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La sua funzione è stata teorizzata e formalizzata negli anni della Seconda Guerra Mondiale. La legge che ne guida lo sviluppo tecnico e tecnologico di anni ne ha più di 50. Insomma, nonostante appartenga a un’ epoca tecnologica preistorica (settanta/cinquanta anni equivalgono, nel mondo dell'informatica, e dell'hi tech in generale, a diverse ere geologiche) il processore è ancora uno dei componenti fondamentali di un sistema informatico.
All'interno di un computer, la CPU svolge il delicato compito di centro computazionale del sistema: i dati in arrivo dalle periferiche di input e dalle altre componenti (GPU, RAM e così via) sono processati seguendo le istruzioni presenti nei vari algoritmi che compongono un software per poi essere restituite, modificate, alle periferiche di output. Un lavoro che, con il passare degli anni e dei decenni, è diventato sempre più pressante: le informazioni che la CPU è chiamata a processare sono cresciute in maniera esponenziale, richiedendo un aumento parallelo della potenza di calcolo del singolo processore. Per far sì che il numero di operazioni da eseguire nello stesso istante potesse raddoppiare o quadruplicare senza modificare la struttura base dell'architettura di Von Neumann (un processore, una memoria di lavoro e delle periferiche di input e output), i big del settore dei microcircuiti (Intel e AMD su tutti) hanno incrementato il numero di core (le componenti che si occupano fisicamente di processare i dati) all'interno dei processori. In questo aspetto, un processore multi core ricalca la struttura delle GPU che, per loro stessa natura (o, per meglio dire, per la natura dei dati che devono processare) sono composte da centinaia di – se non migliaia – di core.
Dai primi anni 2000 hanno fatto capolino sul mercato i primi processori multicore che hanno avuto il merito di dare il via a una vera e propria rivoluzione copernicana nel settore dell'informatica.
La terminologia
Con il termine multi-core (e le sue varie sfaccettature: dual-core, quad-core, exa-core, octa-core e così via) ci si riferisce a tutte quelle unità di calcolo centrali (non solo le CPU dei computer, ma anche i SoC degli smartphone e tablet, ad esempio) nei quali più unità di calcolo (i core o unità logico-aritmetica) condividono la stessa piastra di silicio. Ciò permette, come accennato, di raddoppiare, quadruplicare, sestuplicare la potenza di calcolo del singolo processore: anziché processare una singola informazione per volta, un processore multicore potrà processare contemporaneamente tanti pacchetti dati quanti sono i core presenti nel die.
Quando si parla di sistemi multiprocessore, invece, ci si riferisce a quelle macchine che contengono al loro interno due o più CPU collegate tra di loro per mezzo di speciali canali comunicativi.
Un parallelo con il mondo della produzione industriale potrebbe aiutare a chiarire la differenza tra un architettura multi-core e una architettura multiprocessore. Un processore multicore è paragonabile ad un sito produttivo con all’interno due o più operai (i core) addetti a costruire un certo prodotto (ovvero eseguire calcoli informatici richiesti). In un sistema multiprocessore, invece, i medesimi operai sarebbero suddivisi in diversi siti produttivi, più o meno distanti tra loro. Diventa così chiaro che la differenza sostanziale tra i due scenari è l’ottimizzazione dei “tempi morti” necessari e la riduzione e dei pericoli di incidente connaturati al trasporto del prodotto semilavorato da un sito produttivo all’altro.
I vantaggi rispetto al multiprocessore
Una tale tecnologia offre degli indubbi vantaggi rispetto alle architetture multiprocessore single core. Le più immediate, come detto, a livello di prestazioni: la possibilità di avere più core ospitati nello stesso die permette ai circuiti stampati che si occupano di verificare la coerenza della cache di operare con una frequenza di gran lunga superiore a quella possibile se ci si fosse trovati di fronte a un sistema multiprocessore. Questo è possibile perché la distanza che separa due core posti all’interno dello stesso processore è inferiore alla distanza che necessariamente deve separare due differenti CPU sulla scheda madre e pertanto il segnale che mette in comunicazione tra loro le unità di calcolo subisce, nel primo caso, un degrado inferiore permettendo di far passare una maggior quantità di dati e e dando modo alle unità logico-aritmetiche di eseguire più operazioni nella singola unità di tempo.
La tecnologia multicore, come abbiamo detto, permette di stampare circuiti in maniera più ravvicinata in quanto è necessario utilizzare uno spazio inferiore, nella printed circuit board o PCB, rispetto ad altre architetture e tecnologie (come, ad esempio, nei sistemi multiprocessore simmetrici). Ciò assicura, tra le altre cose, una maggiore efficienza energetica: i processori dual core, quad core e multi core hanno in generale performance migliori con un consumo di energia minore se paragonati a sistemi multiprocessore con lo stesso numero di unità di calcolo. Un vantaggio non da poco per tutti i vari dispositivi a batteria – dagli smartphone agli smartwatch – oggi in commercio.
In una CPU multi core, infine, le varie unità di calcolo condividono alcuni elementi costitutivi (cache L2, front side bus e altri), permettendo così di risparmiare componenti e, quindi, risultando più economiche delle controparti (ad esempio, delle architetture multiprocessore).
