Entenda para que serve o clock do processador de seu micro

Sempre que falamos de desempenho do computador, a primeira coisa que pensamos é na velocidade. Mas será que quanto mais veloz, melhor? Nem sempre. São muitos fatores que influenciam. Ao analisar os componentes da máquina, nos deparamos com diversos números e palavras técnicas, como é o caso do Clock. Em resposta a dúvida de leitores, o WNews mostra como essa tecnologia funciona e qual sua importância dentro do PC.

Tudo gira em torno do processador, o “coração” do sistema. Também chamado de microprocessador ou CPU (Central Processing Unit), é o encarregado de processar informações. A maneira como será essa operação dependerá do programa, que pode ser desde um editor de textos até mesmo um jogo. Para o processador isso não faz a menor diferença, pois ele apenas obedece às ordens (chamadas de comandos ou instruções) contidas no software, que podem ser para um simples cálculo matemático ou para enviar um dado complexo para a placa de vídeo, por exemplo.

O que é o Clock

Em um computador, para que o funcionamento seja perfeito todas as atividades necessitam de sincronização. O clock serve justamente para isso, atuar como um sinal para sincronizar as atividades. Ele é gerado por um cristal de quartzo, que vibra alguns milhões de vezes por segundo, com uma precisão quase absoluta.

Estas vibrações são usadas para “ajustar” os ciclos da placa-mãe, que sabe que a cada vibração do cristal deve gerar um determinado número de ciclos de processamento. O funcionamento de todos os periféricos, da placa de vídeo ao disco rígido é coordenado por este “relógio”, que os faz trabalharem simultaneamente e sem engasgos.

Portanto, em cada pulso de clock os dispositivos executam suas tarefas, param e vão para o próximo ciclo. Tecnicamente falando, o pulso é uma onda quadrada passando de “0” a “1” a uma taxa fixa, em que o início de cada ciclo é quando o sinal passa de “0” a “1”. Sua unidade de medida é em Hertz (Hz), que significa o número de etapas por segundo. Um processador de 100MHz indica que em um segundo há 100 milhões de ciclos de clock.

Dentro do CPU todas as instruções precisam de certo número de ciclos para serem executadas. O processador sabe quantos ciclos cada instrução vai demorar, pois tem uma tabela que lista todos os tipos de informações. Então, se há duas instruções para execução e a primeira vai levar sete ciclos de clock, a segunda iniciará automaticamente no oitavo pulso.

É claro que esta é uma explicação simplificada sobre o processador, e com apenas uma unidade de execução – processadores mais novos possuem muitas unidades de execução trabalhando em paralelo, capazes de executar várias tarefas simultaneamente.

É importante ressaltar que cada processador tem um projeto distinto e conta com características que determinam sua velocidade. No caso de dois chips completamente idênticos, o que estiver rodando a uma taxa de clock mais alta será o mais rápido. Neste caso, com uma taxa mais alta o tempo entre cada ciclo será menor, e as tarefas serão desempenhadas em menos tempo, resultando em uma performance maior.

Multiplicação de Clock

Mas a elevação dos clocks passou por algumas restrições. Como os processadores atuais atingem freqüências elevadas, muito superiores às placas-mãe, os fabricantes de chips começaram a usar um novo conceito. O objetivo é evitar que os processadores fiquem limitados à freqüência da placa-mãe, chamado multiplicação de clock. Foram desenvolvidos o clock interno e externo.

Dentro de qualquer computador os dados são transmitidos e gerenciados na forma de sinais elétricos. O processador é muito pequeno, mede em torno de 1,5 centímetros quadrados. A placa-mãe por sua vez é muito maior que isso, com várias trilhas (ou caminhos). Essas trilhas são fios que conectam vários circuitos do computador. O problema é que, com taxas de clock muito altas, esses fios começaram a funcionar como antenas. Por isso o sinal, ao invés de chegar à outra extremidade do fio simplesmente desaparecia, sendo transmitido como uma onda de rádio.

Por estar restrita à placa-mãe, a freqüência do processador não é fixa. Pode ser maior ou menor do que o especificado, dependendo de como a placa-mãe estiver configurada (É neste ponto que usuários avançados costumam mexer nas velocidades para fazer overclocks, ou seja, fazer com que o processador trabalhe com taxa superior à recomendada pelo fabricante).

Desenvolvido há muitos anos, desde os computadores 486 (e usado em todos os processadores atualmente) o clock externo é usado quando dados são transferidos para a memória RAM (usando um chip controlador da placa-mãe, chamado de “ponte norte”), para um clock interno mais alto. Por exemplo, em um Pentium4 de 3GHz a velocidade de 3GHz refere-se ao clock interno do processador, que é obtido quando multiplicamos por 15 seu clock externo de 200 MHz.

Por terem valores muito distintos, diversas técnicas são usadas para minimizar o impacto da diferença de clock interno e externo. Uma delas é o uso de maior memória cache dentro do processador, e a mais comum é transferir mais de um dado por pulso de clock. Tanto a AMD como a Intel, mais conhecidas fabricantes de chips, usam esse tipo de recurso. Os processadores da AMD transferem dois dados por ciclo de clock e os da Intel quatro dados por ciclo de clock.

Com a transferência de dois dados por ciclo, com clock externo de 100MHz, é na verdade como se o processador o fizesse a 200MHz. Como podemos ver, não é apenas o clock que mostra o desempenho do computador.

Portanto, o recurso de multiplicação de clock é indispensável atualmente, pois sem ele seria impossível desenvolver processadores muito rápidos, já que não é possível aumentar a freqüência das placas-mãe e dos demais periféricos na mesma proporção do aumento do clock nos processadores.