O que é e como funciona o Thread Director da Intel?

O Thread Director é uma tecnologia introduzida pela Intel na 12ª geração de processadores Alder Lake, que se comunica com o Windows 11 para direcionar melhor as instruções que cada thread deve fornecer para os núcleos de Performance e Eficiência das CPUs.

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Esse recurso precisou ser criado já que essa linha de processadores introduziu núcleos híbridos, portanto havia o receio de que as threads não passassem as instruções corretas para cada core distinto, uma vez que essas estruturas têm propósitos diferentes.

O que são núcleos e threads?

Antes de entender o funcionamento do Thread Director, é necessário recapitular como os núcleos e as threads trabalham em um processador. A CPU é o cérebro de um PC, responsável por todo o cálculo lógico dos processos que acontecem no sistema.

Esses processos podem ser entendidos como os aplicativos que estão abertos durante a utilização da máquina. Cada processador tem uma quantidade de núcleos próprio: single-core (1); dual-core (2); quad-core (4); six-core (6); octa-core (8) e assim sucessivamente.

Cada um desses núcleos deve trabalhar em um processo por vez, mesmo que o número de processos seja maior que o de número de núcleos. Quando isso acontece é comum que o computador fique lento, mas tenha certeza de que esses cores estão trabalhando rapidamente para resolver essas tarefas.

Tudo isso está ligado diretamente com as threads. Enquanto os núcleos são estruturas físicas dentro do processador, as threads podem ser consideradas como linhas de instrução para os cores. Ao abrir o gerenciador de tarefas, o sistema operacional (SO) considera as threads como "processadores lógicos".

Essas threads organizam os processos para que eles sejam realizados pelos núcleos. Porém, muitos processadores recentes podem utilizar mais de uma thread por núcleo. É comum encontrar processadores com seis núcleos e 12 threads, pois cada núcleo físico comporta duas linhas de instrução. O mesmo vale para 8 núcleos/16 threads; 16 núcleos/32 threads e assim por diante. Esse recurso é chamado de multithreading simultâneo.

Vale imaginar tudo isso como uma partida de futebol. O processador é o técnico do time, que comanda os jogadores (núcleos) até que eles façam um gol (realizar o processo). Para ajudar o treinador, há os auxiliares técnicos (threads), que organizam e planejam as tarefas que esses jogadores precisam realizar.

Núcleos e threads atuam juntos para que a CPU consiga processar e entender todos os comandos de um sistema operacional. Assim que um aplicativo é aberto, o SO vai determinar qual núcleo realizará qual processo e as threads vão ser esse caminho condutor de instruções para o núcleo.

O que é o Thread Director?

Isso tudo fazia muito sentido até que a Intel lançou os processadores Alder Lake de 12ª geração. Essa geração introduziu uma arquitetura híbrida no processador, ou seja, a partir de agora essas CPUs possuem dois tipos de núcleos diferentes: os de Performance (P-cores) e os de Eficiência (E-cores).

Os núcleos de Performance atuam em tarefas complexas, como rodar um game, edição de vídeos, renderização de modelos 3D, etc. Os núcleos de Eficiência ficam ocupados com as tarefas em segundo plano, como o Spotify aberto tocando uma música, um app de videoconferência como o Zoom, as abas de um navegador, uma janela do Excel e várias outras aplicações mais leves.

O Thread Director é resultado de uma parceria entre a Intel e a Microsoft, tornando esse recurso exclusivo do Windows 11. Essa implementação permite que o Windows saiba exatamente quais threads vai enviar para qual núcleo em uma tarefa específica.

Isso foi algo necessário para melhorar o desempenho, já que os P-cores e os E-cores trabalham de forma diferente. O TD funciona através de aprendizado de máquina, ajudando o sistema operacional a programar as threads nos melhores núcleos para executar a atividade desejada.

Vale destacar que o Thread Director é um hardware. Essa tecnologia só é possível graças a um microcontrolador inserido no chip dos processadores para monitorar a situação dos núcleos e das threads.

Funcionamento do Thread Director na prática

1. O Thread Director monitora o conjunto de threads e checa a disponibilidade de cada núcleo;
2. O recurso passa essas informações para o Windows 11 programar qual núcleo vai executar qual processo;
3. Tudo isso volta ao Thread Director, que vai determinar quais threads vão para cada núcleo. Tudo isso é baseado em quão difícil é a tarefa, em quais condições ela será realizada e o quanto de energia será gasta para executá-la.

Por definição, o Thread Director sempre prioriza os núcleos de Performance primeiro, para que o sistema consiga executar os processos com o máximo de desempenho possível. Depois, quando todos os P-cores estão lotados, a tecnologia começa a retrabalhar essa organização e passa parte das tarefas aos núcleos de Eficiência, evitando que o processador fique sobrecarregado.

Quando o Thread Director é mais útil?

Por conta da arquitetura híbrida e todas as instruções desse recurso, a Intel salienta que essa tecnologia funciona melhor no multitarefas. Assim, gamers e criadores de conteúdo são o público que mais se beneficia da funcionalidade.

Posso usar no Windows 10?

Tanto os processadores Alder Lake (12ª geração) quanto os Raptor Lake (13ª geração) funcionam no Windows 10. No entanto, sempre que a Intel é questionada sobre onde as CPUs trabalham melhor, a resposta é enfática: use o Windows 11.

Com informações de Intel e AnandTech