Quais elementos compõem a unidade central de processamento?

O unidade central de processamento de um computador é o componente mais importante. É responsável, principalmente e como o próprio nome sugere, com processar qualquer tipo de informação e oferecer as portas totalmente necessárias para que os dispositivos possam ser conectados a ele.

O processador, como é chamado no mundo da computação, é formado por uma série de componentes que, juntos, fazem o computador funcionar corretamente. Estes micro- unidades são as unidade aritmética-lógica (UAL) e unidade de controle (UA). A união dos dois é o que se chama de microprocessador, um processador (ou melhor, um conjunto de dezenas de processadores) de dimensões reduzidas.

Neste texto tentaremos esclarecer todas as dúvidas que surjam sobre o conceito de unidade central de processamento, as características de seus componentes e seu funcionamento. Além disso, vamos definir os processadores conhecidos e outras informações curiosas sobre este conceito, como por exemplo como ele difere de uma unidade gráfica ou uma GPU .

O que é um processador e para que serve na computação?

Como afirmado inicialmente, a unidade de processamento central (processador, CPU ou CPU) é a parte mais importante de um computador e dos demais dispositivos que a incluem, como uma smart TV ou um smartphone. Na verdade, é o local onde ocorrem todos os procedimentos relacionados à informação .

Este tem uma estrutura baseada em um circuito integrado chamado microprocessador, que pode mudar e mudar entre diferentes marcas de computadores existentes no mercado.

É um dispositivo que interpreta uma série de instruções contidas em um programa, ou que são definidos nas entradas e que iniciam a execução do processo de dados.

Ele cumpre diferentes funções:

• Programas em execução . Ele garante que suas instruções sejam levadas em consideração para o comissionamento e comissionamento.
• Programação . Refere-se à compreensão de todas as funções do sistema graças a uma preparação prévia de um fluxograma. Assim, evita-se a saturação do sistema e controla-se o que ele pode suportar a qualquer momento em termos de disco e memória.
• Comunicação com todas as unidades de E / S . O acordo entre cada uma das unidades é feito, para que os dispositivos possam responder sem colapsar entre elas e, geralmente, imediatamente.
• Armazenamento primario . Isso equivale a um bom gerenciamento de memória, para que os programas tenham o espaço de que precisam para rodar corretamente seja controlado, atribuindo-o a cada um que precisa de acordo com suas características e o uso que lhes é dado em cada momento. .

Evolução do conceito de CPU

Nos primeiros computadores existentes, as unidades centrais de processamento foram projetadas para funcionar com um computador muito maior. Por isso, as máquinas funcionavam com mecanismos mecânicos muito simples. Na verdade, no início, esses computadores tiveram que ser reconectados para executar tarefas diferentes.

Os primeiros computadores a ter processadores foram computadores de programa armazenados . Este tem foi estabelecido com o modelo ENIAC criado em 1945 e cuja arquitetura foi elaborada pelo matemático que marcou o mundo da computação, John Von Neumann.

O objetivo deste equipamento era realizar operações de diferentes tipos armazenados na memória do computador, o que implicava que nenhuma mudança física teve que ser feita ao cabeamento do computador para evitar a perda de tempo e esforço e causar erros.

Inicialmente, foram criadas unidades centrais de processamento personalizadas, mas isso não é muito operacional e, por isso, o a padronização de processadores para atender a vários objetivos tem sido considerada há muito tempo . Isso foi possível com o surgimento do circuito integrado (IC), que permitiu que os processadores se tornassem cada vez mais complexos em pequenos espaços.

É preciso se acostumar com a ideia de que hoje é possível encontrar microprocessadores em todos os lugares, de carros e caminhões a celulares ou brinquedos infantis. O início das melhorias para este tipo de unidade tem começou com o aparecimento do transistor na década de 1950 . Com ele, processadores mais complexos poderiam ser criados em placas de circuito impresso.

Aqueles que são baseados em circuitos integrados são chamados de dispositivos de integração de pequena escala (SSI). Esses transistores continham sempre múltiplos de dez. Os naipes exigiam milhares de fichas individuais, mas consumiu um mínimo de espaço .

Em 1964, a IBM introduziu Arquitetura do sistema / 360 , que permitiu a uma série de computadores rodar o mesmo programa em velocidades diferentes. Portanto, embora os computadores fossem incompatíveis entre si, a arquitetura era a mesma. Naquela época ele tinha Verificou-se que os transistores permitiam que o processador funcionasse em velocidades muito mais altas em por causa do tempo de comutação oferecido a eles.

