O Android realmente consegue usar oito núcleos ao mesmo tempo?

Processamento multi-thread já existe há uma década em nossos PCs, onde é comum vermos processadores com quatro, seis e até mesmo oito núcleos tanto da Intel quanto da AMD. Há cinco anos, a ARM começou a investir neste segmento ao trazer o primeiro processador dual-core para smartphones, e não parou por aí. De lá para cá vimos novos produtos sendo lançados com chipsets com processadores quad-core e mesmo octa-core. A MediaTek resolveu ir além ao lançar o Helio X20, o primeiro chipset com nada menos do que 10 núcleos. Para controlar o alto consumo e grande aquecimento, a ARM desenvolveu a implementação big.LITTLE que consiste em mesclar núcleos potentes em conjunto com núcleos econômicos. Com isso, já vimos várias soluções deste tipo no mercado como o Exynos 7420 ou mesmo o Snapdragon 810. O kernel do Android é responsável por separar as instruções a serem processadas por cada núcleo. Assim, o sistema é quem decide o que o Cortex-A57 irá lidar, deixando tarefas mais leves para o Cortex-A53 que conta com desempenho inferior. Mas será que o Android consegue realmente usar todos estes núcleos de forma eficiente?

Os PCs atualmente precisam lidar com uma quantidade de informação muito maior do que nossos smartphones. Com isso, ter um processador quad-core realmente mostra uma vantagem considerável contra uma solução dual-core. Isso acontece porque grande parte dos programas para Windows são construídos visando o processamento paralelo. Isso quer dizer que quando você abrir uma determinada aplicação em seu computador, a CPU poderá quebrar todos os blocos de instruções a serem processados e dividir a carga entre cada núcleo. No entanto, aquelas que não foram compiladas desta forma terão que ser totalmente processadas por um único núcleo, o que acaba reduzindo a vantagem de ter uma CPU com quatro ou mais unidades. Multi-thread no Android Como dito anteriormente, os PCs já contam com soluções multi-core há muito tempo. Isso permitiu que os desenvolvedores adaptassem suas aplicações para tirar o melhor proveito possível de tantos núcleos disponíveis. No entanto, mesmo após uma década, ainda há soluções que são focadas apenas em sistema single-core, o que acaba não sendo tão efetivo. Como os smartphones entraram neste mundo a menos tempo, é normal vermos vários aplicativos que ainda usem apenas um núcleo por vez. Mesmo com a Google e Qualcomm criando diretrizes para que desenvolvedores explorem todo o potencial de termos processadores potentes em celulares, muitas das aplicações atuais não tiram proveito disso. Um teste realizado usando um processador octa-core mostrou que nenhum aplicativo do Android consegue usar todos os oito núcleos ao seu favor. A grande maioria ainda continua tirando proveito de apenas dois núcleos por vez. Isso quer dizer que é totalmente desnecessário ter um smartphone octa-core atualmente? Não é bem assim. Diferentemente dos PCs, os smartphones não lidam só com aplicações. Eles também precisam controlar as sincronizações dos seus apps, gerenciar os seus widgets, administrar suas conexões (Wi-Fi, Bluetooth, NFC, 3G/4G, GPS, etc) tudo ao mesmo tempo. E quem lida com tudo isso é a CPU do aparelho. Testando o multi-processamento no Android

O teste foi realizado com dois smartphones: o primeiro deles conta com chipset Qualcomm Snapdragon 801, um quad-core 32-bit que esteve presente nos principais lançamentos de 2014; e o segundo vem com o Snapdragon 615, atual chipset octa-core 64-bit da Qualcomm voltado para o mercado intermediário. Foi usada uma ferramenta própria para medir a carga de processamento que é distribuída para cada núcleo ao abrir um aplicativo. O primeiro teste foi feito com o Chrome rodando na solução quad-core.

Ao analisar o gráfico acima, podemos notar que o navegador da Google consegue usar todos os núcleos do Snapdragon 801, mostrando que na maior parte do tempo, as instruções são bem distribuídas entre cada unidade. Quando é analisado o uso de cada núcleo, podemos ver abaixo que o máximo que foi utilizado foi de 90%. Isso mostra que o navegador realmente faz um bom uso, mas ainda sobra 10% de processamento que acaba sendo desperdiçado. Claro, a Google ainda pode trabalhar para que consiga extrair ainda mais desempenho com algumas correções no Chrome, mas ter um smartphone com chipset quad-core irá fazer com as páginas web sejam renderizadas mais rapidamente do que em smartphones dual-core.

Será que o mesmo acontece com oito núcleos? Ao refazer o teste com Snapdragon 615, podemos notar que raramente eram usados todos os núcleos do chipset. Aqui, na maior parte do tempo, o Chrome usou apenas 4 a 6 núcleos. Isso mostra que nem mesmo a Google ainda tira proveito de soluções octa-core, imagina outros desenvolvedores. Quando analisamos a carga em cada núcleo, é constatado que o uso acaba sendo bem menor. Isso mostra que uma otimização ainda precisa ser feita pela Google, onde boa parte do processamento acaba sendo desperdiçado pelo navegador.

