Guias

Como funciona um processador de CPU?

Todos os dispositivos de computação, desde brinquedos simples até grandes sistemas empresariais, têm um componente essencial chamado unidade de processamento central. A CPU realiza cálculos, faz comparações lógicas e move dados até bilhões de vezes por segundo. Ele funciona executando instruções simples, uma de cada vez, disparadas por um sinal de temporização mestre que executa todo o computador.

Descrição

Um processador CPU é um chip de computador do tamanho de uma caixa de fósforos. Dentro da embalagem está um retângulo de silício contendo milhões de circuitos transistorizados. Do dispositivo se projetam dezenas de pinos de metal, cada um dos quais carrega sinais eletrônicos para dentro e para fora do chip. O chip se conecta a um soquete na placa de circuito do computador e se comunica com a memória, discos rígidos, telas de exibição e outros dispositivos externos à CPU.

Relógio

Um circuito de temporização chamado relógio envia pulsos elétricos para a CPU. Dependendo do processador, o relógio pode funcionar a velocidades que variam de centenas de milhares a bilhões de ciclos por segundo. Os pulsos impulsionam a atividade dentro da CPU; como outros circuitos dependem do mesmo relógio, ele mantém sincronizados os eventos complexos do computador.

Instruções

Todas as CPUs têm um conjunto de instruções - uma lista de ações que o processador executa, incluindo adicionar números, comparar duas partes de dados e mover dados para a CPU. O software que você executa em seu computador consiste em milhões de instruções da CPU dispostas em uma sequência; as instruções são operações muito simples, portanto, a CPU realiza muitas delas para realizar tarefas significativas. Algumas famílias de CPUs, como as usadas em PCs de mesa, usam o mesmo conjunto de instruções, permitindo que executem o mesmo software. CPUs fora de uma família de produtos podem usar instruções diferentes; a CPU de um iPad, por exemplo, tem instruções diferentes de um laptop baseado em Windows.

ALU

Os processadores têm um circuito denominado unidade aritmética e lógica que realiza cálculos e comparações. A aritmética que a maioria das CPUs realiza é a multiplicação, adição, divisão e subtração básicas; matemática complexa, como funções estatísticas, são combinações de muitas operações simples realizadas em alta velocidade. A ALU também realiza comparações lógicas entre dois itens de dados para determinar se eles são iguais ou se um tem valor maior que o outro.

Unidade de controle

A CPU contém uma unidade de controle que coordena as atividades entre as outras partes de trabalho do processador. A unidade de controle divide cada instrução em um conjunto de ações e direciona os vários subsistemas da CPU para realizar as ações. Por exemplo, a unidade de controle pode direcionar a ALU para multiplicar dois números juntos e, em seguida, adicionar um terceiro número ao resultado.

Memória

O chip da CPU possui uma quantidade limitada de memória muito rápida. Possui um conjunto de áreas de armazenamento chamadas registros sobre as quais a ALU atua diretamente. Por exemplo, a ALU pode adicionar o número no registro 2 ao conteúdo do registro 1 rapidamente. A CPU também mantém instruções e dados usados ​​recentemente em uma área chamada cache que melhora a eficiência do computador. Em um programa que multiplica um preço por uma quantidade, por exemplo, a CPU procura esses números em sua memória cache. Se ele os encontrar, isso poupa ao processador o trabalho extra de recuperar os números dos chips de memória fora da CPU.