Com o tempo, surgiu o conceito de microprocessador para processadores realizados com um pequeno número de circuitos integrados; geralmente apenas um. A diminuição do tamanho acelerou os tempos de comutação. Por esta razão, o design, complexidade e tamanho não mudaram muito ao longo dos anos uma vez que este microelemento apareceu.

Componentes e características da CPU do computador Quais são as peças de hardware que o compõem?

A unidade central de processamento é composta por uma série de componentes que definiremos separadamente para conhecer a extensão de suas funções:

Unidade de controle

É um dos blocos que compõem a CPU. Sua principal função é procure instruções na memória, decodifique-as e execute-as através da unidade de processamento. Em outras palavras, a CPU é o conjunto completo de circuitos que controlam o fluxo de dados que ocorre no processador.

Existem muitos componentes neste bloco. Esses são:

• Registro de instruções . Local onde a instrução é armazenada durante o tempo em que é executada.
• Contador de programa . Contém o endereço de memória da próxima instrução a ser executada.
• Controlador e decodificador . Interprete a instrução extraindo o código para a operação a ser executada.
• Horloge . Ele fornece impulsos elétricos em intervalos com uma certa constância.
• Sequenciador . Ele gera microcomandos necessários para a execução de uma instrução.

Unidade de processamento

Este é outro dos blocos mais importantes deste elemento. Sua função é realizar todas as tarefas passadas pela unidade de controle .

Para concluir esses processos, você precisa da ajuda dos itens descritos abaixo:

• Unidade de ponto flutuante . É usado para realizar operações matemáticas com números reais.
• Unidade Lógica Aritmética (ALU) . É usado para realizar operações aritméticas básicas, funções lógicas, comparações ou rotações de bits.
• Registro de status . Mantém alguns indicadores sobre o resultado das operações realizadas.
• Registro de acumulador . Preserva operandos e resultados das operações.

Registros

Um registro é um memória embutida de alta velocidade para o próprio processador. Serve para manter temporariamente os dados e conseguir acessar o máximo mais usado. Na verdade, é a melhor maneira de o sistema preservar os dados. Os registros são medidos pelo número de bits que armazenam. Se o seu computador for, por exemplo, de 64 bits, isso indica que os registros de 64 bits podem ser armazenados.

Os tipos de registros existentes são:

• Registros de ponto flutuante . Eles armazenam dados como um ponto flutuante.
• Registros constantes . Eles têm valores criados para uso no modo somente leitura. Eles são desenvolvidos durante a criação do próprio material.
• Registros de dados . Eles preservam números inteiros.
• Registros de memória . Eles apenas armazenam endereços de memória.
• Gravações para fins específicos . Eles contêm informações sobre o estado do sistema, como um ponteiro de pilha.
• Gravações de uso geral . Eles mantêm dados e endereços. Eles são usados ​​principalmente na arquitetura de Von Neumann que, por outro lado, é típica.

Ônibus de entrada e saída

O ônibus é usado para transporte de dados entre componentes de um computador. Estas são pistas sobre um circuito integrado que pode ser transferido de duas maneiras:

• Paralelo . O barramento permite a transmissão de vários bits ao mesmo tempo.
• Série . O barramento só pode transferir dados bit a bit por meio de um único cabo de transmissão de informações.

Nos primeiros computadores, os ônibus sempre operavam em paralelo, mas nos últimos anos foram substituídos por barramentos seriais. Embora os últimos sejam mais difíceis de implementar, a velocidade de transferência que eles alcançam é muito maior.

Como funciona uma CPU?

Realiza várias operações, mas o que mais se destaca é a execução do programa . Os programas, vistos de dentro, são um conjunto de instruções representadas por números que são armazenados na memória do computador antes de serem executados. Todos os sistemas de arquitetura Von Neumann realizam quatro estágios para realizar suas operações. Estes são os ler, decodificar, executar e escrever .

FETCH (ler)

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Durante esta etapa, a instrução representada por uma sequência de números é coletada por memória.

O contador do programa (PC, não deve ser confundido com um computador pessoal ou um computador pessoal) é responsável por endereço de memória de armazenamento onde essas instruções estão localizadas.

