dia a dia.

Construído com nanotecnologia de ponta, as CPUs têm milhões de pequenas peças em seu interior. Cada uma delas é controlada com precisão para que você possa dar simples comandos com o mouse e obter resultados quase que imediatamente.

Boa parte do trabalho no processador se dá através de cálculos matemáticos, porém existe uma forma bem inteligente para tudo funcionar de acordo com o planejado. Entre tantas especificações, uma das que mais ganha destaque é o clock do processador, sendo este um detalhe muito importante para que o chip possa operar com eficiência.

Apesar de não ser o dado mais relevante, o clock é um número bastante comum na divulgação dos computadores. Basta abrir algum link promocional para se deparar com a informação do clock já no título do produto. Trata-se de uma informação dada em hertz, a qual supostamente serve como um referencial de potência, poder ou velocidade da máquina.

Na prática, o clock está muito além de uma simples especificação desse tipo e não deve mesmo ser usado como um mero indicador de velocidade. Tanto é verdade que não podemos apenas comparar dois processadores por esse único dado. É preciso ter informações e compreender a arquitetura para saber o impacto do clock na prática.

Com tantas questões envolvendo o clock, nós resolvemos dar uma explicação mais detalhada para você compreender melhor a finalidade desse item e evitar confusões. Se você está entrando no mundo do hardware, este artigo pode ser um bom primeiro passo, já que essa é uma informação primordial para entender o funcionamento do processador.

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Um esboço da operação geral do processador

O processador é a unidade central de processamento (CPU) da máquina, sendo então a peça responsável por efetuar os cálculos necessários para a execução do código de um programa. Basicamente, o processador é o cérebro do computador, sendo então o componente que recebe instruções para realizar as tarefas ordenadas pelo usuário.

Como o centro de tudo, ele é o dispositivo encarregado de cuidar do processamento de dados, desde a etapa de carregamento das informações na unidade de armazenamento até o retorno dos arquivos já processados, que então serão encaminhados para o processador gráfico (na placa de vídeo) e exibidos em formato visual para o utilizador do PC.

Conforme dito, entre tantas tarefas, a CPU é incumbida de se comunicar com as demais peças, algo que é bastante comum, já que muito do trabalho durante a execução do sistema operacional e dos programas é feito em conjunto. Ocorre que ela é a chave para mover a plataforma, então é ela que deve organizar os dados para que tudo funcione perfeitamente.

Pois bem, em um evento qualquer do seu dia a dia, o processador será o componente acionado para “resolver qualquer pepino”. Ele vai buscar o programa que você quer executar no disco rígido, transferir os conteúdos necessários para a memória RAM, efetuar os cálculos requisitados para dar procedimento à execução da sua solicitação e, por fim, providenciar o retorno para que a placa de vídeo possa exibir tudo na tela.

O funcionamento da CPU em outras palavras

Vamos pegar como exemplo o aplicativo de calculadora, presente em qualquer sistema operacional. Basicamente, quando você clica no ícone dessa ferramenta, ela abre instantaneamente, como se fosse simplesmente mágica. Todavia, há uma série de etapas nesse instante de tempo.

Em primeiro lugar, desde a movimentação do mouse até a interpretação do duplo clique são tarefas que devem passar pelo processador. Ele é que recebe um sinal vindo do dispositivo de entrada (neste caso, o mouse), interpreta o seu movimento — nem que seja um mísero milímetro — na mesa e, então, dá o comando para a placa de vídeo mostrar a seta na tela sendo movida por alguns pixels de espaço virtual.

Depois, quando o comando foi dado, a CPU tem a responsabilidade de solicitar os arquivos para o disco rígido. Uma vez encontrados, o processador dá a ordem para que o arquivo seja levado até a memória RAM, onde ele será acessado de maneira mais rápida — aliás, durante todo o tempo em que você usar a calculadora, os dados temporários serão guardados na RAM.

Após colocar o arquivo em um lugar de fácil acesso, o processador vai pesquisar nas linhas de código dos arquivos (que são traduzidos da linguagem humana para a linguagem de computador pelo compilador, um programa que serve como um tradutor) as instruções existentes para que a tarefa seja realizada de acordo com o que foi solicitado pelo usuário.

Instruções e mais instruções repetidamente

O código de um programa é quase como uma receita de bolo, com uma série de passos necessários para que uma determinada tarefa seja completada. Cada uma dessas tarefas pode ser decomposta em vários cálculos, que geram diversos dados e são interpretados matematicamente pela CPU.

Cada passo dado ou cada cálculo básico realizado pelo processador é como se fosse um evento. Quando o processador consegue repetir eventos em sequência por um segundo, nós temos o que chamamos de um hertz, ou seja, uma tarefa por segundo. Se um processador consegue realizar cem ciclos em um segundo, ele então funciona com clock de 100 Hz.

Assim, podemos dizer que a frequência com que a CPU realiza os cálculos é o clock (que significa frequência). Normalmente, você vai encontrar especificações em Megahertz ou Gigahertz. Os prefixos mega e giga servem para relatar a ordem de grandeza. O Mega indica a capacidade de milhões de ciclos, enquanto o Giga denota a realização de bilhões de ciclos.

