Core della CPU e thread: tutto ciò che devi sapere

Un computer è composto da vari componenti. Probabilmente, il componente interno più critico è la CPU. Abbreviazione di Central Processing Unit, la CPU è il cervello del computer. È composto da miliardi di minuscoli transistor che agiscono come interruttori elettronici, responsabili del controllo del flusso di elettricità attraverso circuiti complessi.

Oltre a eseguire programmi di attività, le CPU coordinano altri componenti di un computer, tra cui RAM (memoria ad accesso casuale), HDD (unità disco rigido) e SSD (unità a stato solido).

Esistono numerosi fattori che determinano le prestazioni e l’efficienza di un processore, ma uno degli argomenti più comunemente dibattuti è quello core e thread. In generale, le persone credono che avere più core equivalga a maggiori prestazioni. Tuttavia, non è sempre così semplice.

Sapere cosa fanno i core e i thread è importante per prendere le giuste decisioni quando si acquista o si configura un computer. Idealmente, dovresti ottimizzare la potenza il più possibile senza spendere troppo. A seconda delle attività che desideri eseguire, la giusta quantità di core e thread può variare sostanzialmente.

Inoltre, se stai optando per un’unità portatile (come un laptop), l’efficienza energetica è qualcosa che non puoi trascurare. L'ultima cosa che vorresti quando porti il ​​tuo computer in viaggio è rimanere senza batteria nel bel mezzo del completamento di un'attività. La scelta di una CPU con un consumo energetico adeguato può ridurre al minimo il rischio di incorrere in tali grattacapi.

In questo post spiegherò tutto ciò che devi sapere sui core e sui thread del processore del computer, sulle loro differenze e su altri fattori che influenzano i livelli di prestazioni di un processore.

Cos'è un core della CPU?

Essenzialmente, un core è un'unità di elaborazione fisica all'interno di una CPU, responsabile dell'esecuzione delle attività in modo indipendente. Puoi pensare alla tua CPU come a una fabbrica, in cui ogni core è un "lavoratore" in grado di gestire le attività. In generale, puoi eseguire più attività con più lavoratori in un arco di tempo più breve.

Tradizionalmente, un core della CPU veniva progettato per eseguire le attività una alla volta. Ciò significava una mancanza di capacità multitasking nelle prime iterazioni dei computer. Tuttavia, il modo in cui i core della CPU funzionano è cambiato in modo significativo grazie allo sviluppo delle tecnologie multithreading, di cui parlerò più avanti in questo articolo.

Processori single e multicore

Le precedenti iterazioni di computer presentavano CPU single-core in grado di eseguire un'attività 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, alcune CPU eseguite in modo indipendente hanno introdotto molta latenza e si sono rivelate poco pratiche.

Per risolvere questo problema, gli ingegneri hanno progettato processori multi-core. Poiché ciascun core funziona in modo indipendente, ogni core può gestire il proprio set di istruzioni senza influenzare un altro core. Ciò significa che più core ha un processore per computer, più attività può eseguire contemporaneamente.

Una CPU single-core consuma molta meno energia e può essere sufficiente per le attività quotidiane come la navigazione web. Ma poiché hanno capacità prestazionali limitate, stanno diventando sempre meno favorevoli. Anche se potresti trovarle ancora in alcuni sistemi più vecchi, le CPU single-core sono in gran parte obsolete nel mercato odierno.

In genere, i computer di tutti i giorni sono dotati di due, quattro, otto o 16 core CPU. Il numero più alto di core nelle CPU orientate al consumatore sul mercato è 64. I processori destinati ai data center e ai server aziendali possono contenere ancora più core. Il processore AMD EPYC 9654, ad esempio, è dotato di ben 96 core.

Cos'è un thread di elaborazione?

Nell'elaborazione informatica, un thread (o un thread di esecuzione) si riferisce a una singola attività o linea di lavoro elaborata dalla CPU. Ogni thread è considerato la più piccola sequenza di istruzioni programmate che il tuo sistema operativo può gestire in modo indipendente. Può trattarsi di qualsiasi cosa, dall'avvio di un programma al salvataggio di un file.

