PROCESSADOR

A Unidade Central de Processamento, do Inglês Central Process Unit (CPU), também conhecida como Processador  é uma das  principais partes de um computador. Ele é responsável pelos cálculos, execução de tarefas e processamento de dados. A velocidade com que o computador executa as tarefas ou processa dados está diretamente ligada à velocidade do processador. Logo, a CPU corresponde ao elemento central de coordenação e de processamento de todo o sistema computacional.

EVOLUÇÃO DOS PROCESSADORES

O primeiro processador comercial foi lançado pela Intel em 1971, o Intel4004; desde então, os processadores tiveram um significativo processo evolutivo. o Intel4004 possuía 4 bits e pouco mais de 2000 transistores. A invenção do transistor, considerada a invenção do século, anunciava o surgimento de uma nova era da eletrônica.

Devido a possibilidade de miniaturização, um dos aspectos mais significativos na evolução dos processadores foi a criação dos transistores, cujo primeiro media aproximadamente 1,5cm, podendo ser reduzidos a níveis quase microscópicos, chegando atualmente a medir cerca de 45 manômetros . A redução no tamanho dos substitutos das válvulas (os transistores) permitiu a criação do circuito integrado, a criação do michochip, bem como o aumento da quantidade de transistores nos processadores fazendo com que estes passassem a operar em frequências cada vez mais altas.

ARQUITETURA DE VON NEUMANN

Tem por característica principal a possibilidade de armazenamento de dados e programas no mesmo espaço da memória, ou seja, o armazenamento de arquivos na máquina; o que possibilita a manipulação de tais programas. Os componentes que a máquina necessita para o funcionamento da arquitetura de Von Neumann são: memória, unidade aritmética lógica (ULA), registradores, unidade central de processamento (CPU), unidade de controle e dados de entrada (UC). 

CONCEITOS BÁSICOS: CLOCK E HERTZ

As Unidades Centrais de Processamento (CPU) são, costumeiramente, classificadas em termos de número de clock, sinal utilizado para coordenar as ações de dois ou mais circuitos eletrônicos; e medidas, normalmente, em mega-hertz ou giga-hertz. 

   Clock é um pequeno cristal de quartzo que fica na placa mãe, assim como a tradução de seu nome que em inglês significa relógio, tem por função marcar o tempo. Para que o computador funcione bem é preciso que tudo esteja em sincronia. Dessa forma, o clock funciona como um sinal de trânsito; informando, a cada novo pulso se os dispositivos devem parar ou continuar a realizar  operações.

 Hertz, por sua vez, corresponde a unidadde de frequência que expressa em termos de ciclos (rotações) por segundo a frequência de um evento periódico: 1 cilco corresponde a 1 Hertz (1Hz). Dessa forma, o Clock recebe e traduz os sinais que coordenam as ações dos circuitos e o Hertz informa a frequência das rotações em números, correspondendo assim, em linhas gerais, a unidade de medica do Clock. 

ARQUITETURA EXTERNA DE UM PROCESSADOR

Um computador tem como componentes principais: processador, memória e dispositivos de entrada e saída (E/S). Para que tais componentes possam estabelecer comunicação faz-se necessário uma estrutura ou caminho de conexão entre os componentes de um computador, chamados de barramento.

Os barramentos são, basicamente, constituídos por linhas (feitas de metal e dispostas paralelamente na placa) de comunicação com capacidade para transmitir sinais binários (0 ou 1). Sendo que, normalmente, possuem entre 50 e 100 linhas distintas, que subdividem-se em 3 grupos funcionais, segundo as funções específicas de interconexão, a saber: dados, endereço e controle.

 

Barramento de dados: Tem por função transferir dados entre os módulos do sistema. Contém, normalmente 32 linhas (largura de banda), cada qual transmitindo 1 bit por vez. Logo, a quantidade de bits transmitidos é determina pela quantidade de linhas que o barramento de dados possui; o que influencia diretamente o desempenho do sistema.

Barramento de endereço: Sua função é determinar origem e destino dos dados transferidos pelo barramento de dados. Além dessa função, as linhas de endereço são, comumente utilizadas para endereçar as portas do módulo de E/S. É importante destacar que a largura do barramento de endereço determina a capacidade máxima da memória.

Barramento de controle: É um tipo de barramento compartilhado que controla o acesso e a utilização das linhas de dados e de endereços, transmitem sinais de comando e informações de temporização (clock).

ARQUITETURA INTERNA DE UM PROCESSADOR

 ULA - Unidade Lógica Aritmética, do inglêns Arithmetic Logic Unit (ALU), é a unidade do processador que, bem como sugere o nome, executa as operações lógicas (com letras ou números) e aritméticas. Ela funciona como uma calculadora eletrônica: somando, subtraindo, dividindo, determinando se um número é positivo, negativo ou zero. Além de determinar se uma quantidade é maior que outra, ou mesmo quando as quantidades são iguais. Ou seja, executa funções aritméticas comuns e toma decisões lógicas, resolve sintaxes lógicas em uma programação. UC - Unidade de Controle, do inglês control unit (CU), tem por função controlar e gerenciar a sincronização das transferências de dados e instruções que são manipuladas pelo processador. Ela esta dividida basicamente em três partes : A UC, Registrador de instrução e decodificador. Compreende os seguintes processos:

1-Armazena uma instrução no registrador de instrução,que vem do do barramento de dados internos.

2-Essa instrução é transmitida para o decodificador ,que decodifica e transfere para unidade de controle.

3-Na unidade de controle a instrução decodificada gera todo os sinais de controle interno e externos para a execução da instrução.   Registradores Internos - Funcionam como memórias temporárias e possuem uma capacidade de armazenamento bem reduzida, na ordem de bits. Existem registradores de 8,16,32 e 64 bits. Sendo que, quando diz-se que um processador tem 32 bits, significa que seus registradores internos possuem capacidade de manipular dados de até 32 bits. Os processadores possuem diferentes registradores, alguns para armazenamentos de dados específicos, como os registradores de instruções, e outros para armazenamentos de dados gerais.

LEI DE MOORE

A Lei de Moore prevê que o poder, ou seja, a potência dos processadores dobre a cada 18 meses. Ela foi elaborada por Gordon Moore, um dos fundadores da Intel, em 1965. Essa lei ainda serve como parâmetro para a área de pesquisa e desenvolvimento da indústria de semicondutores.

Alguns pesquisadores afirmam que a Lei de Moore chegou ao fim devido a criação de tecnologia de processadores emergentes mais rápidas e sofisticadas que economizam mais energia do que os processadores que se encaixam nessa lei. Apesar disso, existem autores que defendem que os processadores possam dobrar de potência a cada 18 meses ou em até menos tempo. Defendem assim que essa marca evolutiva dos processadores pode durar por um longo período: pelos próximos 50 ou 80 anos.