Core vs thread CPU: tutto quello che devi sapere

Un computer è composto da vari componenti. Probabilmente il più critico è il CPU. Abbreviazione di Central Processing Unit, il CPU è il cervello del computer. È fatto di miliardi di minuscoli transistor che funzionano come interruttori elettronici, controllando il flusso di corrente attraverso circuiti complessi.

Oltre a eseguire i compiti dei programmi, i CPUs coordinano gli altri componenti del computer, inclusi RAM (memoria ad accesso casuale), HDD (disco rigido) e SSD (unità a stato solido).

Molti fattori determinano le prestazioni e l'efficienza di un processore, ma uno dei temi più dibattuti è core rispetto a thread. In genere si pensa che più core equivalgono a più prestazioni. Però non è sempre così lineare.

Capire cosa fanno i core e i thread è importante per prendere le giuste decisioni quando compri o configuri un computer. L'ideale è ottimizzare la potenza il più possibile senza spendere troppo. A seconda dei compiti che intendi svolgere, il numero giusto di core e thread può variare parecchio.

Inoltre, se usi un dispositivo portatile (come un laptop), l'efficienza energetica è fondamentale. L'ultima cosa che vuoi è che la batteria finisca mentre stai lavorando. Scegliere un CPU con consumo energetico adatto riduce il rischio di questi problemi.

In questo articolo ti spiego tutto quello che devi sapere su core e thread dei processori, le loro differenze e altri fattori che influenzano le prestazioni.

Che Cos'è un Core di CPU?

In sostanza, un core è un'unità di elaborazione fisica all'interno di un CPU, responsabile dell'esecuzione indipendente delle operazioni. Puoi pensare al tuo CPU come a una fabbrica, dove ogni core è un 'operaio' in grado di gestire compiti. Generalmente, con più operai è possibile eseguire più operazioni in meno tempo.

Tradizionalmente, un core CPU era progettato per eseguire un'operazione alla volta. Questo significava scarsa capacità di multitasking nei primi computer. Tuttavia, il modo in cui i core CPU operano è cambiato radicalmente grazie allo sviluppo del multithreading, che approfondirò più avanti in questo articolo.

Processori Single vs. Multi Core

I primi computer erano dotati di CPU single-core che potevano eseguire un'operazione alla volta. Per eseguire più programmi contemporaneamente, gli ingegneri informatici hanno provato ad estendere la scheda madre e ad aggiungere più unità CPU insieme. Tuttavia, diversi CPU che lavoravano indipendentemente causavano latenza significativa e si sono rivelati impraticabili.

Per risolvere questo problema, gli ingegneri hanno progettato processori multi-core. Poiché ogni core funziona indipendentemente, può gestire il proprio set di istruzioni senza influenzare gli altri core. Questo significa che più core ha un processore, più operazioni può eseguire contemporaneamente.

Un CPU single-core consuma significativamente meno energia e può essere sufficiente per operazioni quotidiane come la navigazione web. Tuttavia, poiché offrono prestazioni limitate, stanno diventando sempre meno preferiti. Anche se ancora presenti in alcuni sistemi datati, gli CPU single-core sono praticamente obsoleti nel mercato odierno.

Solitamente, i computer comuni hanno 2, 4, 8 o 16 core CPU. Il numero più alto di core nei CPU consumer è 64. I processori destinati a data center e server enterprise possono averne molti di più. Il processore AMD EPYC 9654, ad esempio, dispone di ben 96 core.

Che Cos'è un Thread di Processamento?

Nell'elaborazione informatica, un thread (o thread di esecuzione) è una singola operazione o linea di lavoro che il CPU elabora. Ogni thread rappresenta la più piccola sequenza di istruzioni programmate che il sistema operativo può gestire indipendentemente. Può trattarsi di qualsiasi cosa, dall'avvio di un programma al salvataggio di un file.

I tuoi core CPU sono responsabili dell'elaborazione di questi thread. In ogni CPU, ciascun core può eseguire almeno un thread alla volta. Come accennato, avere più core consente migliori capacità di multitasking, ma anche gestire più thread può produrre lo stesso risultato.