I core della tua CPU sono responsabili dell'elaborazione di questi thread. In qualsiasi CPU, ciascun core può eseguire almeno un thread alla volta. Come accennato, avere più core si traduce in migliori capacità di multitasking, ma anche essere in grado di gestire più thread può portare alla stessa cosa.

Conoscere le differenze tra le funzionalità dei thread e quelle dei core, insieme alla comprensione dei loro ruoli nella 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'attività e quindi inviare quello successivo può richiedere molto tempo. Per questo motivo, gli ingegneri informatici hanno sviluppato metodi e strategie diversi per elaborare più thread in meno tempo.

La soluzione più semplice è suddividere un thread in thread separati e più piccoli e farli eseguire in parallelo da una CPU. Questo è denominato “Multithreading” (da non confondere con il multithreading simultaneo o temporale). Un programma può essere leggermente o pesantemente sottoposto a thread a seconda di come viene sviluppato.

I concetti per l'integrazione di diverse strategie multithreading risalgono agli anni '50. Ma è stato solo alla fine degli anni ’90 che Intel ha utilizzato una tecnologia chiamata Simultaneous Multithreading (SMT) per sviluppare una tecnica di multithreading basata su hardware per computer desktop. Intel ha soprannominato la funzionalità Tecnologia Hyper-Threading e lo ha introdotto nel chip del processore desktop Intel Pentium 4 nel 2002.

Con l'Hyper-Threading di Intel, fino a due thread possono condividere le stesse risorse di un core della CPU per completare le attività desiderate. In altre parole, hai virtualmente accesso al doppio del numero di “lavoratori” che possono completare i tuoi incarichi. Tuttavia, ciascun gruppo di due lavoratori condivide le stesse risorse.

Hyper-Threading: pro e contro

Il vantaggio principale dell'Hyper-Threading è che aumenta significativamente le prestazioni del sistema utilizzando una maggiore quantità di risorse di elaborazione disponibili. Tuttavia, in alcuni casi, il single-threading potrebbe essere comunque preferibile.

Nella maggior parte dei casi, soprattutto durante il multitasking quotidiano, i core della CPU del tuo computer non sono al massimo. Ciò significa che c’è ancora spazio per ulteriori elaborazioni. L'Hyper-Threading sblocca la potenza di elaborazione inutilizzata in un core della CPU per eseguire altri thread, quindi un'esperienza più snella nell'utilizzo del massimo potenziale di una CPU.

Sebbene vantaggioso, l'Hyper-Threading presenta anche notevoli svantaggi. Lo svantaggio principale è l’aumento del consumo energetico. Rispetto ai chip basati su ARM, i processori Intel sono noti per trarre molta energia dai laptop e l'Hyper-Threading è uno dei motivi.

Con una maggiore potenza assorbita dal processore, l'Hyper-Threading provoca temperature elevate e limitazioni termiche, in cui la CPU rallenta per evitare il surriscaldamento. Inoltre, i dispositivi portatili dotati di tali CPU Intel richiedono sistemi di raffreddamento più ingombranti, che possono aumentare significativamente il peso e le proporzioni del dispositivo.

Infine, poiché il miglioramento delle prestazioni dipende fortemente dall’applicazione, spetta in definitiva ai programmatori progettare applicazioni che utilizzino la tecnologia Hyper-Threading. Ciò aumenta le sfide legate allo sviluppo di programmi che massimizzano l’efficienza. Inoltre, il software che non supporta l'Hyper-Threading potrebbe non funzionare correttamente in condizioni di utilizzo intensivo del processore.

Più core e thread: qual è il migliore?

Poiché dipende fortemente dai programmi che intendi utilizzare, è difficile ritenere uno più importante dell’altro in tutti i casi. Più core generalmente si traducono in più risorse disponibili. D'altra parte, più thread potrebbero comportare migliori capacità di multitasking, anche se non sempre.

Per i programmi con thread elevati, avere più thread dedicati a un core della CPU spesso si traduce in un'esecuzione migliore e più rapida. D'altra parte, i programmi ottimizzati per architetture core della CPU a thread singolo potrebbero mostrare un calo delle prestazioni quando l'Hyper-Threading è abilitato su una CPU.

