Processori, perché tanti core? Scopriamolo

Una volta erano l’eccezione, ora i cori rappresentano sempre più la regola tra i processori, anche quelli più comuni.

Da stravaganza riservata a super-computer, al suo uso comune, il passo è breve. Perfino il Chromecast, a pensarci bene, una piccola chiavetta da 35€ da attaccare alla televisione per ricevere contenuti in streaming, è dotata di un processore 1.2GHz doppio core, e una scheda grafica con diversi core paralleli. Ma perchè questa molteplicità di core si è diffusa così tanto?

Innanzitutto le definizioni: ogni sistema informatico, dal più potente supercomputer ad un forno programmabile, ha il suo fulcro di funzionamento nei processori. Un processore è un sistema dedicato a svolgere calcoli di diverso tipo, tendenzialmente azioni su bit memorizzati che corrispondono ad elaborazioni aritmetiche. Il core è un’unità di processamento, di cui sono dotati sia processori che schede grafiche, ma nel caso di quest’ultime la parallelizzazione è molto più spinta (fino ad arrivare a migliaia per una singola scheda grafica). Il motivo principale che ha portato alla diffusione dei multicore, è che a parità di numero di elaborazioni consuma molto meno suddividere il carico su tanti core, piuttosto che alzare la frequenza. Il consumo di un processore incrementa (almeno) quadraticamente con la frequenza, ma (teoricamente) linearmente con il numero di core. Ovvero, per fare un discorso illustrativo e didattico, se prendo un processore single core 2GHz e voglio raddoppiare il numero di elaborazioni al secondo, e’ possibile adempiere letteralmente alla richiesta, raddoppiando la frequenza a 4GHz, oppure raddoppiare il core tenendo fissa la frequenza a 2GHz.

Raddoppiando la frequenza a 4GHz, il consumo aumenta a (più del) quadruplo (quadruplo nel caso di transistor ideale, nella pratica è molto peggio, almeno cubico), se raddoppio i core a 2GHz consuma doppio dato che, semplificando molto, si tratta di costruire un gemello e affiancarlo (in linea teorica perfino un filo meno, perché è possibile riutilizzare la mappa delle istruzioni). Inizialmente era un core virtuale: il furbo meccanismo Hyper Threading di Intel riesce a sfruttare i tempi morti fra un’operazione e l’altra per infilare un’altra operazione. L’Hyper Threading (HT) è ancora utilizzato nei processori di fascia più alta (generalmente Intel i7, con qualche eccezione).

Il resto è storia

Poco dopo la generazione Pentium D ha introdotto i processori a doppio core, ed il resto è storia. Oggi i processori più comuni sono ben sotto i 100W (per Desktop vanno dai 60 ai 80W, per Portatile dai 4.5 ai 45W, e per smartphone da circa 1.5 a 3W, e includono anche schede video!) e sono migliaia di volte più potenti di quei Pentium 4, e diminuendo i consumi (molto importanti per i portatili e i cellulari) e la temperatura di esercizio si garantisce una maggiore affidabilità.