E em outros aplicativos, como ficam a situação? Com o Gmail, foram usados apenas dois núcleos na maior parte do tempo no Snapdragon 801 com carga máxima de 50%. Já no Snapdragon 615, o uso chegou a até 4 núcleos com carga máxima de 35%. O mesmo aconteceu com o YouTube, mas na solução octa-core apenas três núcleos chegaram a ser usados. Com relação a jogos, em RipTide GP2, dois núcleos foram usados no Snapdragon 801, enquanto até seis núcleos foram usados no Snapdragon 615. Já com o Temple Run 2, apenas um núcleo foi usado no chipset quad-core, enquanto na solução octa-core foram usadas de quatro a sete unidades. A parte mais curiosa é que até mesmo benchmarks, como o AnTuTu, não usam os oito núcleos do Snapdragon 615. Como pode ser visto no gráfico abaixo, na maior parte do tempo foram usados apenas quatro núcleos. No entanto, ele conseguiu usar 100% do potencial do hardware em grande parte do tempo. Isso serve para reforçar o fato de que benchmarks não mostram uma realidade, já que nenhum aplicativo analisado usou todo o potencial da CPU.

Processadores octa-core são sempre os melhores para smartphones?

Entre os melhores processadores para celular da atualidade os processadores octa-core viraram sinônimo do que há de melhor atualmente para smartphones, porém um processador ter oito núcleos significa que ele o é melhor que outro de quatro núcleos? Nem sempre, e para entender como os núcleos podem fazer diferença vamos entrar em mais detalhes neste artigo.

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As vantagens em ter mais núcleos

Um processador com mais núcleos é capaz de dividir as tarefas que o precisa realizar por núcleos sem que o processador como um todo fique sobrecarregado. Logo, um processador octa-core ou de oito núcleos será capaz de ter um desempenho melhor enquanto estamos fotografando ao mesmo tempo em que ouvimos música e as redes sociais estão recebendo notificações. O tal do uso multitarefa.

As ações exigidas pelo usuário em um smartphone não são realizadas por todos os núcleos ao mesmo tempo, ela são divididas entre os núcleos e normalmente o sistema operacional e os aplicativos têm suas funções executadas em núcleos específicos. Um processador com mais núcleos também tende a demandar menos consumo da bateria, pois os núcleos costumam atuar separadamente e para funções específicas.

Porém, não basta apenas ter muitos núcleos para que o desempenho seja mais rápido e sem engasgos ou travamentos, pois alguns fatores influenciam na performance do processador, como a capacidade de memória RAM do smartphone, a forma como sistema operacional e aplicativos interagem com os núcleos do processador e a velocidade de clock do processador.

O clock do processador

O clock pode ser definido como uma determinada quantidade de operações que um processador é capaz de realizar por segundo, sendo calculada em Ghz. Em tese, quanto maior o número do clock, mais rápido uma função é executada pelo processador. Porém, a tecnologia atual encontra gargalos para criação de processadores com velocidade de clock cada vez maiores: a temperatura do processador e tamanho do chip que ficariam maior a cada novo processador mais veloz.

Processador Snapdragon

Muitos processadores possuem núcleos com velocidade de clock diferentes e isso influencia no desempenho geral. O processador octa-core Snapdragon 855 da Qualcomm equipa smartphones de alto desempenho como o Xiaomi Mi 9 e possui em seu núcleo mais rápido clock de 2,84 GHz que é dedicado para situações que demandam exigência extrema do processador. Outros três núcleos com clock de 2,42 Ghz operam nas funções mais pesadas, enquanto os quatro núcleos mais simples possuem clock de 1,8 Ghz.

Já o processador Helio P22 da Mediatek que foi projetado para smartphones de entrada, também possui oito núcleos, sendo todos eles de 2.Ghz, apenas um pouco mais rápido dos que os núcleos do Snapdragon 855 destinados às operações mais simples. Em situações de demanda extrema o Helio P22 com clock de 2.0 Ghz terá mais dificuldades.

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Sem comparações entre Android e IOS, mas outro exemplo é o Bionic A13 de fabricação Apple e que equipa o atual iPhone 11 Pro. Apesar das especificações não reveladas pela maçã sobre seu processador, sabemos que ele possui quatro núcleos e desempenho muito bom. É bem provável que a adaptabilidade do processador ao IOS e a memória RAM também da Apple tenham relação com isso.

RAM e memória cache: a dupla parceira do processador

A memória RAM é a responsável por receber e armazenar informações que o processador necessita com frequência para realizar determinadas tarefas. A memória RAM é uma espécie de auxiliar do processador e caso ela também não seja rápida, aquela consulta que o processador fez a memória RAM vai demorar a ter resposta.

Processador Bionic A13 da Apple.

Outra memória importante para o funcionamento do processador é a memória cache que em uma analogia bem simplificada seria como se o processador tivesse bolsos para armazenar alguns dos dados que usa frequentemente ao invés de consultar a RAM para qualquer demanda. Desta forma o processador consegue executar algumas funções com maior rapidez.

