Afinal, faz sentido usar chips octa-core em smartphones? (parte 1)

Smartphones com 8 núcleos já estão entre nós há algum tempo, tornando-se basicamente sinônimo de alta performance em modelos topo de linha. Com algumas raras exceções, como o Moto X Style e LG G4, praticamente todos os "tops" de linha anunciados em 2015 trazem 8 núcleos, incluindo os modelos que ainda não chegaram a vir para o Brasil, como HTC One M9 e Sony Xperia Z5. Muitos olham esse fato como uma evolução natural, outros consideram que é mais uma jogada de marketing do que qualquer outra coisa. Mas afinal, vale a pena ter 8 núcleos no smartphone?

3 tipos de chips octa-core

Vale uma rápida introdução antes de começarmos a responder isso, explicando que há três tipos de chips octa-core. O primeiro deles é, na verdade, um “dual-quad-core”, com dois clusters físicos, mas com apenas um ativo. Este é o caso do Exynos 5410, que traz quatro núcleos Cortex-A15 para desempenho e outros quatro Cortex-A7 para economia de energia, alternando entre um e outro conforme a carga de trabalho que o sistema está exigindo.

O segundo tipo é bastante similar ao primeiro, trocando entre um e outro sob demanda, mas sendo capaz de ativar os oito núcleos simultaneamente caso necessite de mais performance. Isso pode ser feito tanto com tipos de cores diferentes, como o Exynos 7420 do Galaxy S6 (4 Cortex-A57 e 4 Cortex-A53), ou utilizando o mesmo tipo de core com clocks diferentes, caso do Snapdragon 615 (4 Cortex A53 rodando a 1,0 GHz e outros 4 Cortex A57 rodando a 1,7 GHz), como o chip que equipa o Moto X Play.

Por último, temos os octa-cores “de verdade”, com oito núcleos baseados no mesmo núcleo Cortex rodando com a mesma frequência. Como exemplo temos o MT6753 da MediaTek, com oito núcleos rodando a 1,3 GHz, chip este que equipa o Quantum GO, gerenciando-os de forma assíncrona através do CorePilot. Cada um deles utiliza uma estratégia diferente para alcançar o mesmo objetivo: maximizar desempenho quando necessário e minimizar consumo de energia em idle. Vamos ver os resultados práticos disso.

O problema dos benchmarks

Qual é o smartphone mais potente: Galaxy S4 ou Moto X (o de 2013 mesmo)? Se considerarmos o app de benchmark Antutu, o Galaxy S4 se mostra 23% mais veloz do que o Moto X (23858 contra 19361), diferença que chega a ser 37% no Quadrant (12376 contra 9018). Neste caso estamos considerando o ganho de um modelo dual-core para um quad-core, onde a diferença existe, mas é até pequena se considerarmos que o Galaxy S4 tem o dobro de núcleos com clock maior (1,9 GHz contra 1,7 GHz).

Agora, uma pergunta completamente diferente: qual deles é o mais rápido? Parece a mesma pergunta, mas a resposta muda. Quando testamos os dois, o Moto X não somente rodou qualquer app ou jogo da Play Store, como também se mostrou muito mais responsivo do que o Galaxy S4, com um multitarefa muito mais rápido e muito menos travamentos. Sim, temos que considerar que o Moto X vinha com Android puro, enquanto o S4 trazia a TouchWiz, uma péssima interface. Mesmo assim, numericamente o Galaxy S4 é superior, mas no mundo real a coisa muda.

Vamos dobrar a meta, como diriam alguns, e usar o Moto Maxx contra o Galaxy S6. Escolhemos ambos pois comparar o Galaxy S5 com o S6 usa uma série de outros fatores além do poder de CPU, já que ele tem uma resolução menor e menos memória RAM. Nessa comparação, o Galaxy S6 é nada menos do que 34% melhor no Antutu (64770 contra 48355), uma diferença ainda maior. Sim, sabemos que alguns testes mostram o Galaxy S6 com mais de 70.000 pontos, mas outros mostram com menos de 50.000 também, dependendo da temperatura do aparelho, já que o thermal throttling entra em ação (mais sobre isso adiante).

Há fatores não-CPU que melhoram a pontuação do Galaxy S6, como a adoção de memórias LPDDR4 e GPU melhorada, já que o Moto Maxx usa uma GPU uma geração mais antiga, minimizando essa numeração. Ou seja, o ganho seria ainda menor. Novamente: o Galaxy S6 é mais rápido? Brincamos com os dois, e sinceramente não vimos diferença no uso diário, muito menos em jogos e qualquer app que exija mais desempenho, mostrando que o ganho que existe de fato não se traduz em um smartphone mais rápido.

Essas comparações tendem ao infinito. Por exemplo, o Galaxy Note 4 tem uma versão quad-core (Snapdragon 805) e outra octa-core (Exynos 5433), se comportando de forma idêntica, além de ser uma das comparações mais diretas quanto possível. A conclusão disso é que existe um ganho real de performance, mas ele é visto somente em apps de benchmark e, mesmo quando é o caso, esse ganho está longe de ser proporcional, ou seja, longe do que os departamentos de marketing dessas empresas costumam propagandear.

O MOOR Insights & Strategy fez uma comparação bastante elucidativa sobre isso, comparando essa evolução com o que acontece com carros. Publicou também um paper sobre o assunto com testes bastante precisos, utilizando modelos octa-core como o LG G Flex 2 em diferentes configurações de CPU. Para se ter uma ideia, em alguns casos, um mesmo chip obteve o mesmo resultado usando 2, 4 ou 8 núcleos (quando não superiores).

E a economia de energia?

O desempenho bruto dos smartphones evoluiu de forma exponencial enquanto a capacidade de bateria aumentou de forma incremental. Houve uma melhoria significativa por parte dos SoCs nesse sentido tanto pela diminuição da litografia e adoção de estágios mais baixos de energia quanto pelo melhor gerenciamento de energia por parte do Android, mas isso foi praticamente anulado pelo aumento significativo de clocks e adoção de mais núcleos ligados ao mesmo tempo.

Dos três tipos de chips octa-core que vimos, cada um deles adota uma postura diferente para economizar energia. No primeiro caso, existe a adoção de um cluster de economia de energia. No segundo, o foco em manter o cluster de baixo consumo ativo boa parte do tempo, reduzindo o tempo em que os oito núcleos estão ativos ao mínimo. No terceiro caso, temos a adoção de processamento assíncrono, que liga núcleos sob demanda, conseguindo, muitas vezes, manter somente um core ativo.

Qual estratégia é a melhor? Algo difícil de mencionar, já que há diferenças entre resoluções de tela, interfaces próprias, tamanho de bateria e uma série de outros fatores. Ainda que seja bacana ver empresas criando soluções para melhorar a eficiência energética, como o que acontecia com o Tegra 3 em sua configuração 4+1, na prática qualquer alternância entre apps já é o suficiente para ativar todos os núcleos, gerando pouca economia em cenários reais de uso quando a tela está ligada.

Quando a tela desliga, que é boa parte da porcentagem de uso de um smartphone, há sim uma economia de energia, ainda que pequena, já que mesmo núcleos de economia de energia trazem clocks altos. De qualquer forma, são estratégias criadas para minimizar o aumento de consumo de energia, não necessariamente manter o mesmo consumo ou mesmo mantê-lo constante.

Fontes: MOOR Insights & Research 1 e 2, fórum Ars Technica, Android Authority, PhoneArena