Na prática, isso significa que um determinado processador que funciona a 3,2 GHz pode realizar 3 bilhões e 200 milhões de cálculos em um único segundo. Todavia, isso não quer dizer que essa é a capacidade total do componente. É importante observar que há diferentes arquiteturas e formas de dividir as tarefas.

Hoje, temos processadores de dois, quatro, oito, dez ou mais núcleos — posteriormente, vamos publicar um artigo com uma explicação detalhada sobre esse tema. Nesses chips, cada núcleo pode trabalhar de forma independente e usar o mesmo clock para realizar essa infinidade de cálculos de modo independente.

Determinando o clock do processador

Através dessa explicação, você talvez imagine que o clock é simplesmente um dado jogado e que não existe lógica para sua atribuição. Todavia, há parâmetros observados pela própria fabricante para que o clock seja determinado e entregue estabilidade para o consumidor — este é um componente que não pode falhar e qualquer discrepância pode ser problemática.

Primeiramente, a fabricante faz verificações em relação à capacidade do componente para operação com eletricidade. Depois, é preciso efetuar testes quanto às temperaturas, pois o funcionamento constante só é possível se os componentes internos (transistores) estiverem trabalhando dentro de uma margem que evite danos aos materiais.

A fabricante não pode desenvolver um produto e “chutar” que ele vai funcionar a 4,5 GHz, pois essa determinação depende desses aspectos e somente testes poderão determinar se essa é uma possibilidade para tal chip. Outro detalhe curioso quanto aos sistemas computacionais atuais diz respeito à forma como os clocks funcionam em diversos componentes.

Apesar de o clock do processador ser o mais divulgado, essa especificação é comumente utilizada para determinar a frequência de operação de outras peças, incluindo memória RAM, chip gráfico e outras placas de expansão (conectadas aos slots PCI-Express). Basicamente, para sincronizar os dispositivos, as plataformas usam um clock-base (BCLK) para todos os itens.

Normalmente, esse clock é determinado na casa dos 100 MHz, sendo que toda peça tem seu respectivo multiplicador interno para trabalhar com suas operações de forma separada. Então, os dados trafegam de um lado para outro em uma mesma frequência, mas podem ser operados distintamente em cada componente.

Um chip como o Intel Core i9-7900X, por exemplo, pode trabalhar com clock de até 4,5 GHz, mas essa é uma especificação que pode ser alterada facilmente na BIOS da placa-mãe. As placas vêm configuradas com BCLK de 100 MHz, sendo que a CPU tem um multiplicador de 45 vezes para chegar ao patamar especificado pela fabricante. Alterações nesses números são o que chamamos de overclocking — mas aí já é papo para outra matéria.

Confusões no clock

Costumeiramente, associamos a “velocidade” de um processador ao clock. Ainda que esta seja uma associação errada no sentido direto da compreensão do clock, ele não é de todo enganoso. É preciso entender que o clock é um dado informado em hertz, que implica apenas na frequência com que determinadas tarefas são realizadas.

Pensando na questão dos ciclos por segundo, podemos entender, na verdade, que um processador (vamos chamá-lo de X) capaz de efetuar 4 mil ciclos por segundo é mais potente ou eficiente do que outro (de codinome Y) que realiza 2 mil ciclos no mesmo espaço de tempo. Com esses dados, é possível dizer que o processador Y necessita de dois segundos para completar os mesmos 4 mil ciclos, então por isso as pessoas dizem que ele é mais rápido.

É claro que, em teoria, quanto maior a frequência, menor será o tempo para a realização das tarefas. Consequentemente, dado que a velocidade pode representar o tempo necessário para completar um determinado trabalho, podemos sim relacionar o clock com a percepção de velocidade, mesmo que isso não seja uma verdade absoluta para todo caso ou que não sirva como uma informação para comparativos diretos.

É importante ressaltar que um processador tem vários componentes em seu interior, incluindo núcleos, controlador de memória, memória cache, chip gráfico e interface de entrada e saída. Vários desses elementos podem impactar na performance durante a execução das tarefas, então não se trata apenas de “clock de X é maior que o de Y”.

Fora isso, ainda é preciso considerar que os sistemas e programas trabalham diferentemente com cada arquitetura, bem como existe a questão da comunicação com outras peças, o que também pode impactar no desempenho.

Dito tudo isso, você pode entender por que o clock não pode ser apenas definido como uma medida de velocidade, capacidade ou potência. Ainda é um dado bastante relevante quando falamos de produtos similares e de uma mesma família (sendo até possível usá-lo para comparações superficiais), mas é preciso ter cuidado na hora de afirmar que determinada CPU é melhor que outra por conta da frequência de operação.

Vale notar que essa definição de clock pode ser usada de forma genérica também para entender como se dá o trabalho do processador gráfico ou de peças similares. Agora, que você já entende o básico, é possível compreender como a mágica acontece no seu PC. Aproveite então o alto clock da sua CPU e poste um comentário logo abaixo.