A memória cache fica no processador e possui capacidade de armazenamento muito inferior ao da memória RAM, porém é bem mais rápida. A memória cache possui três níveis, L1 que é a mais rápida, L2 e L3 e a distribuição desses níveis entre os núcleos do processador também influenciam no desempenho.

Octa-core é bom, mas não é tudo

O processador octa-core é uma evolução na tecnologia de smartphones e mostra-se eficiente para o uso multitarefa que é uma demanda cada vez maior dos smartphones, porém como o desempenho do aparelho depende do jogo coletivo, o processador sozinho não é o único responsável por tornar a usabilidade mais fluida e rápida. Oito núcleos e clock alto ajuda, mas não apenas.

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Mediatek ou Snapdragon? Entenda as diferenças

Em termos gerais os Snapdragon estão melhor cotados do que os Mediatek. A razão para isto deve-se às diferentes abordagens na produção de systems-on-a-chip (SoC): enquanto a Qualcomm se foca mais em eficiência, a Mediatek privilegia o poderio bruto. Mas existem nuances pelo meio, as quais tentaremos explicar de seguida.

A opinião pública – não da crítica especializada, mas de utilizadores avançados – reconhece qualidades em ambas as fabricantes, com vantagem para a Qualcomm. Os processadores Snapdragon são o padrão de ouro dos processadores para smartphones por serem mais equilibrados, mais avançados e mais consistentes, mas também pelo suporte da comunidade de programadores. Os Mediatek, por outro lado, são bem mais baratos.

Comecemos pela arquitectura dos processadores de ambas as empresas. Enquanto que os processadores Snapdragon possuem quatro ou oito núcleos (quad ou octa core, respectivamente), os processadores da Mediatek podem ter até 10 núcleos (deca core). O desempenho bruto dos núcleos que equipam os processadores Mediatek também tende a ser superior aos da Qualcomm, embora isso não se traduza necessariamente em vantagem – afinal, quantidade não é sinónimo de qualidade. Vamos tentar perceber porquê.

Mais núcleos significam, de facto, mais poder e, em teoria, melhor capacidade para desempenhar várias funções em simultâneo (multi-tarefa ou, em inglês, multitasking). Mas também requerem mais energia para suportar o seu funcionamento, o que quase sempre se traduz em aumentos de temperatura indesejados e em consumos de bateria mais significativos.

No caso dos processadores Mediatek, embora o número de núcleos e potência dos mesmos impressione, também é facto que estes tendem a sobreaquecer e a drenar bateria em grandes quantidades. Os processadores Snapdragon tendem a considerar mais estes factores, o que explica o porquê de restringirem o número de núcleos e ainda assim apresentarem resultados consistentes. Mas o desempenho inferior dos Mediatek em relação aos concorrentes norte-americanos não significa que não tenham havido melhorias nos últimos anos. Ambas as empresas se esforçam por limar arestas às suas tecnologias, no entanto a Qualcomm mantém-se na linha da frente devido ao rigor e à continuidade dos testes aos seus processadores.

A questão mais interessante em relação ao desempenho é a seguinte: se os processadores Mediatek possuem um desempenho bruto por vezes superior aos da Qualcomm, então de que forma é que os Snapdragon vão à frente? A resposta, uma vez mais, não está no número de núcleos de processamento (que na Mediatek costumam ser superiores aos da Qualcomm), mas na qualidade do seu trabalho. Os processadores Mediatek oferecem um bom desemepenho, mas tudo isso tem um custo na autonomia de bateria do telefone e no sobreaauecimento deste – características em que os Snapdragon geralmente oferecem experiências melhores. Isto significa que sob pressão – em modo multi-tarefa, em jogos e em tarefas muito intensivas – os processadores Snapdragon conseguem lidar com a situação sem impactar tanto o telefone.

No entanto, é no desempenho gráfico que podemos apontar uma ligeira vantagem dos processadores Snapdragon face aos concorrentes da Mediatek. Nos Snapdragon há uma maior e melhor integração da placa gráfica com o SoC – a Adreno é, afinal, desenvolvida pela Qualcomm especificamente para os seus processadores. Na Mediatek a GPU é desenvolvida por terceiros, com arquitecturas diferentes do CPU, o que dificulta o reajuste de todo o sistema. No entanto ambos apresentam desempenhos muito bons.

As conclusões favorecem quase sempre os processadores da Qualcomm em relação aos da Mediatek. Contudo, seria erróneo considerar que os processadores da Mediatek são de má qualidade. Na verdade adquirir um telefone equipado com Mediatek possui diversas vantagens, a começar pelo preço – é graças à filosofia da Mediatek que encontramos telefones mais acessíveis com desempenhos capazes de rivalizar com topos-de-gama actuais. Em gamas de preço semelhantes, especialmente em gamas intermédias ou mais baixas, muitas vezes as características dos Mediatek são mais apelativas que nos Snapdragon. Por isso, em smartphones mais baratos, o mais provável seria optarmos por um dispositivo equipado com Mediatek em vez de Snapdragon. A partir do segmento médio e até ao alto, contudo, a escolha mais consistente é sem dúvida Snapdragon.