Processadores de múltiplos núcleos criam gargalo para supercomputação

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/02/2009

O dilema dos processadores multicoreNULL núcleos em um único chip não necessariamente significam processamento mais rápido.
[Imagem: Randy Montoya]

Depois que o calor dissipado pelos processadores colocou uma barreira real ao aumento de sua frequência de funcionamento, a indústria passou a apostar nos processadores multicore, ou de múltiplos núcleos, nos quais os cálculos são distribuídos entre os diversos "mini-processadores" no interior de um único processador.

Limitações dos processadores multicore

Mas esta saída tem seus limites. Segundo pesquisadores dos Laboratórios Sandia, nos Estados Unidos, processadores com 16 núcleos têm um desempenho muito similar a processadores com apenas 2 núcleos, quando os dois são colocados para efetuar cálculos complexos.

Simulando cálculos de data mining, que visam retirar informações de grandes conjuntos de dados, os pesquisadores descobriram que há um aumento significativo de velocidade quando se passa de processadores de 2 núcleos para processadores de 4 núcleos.

Contudo, ao passar de 8 núcleos, o desempenho começa a cair rapidamente e de forma totalmente inesperada. Os processadores com 16 núcleos voltam ao rendimento dos processadores de apenas 2 núcleos. Superando 16 núcleos, o desempenho cai ainda mais.

Disputa pelo barramento de memória

Segundo os pesquisadores, são duas as causas para o problema. A primeira é a falta de largura de banda de memória. O segundo é a disputa entre os núcleos pelo barramento de memória disponível para cada processador.

Quando o número de núcleos supera 8, a falta de acesso imediato a caches de memória individualizados torna o processo de cálculo mais lento.

O problema deverá afetar sobremaneira o desenvolvimento de novos supercomputadores, que contam com o aumento de núcleos por processador como uma estratégia para o aumento da velocidade.

"De certa forma, isto está apontando para o óbvio - muitas de nossas aplicações têm sido limitadas pelo acesso ao barramento de memória mesmo em processadores de um único núcleo," diz o pesquisador Arun Rodrigues. "Entretanto, esta não é uma questão para a qual a indústria tenha uma solução conhecida, e o problema é frequentemente ignorado."