Depois de ler, o PC aumenta para mudar de posição e localizar na unidade de memória onde o endereço da próxima instrução está localizado executar. Nesse caso, é utilizada memória lenta e sua velocidade de resposta está relacionada à memória cache e ao processador do computador.

DECODIFICAR

Assim que tivermos a instrução, ela é dividido em diferentes partes que serão interpretadas pelas unidades de tratamento. Parte dos números indica a operação a ser realizada (opcode) e as partes seguintes correspondem às informações relativas à execução da referida operação. Por exemplo, se a instrução for uma soma, será necessário entender o operador que indica a soma e os operandos a somar.

Estes podem ser definidos por um valor ou por um endereço de memória, de onde vêm os dados a serem adicionados. Em processadores mais complexos, um firmware foi criado que traduz as instruções , para que a decodificação seja algo mais simples.

EXECUTE (Execute)

Quando esta etapa chega, o processador está conecta com suas unidades envolvidas na instrução para que a operação solicitado no programa pode ser realizado .

Quando a operação de adição que comentamos anteriormente é realizada, a unidade aritmética-lógica (ALU) é conectada para realizar as operações, com as entradas e saídas onde os números a somar estão localizados e onde o resultado é colocado.

WRITEBACK (escrever)

Nesta fase, apenas os resultados da instrução executada são escritos . Estes pode ser mantido na memória volátil ou mantido na memória principal , que pode ser um pouco mais lento.

Após completar a última etapa, o processo é repetido com o próximo ciclo de instruções para poder ler o próximo e incrementar o contador do programa. Em processadores complexos, várias instruções podem ser lidas uma por uma e depois executadas.

Quantos tipos de unidades de processamento central existem?

Existem vários tipos de unidade de processamento central, que são classificados de acordo com o número de núcleos que possui:

Processador de núcleo único

Isso é chamado de núcleo do processador. Surgiu no início dos conceitos de computação. era um processador com um único núcleo, onde a execução das tarefas básicas era muito lenta , ocorrendo um a um, embora na época, como você pode imaginar pelo que já comentamos, foi um equipamento revolucionário que reduziu significativamente o percentual de erros e também o desvio de recursos para outras tarefas.

Processadores dual core

Foi um verdadeiro avanço no mundo da tecnologia: combinar dois núcleos em um processador ; Não foi uma tarefa fácil. A sobrecarga do sistema de gestão deve ser controlada, o que não permite que a velocidade de um processador seja duplicada.

Eles foram usados ​​em ambientes multitarefa porque, neste aqui, programas e threads estão lutando pelo tempo do processador. Se existir um segundo kernel, um dos threads seria executado em uma máquina e o outro na outra. Ce CPU oferece desempenho 75% melhor do que um processador de núcleo único , incapaz de falar de um desempenho que dobra. Claro, isso funciona em duas tarefas e mais rápido.

Processador quad core

É um tipo de processador chamado quadcore. É composto por quatro corações e é muito mais rápido do que os dois modelos anteriores. É capaz de realizar multitarefas em alta velocidade.

Em geral, esse é o tipo de processador encontrado em telefones celulares de médio a médio porte.

Processador de seis e oito núcleos

Estes são os usados ​​atualmente em computadores. Eles são capazes de realizar um grande número de tarefas exigentes com velocidade incrível . Dependendo de sua capacidade, eles podem executar de seis a oito tarefas principais ao mesmo tempo, sem que a experiência do usuário seja maçante.

Que diferenças encontramos entre uma CPU e uma GPU?

Vamos começar informando que em ambos os casos estamos falando de unidades de processamento. Isso significa que o propósito de ambos é o mesmo: tratar .

No entanto, a diferença é clara:

• O unidade central de processamento é responsável, redundantemente, por tratam de todo tipo de atos e informações, de caráter geral, atuando em série . Você pode trabalhar com elementos gráficos. O número de processos que carrega é menor.
• A GPU funciona especificamente no processamento de gráficos , ou seja, imagem e vídeo, e faz em paralelo, dependendo do modelo circundante . Isso significa subtrair a carga do processador , que é livre para trabalhar no resto dos elementos. Por isso, vale a pena investir tempo na escolha de uma boa placa gráfica para que o processador não entre em colapso, independente de sua qualidade. Existem muitos mais processos nele, mas eles precisam ser específicos.

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Quais elementos compõem uma unidade central de processamento?

Quais são os elementos que compõe a função processamento?

Quais são os principais componentes de um processador?