Detto questo, alcuni hanno notato che diversi giochi, sia vecchi che nuovi, funzionano significativamente meglio quando l'Hyper-Threading è disattivato. Un utente su Reddit, ad esempio, afferma di aver visto circa a Aumento del 30% degli FPS nella maggior parte dei giochi una volta disabilitato l'Hyper-Threading sulla sua CPU Intel Core i9.

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

Apple Silicon, ad esempio, è una serie di chip basata su ARM che si è rivelata significativamente più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai modelli basati su Intel nei recenti computer Apple. Inoltre, diversi nuovi laptop Windows, incluso Microsoft Surface Pro 11, sono passati ai processori ARM per una migliore durata della batteria e prestazioni per i casi di utilizzo quotidiano. Tutti questi chip basati su ARM sono dotati di core a thread singolo.

Tutto sommato, avere più thread non si traduce necessariamente in migliori prestazioni della CPU. Avere più core, tuttavia, è un fattore determinante più diretto nella capacità di un processore di gestire comandi più complessi e ad alta intensità di risorse.

Quali altri fattori determinano le prestazioni di una CPU?

Abbiamo trattato le differenze tra core del processore e thread nei computer. Tuttavia, questi non sono gli unici fattori che determinano l’output finale della tua CPU.

La velocità di clock (anche "frequenza di clock" o semplicemente "frequenza") è uno dei principali differenziatori nei processori dei computer. In breve, la velocità di clock misura quanti cicli una 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 della CPU. La cache della CPU è una memoria ad alta velocità che memorizza i dati a cui si accede frequentemente. Cache più grandi e più veloci accelerano la capacità di una CPU di eseguire attività che richiedono un accesso frequente ai dati.

I processori dei computer sono realizzati utilizzando processi di produzione nanometrici (nm) (come 7 nm o 5 nm). Nodi più piccoli significano che più transistor possono essere inseriti nel chip, con conseguente maggiore efficienza energetica e prestazioni, poiché i segnali percorrono distanze più brevi e quindi richiedono meno tempo ed energia.

Anche altri fattori, come l'IPC (istruzioni per ciclo), la velocità del bus e la potenza del progetto termico giocano un ruolo importante nel determinare la quantità di prestazioni che è possibile ottenere da una CPU.

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Considerazioni finali: thread vs. core

Quando si tratta di prestazioni del computer, la CPU è il dipartimento principale responsabile dell'esecuzione dei programmi. Un core della CPU è un'unità fisica in una CPU per le attività di elaborazione. In genere, le CPU dispongono di più core, ciascuno dei quali esegue almeno un thread.

Un thread spesso si riferisce alla più piccola sequenza di istruzioni inviata a un core della CPU per essere elaborata. Ogni core della CPU può gestire almeno un thread alla volta. Nei processori dotati di Hyper-Threading, quel numero viene aumentato fino a due, il che significa che due thread possono utilizzare contemporaneamente le risorse di un core per eseguire attività diverse.

Anche se i core che supportano le tecnologie SMT possono gestire più di un thread alla volta e offrire in teoria un multitasking migliore, ciò non sempre si traduce in un aumento diretto della potenza di elaborazione.

Domande frequenti

È meglio avere più core rispetto a thread?

Dipende dai programmi che intendi utilizzare. Le applicazioni con thread pesanti in genere funzionano meglio con più thread, mentre alcuni programmi potrebbero funzionare meglio su core a thread singolo. Tuttavia, un numero maggiore di core si traduce in un aumento più diretto delle prestazioni della CPU.

Quanti thread ci sono in un core?

Nella maggior parte delle attuali CPU Intel, ciascun core può gestire due thread alla volta, grazie a una tecnologia chiamata Hyper-Threading. Ma non è così per tutti i chip del processore. Le CPU basate 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 del processore di un computer (CPU). All'interno di un processore possono esserci più core, ovvero singole unità di elaborazione in grado di eseguire istruzioni in modo indipendente.