Conoscere le differenze tra le capacità di thread e core, oltre a comprendere i loro ruoli nel tuo CPU, può aiutarti a fare la scelta migliore per le tue esigenze.

Cos'è il multithreading?

Come puoi immaginare, inviare un solo thread al chip del processore, attendere il completamento dell'operazione e poi inviare il successivo può essere molto dispendioso in termini di tempo. Per questo motivo, gli ingegneri informatici hanno sviluppato diversi metodi e strategie per elaborare più thread in meno tempo.

La soluzione più semplice è suddividere un thread in parti più piccole e separate e far sì che un CPU le esegua in parallelo. Questo è definito 'Multithreading' (da non confondere con Simultaneous o Temporal Multithreading). Un programma può avere pochi o molti thread a seconda di come viene sviluppato.

I concetti per integrare diverse strategie di multithreading risalgono agli anni 50. Ma non fu fino alla fine degli anni 90 che Intel utilizzò una tecnologia chiamata Simultaneous Multithreading (SMT) per sviluppare una tecnica di multithreading basata su hardware per computer desktop. Intel ha denominato questa funzionalità Tecnologia Hyper-Threading e l'ha introdotta nel chip del processore desktop Intel Pentium 4 nel 2002.

Con Hyper-Threading di Intel, fino a due thread possono condividere le stesse risorse di un core CPU per completare le operazioni desiderate. In altre parole, hai accesso virtuale al doppio del numero di 'operai' che possono completare i tuoi compiti. Tuttavia, ogni coppia di operai condivide le stesse risorse.

Hyper-Threading: Pro e Contro

Il vantaggio principale di Hyper-Threading è che aumenta significativamente le prestazioni del sistema sfruttando meglio le risorse di elaborazione disponibili. Tuttavia, in alcuni casi, il single-threading potrebbe essere ancora preferito.

Nella maggior parte dei casi, specialmente durante il multitasking quotidiano, i core CPU del tuo computer non sono al massimo della capacità. Ciò significa che c'è ancora spazio per ulteriore elaborazione. Hyper-Threading sblocca la potenza di elaborazione inutilizzata in un core CPU per eseguire altri thread, offrendo un'esperienza più fluida e sfruttando il massimo potenziale del CPU.

Sebbene vantaggioso, Hyper-Threading presenta anche svantaggi evidenti. Lo svantaggio principale è l'aumento del consumo energetico. Rispetto ai chip basati su ARM, i processori Intel sono noti per assorbire molta energia dai laptop, e Hyper-Threading è una delle ragioni.

Con maggior consumo energetico verso il processore, Hyper-Threading genera temperature elevate e thermal throttling, in cui il CPU rallenta per prevenire il surriscaldamento. Inoltre, i dispositivi portatili equipaggiati con Intel CPU richiedono sistemi di raffreddamento più ingombranti, che possono aumentare significativamente il peso e le dimensioni del dispositivo.

Infine, poiché il miglioramento delle prestazioni dipende molto dall'applicazione, spetta ai programmatori progettare applicazioni che sfruttino la tecnologia Hyper-Threading. Questo aumenta le difficoltà nello sviluppo di programmi che massimizzano l'efficienza. Inoltre, il software che non supporta Hyper-Threading potrebbe non funzionare correttamente in condizioni ad alta intensità di elaborazione.

Più Core vs. Thread: Cosa Conviene?

Poiché dipende molto dai programmi che intendi utilizzare, è difficile stabilire quale sia più importante in tutti i casi. Più core generalmente si traduce in più risorse disponibili. D'altra parte, più thread potrebbero risultare in migliori capacità di multitasking, sebbene non sempre.

Per programmi con molti thread, avere più thread dedicati a un core CPU spesso risulta in esecuzione migliore e più veloce. D'altra parte, i programmi ottimizzati per architetture CPU single-threaded potrebbero mostrare un calo di prestazioni quando Hyper-Threading è abilitato su un CPU.

Detto questo, alcuni hanno notato che diversi giochi, sia vecchi che nuovi, funzionano significativamente meglio quando Hyper-Threading è disattivato. Un utente su Reddit, ad esempio, sostiene di aver riscontrato circa un Aumento del 30% di FPS nella maggior parte dei giochi dopo aver disabilitato l'Hyper-Threading sul suo Intel Core i9 CPU.

Per anni, Intel ha dominato il mercato CPU nei laptop e computer desktop con chip che offrivano il doppio dei thread rispetto ai core, grazie all'Hyper-Threading. Tuttavia, alcuni concorrenti hanno recentemente iniziato a lavorare su architetture CPU diverse che si sono dimostrate incredibilmente più efficienti, offrendo core CPU single-threaded.

Apple Silicon, ad esempio, è una serie di chip basati su ARM che si è dimostrata significativamente più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai modelli basati su Intel nei recenti computer Apple. Inoltre, diversi nuovi laptop Windows, incluso il Microsoft Surface Pro 11, sono passati ai processori ARM per una migliore autonomia della batteria e prestazioni per i casi d'uso quotidiani. Tutti questi chip basati su ARM vengono forniti con core single-threaded.

Considerando tutto, avere più thread non necessariamente si traduce in migliori prestazioni CPU. Avere più core, invece, è un fattore determinante più diretto nella capacità di un processore di gestire comandi più complessi e resource-intensive.

Quali Altri Fattori Determinano le Prestazioni di un CPU?

Abbiamo affrontato le differenze tra core e thread del processore nei computer. Tuttavia, questi non sono gli unici fattori che determinano l'output finale del tuo CPU.

La velocità di clock (chiamata anche "clock rate" o semplicemente "frequency") è uno dei principali differenziatori nei processori. In poche parole, la velocità di clock misura quanti cicli un CPU può completare al secondo. Ad esempio, un processore con una velocità di clock di 3,2 GHz può eseguire 3,2 miliardi di cicli al secondo.

Un altro parametro da considerare è la memoria cache di un CPU. La cache CPU è una memoria ad alta velocità che memorizza i dati consultati frequentemente. Cache più grandi e veloci accelerano la capacità di un CPU di eseguire compiti che richiedono accesso frequente ai dati.

I processori computer sono costruiti utilizzando processi di fabbricazione a nanometri (nm) come 7nm o 5nm. Nodi più piccoli significano che più transistor possono stare sul chip, risultando in maggiore efficienza energetica e prestazioni, poiché i segnali percorrono distanze più brevi e richiedono quindi meno tempo ed energia.

Altri fattori come IPC (Instructions Per Cycle), velocità del bus e thermal design power giocano un ruolo nel determinare quante prestazioni puoi ottenere da un CPU.

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Conclusioni: Thread vs. Core

Quando si parla di prestazioni dei computer, il CPU è il componente principale responsabile dell'esecuzione dei programmi. Un core CPU è un'unità fisica all'interno di un CPU per l'elaborazione dei compiti. Tipicamente, i CPU hanno più core, ognuno eseguendo almeno un thread.

Un thread di solito si riferisce alla più piccola sequenza di istruzioni inviata a un core CPU per essere elaborata. Ogni core CPU può gestire almeno un thread alla volta. Nei processori che dispongono dell'Hyper-Threading, questo numero sale fino a due, il che significa che due thread possono simultaneamente utilizzare le risorse di un core per eseguire compiti diversi.

Sebbene i core che supportano le tecnologie SMT possano gestire più di un thread alla volta e offrano un migliore multitasking in teoria, non sempre si traduce in un aumento diretto dell'output di elaborazione.

Domande frequenti

È meglio avere più core o più thread?

Dipende dai programmi che intendi usare. Le applicazioni pesantemente multi-thread tipicamente funzionano meglio con più thread, mentre alcuni programmi potrebbero funzionare meglio su core single-threaded. Tuttavia, più core si traduce in un aumento più diretto delle prestazioni CPU.

Quanti thread contiene un core?

Nella maggior parte dei CPU Intel di oggi, ogni core può gestire due thread alla volta, grazie a una tecnologia chiamata Hyper-Threading. Ma non è il caso per tutti i chip processore. I CPU basati su ARM, ad esempio, hanno un thread per core.

Qual è la differenza tra un core e un processore?

Un core è un'unità di elaborazione fisica all'interno di un processore (CPU). All'interno di un processore, possono esserci più core, che sono singole unità di elaborazione in grado di eseguire istruzioni indipendentemente.