CPU- Central Processing Unit

A Central Processing Unit (Unidade central de processamento, em português) ou o processador é a parte de um sistema de computador que executa as instruções de um programa de computador,  é o elemento primordial na execução das funções de um computador. Este termo tem sido usado na indústria de computadores pelo menos desde o início dos anos 1960. A forma, desenho e implementação de CPUs têm mudado rapidamente desde os primeiros exemplos, mas o seu funcionamento fundamental permanece o mesmo.

Unidade Lógica e Aritmética (ULA)

A ULA (“ALU”) é o dispositivo do processador que efetivamente executa as operações matemáticas com os dados. Tais operações podem ser, por exemplo:

•  Soma, subtração, multiplicação e divisão;
• Operação lógica AND, OR, XOR;
•  Deslocamento à direita, deslocamento à esquerda; Entre outros.

Unidade de Controle (UC)

A UC é o dispositivo mais complexo do processador.

Ele possui a lógica necessária para realizar a movimentação de dados e instruções “de” e “para” o processador, através dos sinais de controle que emite em instantes de tempo determinados conforme uma programação prévia.

Unidade de Controle – UC é responsável por:

•  controlar a transferência de dados e instruções para dentro e fora da CPU;
•  controlar a operação da ULA;
• controlar a execução de instruções;
•  gerar sinais de controle externos ao processador para comandar a transferência de dados entre o processador e a memória ou módulos de entrada / saída;
• gerar sinais de controle internos ao processador para mover dados entre registos;
• gerar sinais de controle internos ao processador para comandar a ULA na execução de uma determinada função;

Registos utilizados pela UC

Registo de Instrução – RI (Instruction Register – IR):

Tem a função de armazenar a instrução a ser executada pela UCP.

No início do ciclo de instrução a UC emite sinais de controle seqüenciados no tempo para a realização do ciclo de leitura, no qual a instrução é buscada na memória e armazenada no RI, via barramento de dados e RDM.

Contador de Instrução – CI (Program Counter – PC):

Armazena o endereço da próxima instrução a ser executada, sendo crucial para o processo de controle e de seqüenciamento da execução dos programas. Assim que a instrução a ser executada é lida da memória para a UCP, o conteúdo do CI é automaticamente modificado, sendo nele armazenado o endereço da próxima instrução na seqüência.

Registo de Dados da Memória – RDM (Memory Buffer Register MBR):

É utilizado pela UCP para a transferência de informações entre esta e o barramento de dados. No ciclo de busca de uma instrução, assume a função de armazenar temporariamente a instrução a ser executada, a qual foi trazida, via barramento de dados, da memória, e na sequência é transferida para o RI.

O RDM tem tamanho (em bits) geralmente igual ao do barramento de dados, sendo que o tamanho deste último tem tamanho múltiplo do tamanho da palavra do processador.

Registos de Endereços da Memória – REM (Memory Address Register MAR):

Armazena o endereço da memória onde a informação deve ser lida ou escrita. No ciclo de busca de uma instrução, armazena o endereço da memória onde se encontra a instrução a ser executada, fornecido pelo CI. Tem tamanho (em bits) igual ao tamanho dos endereços de memória e ao

tamanho do barramento de endereços.

Clock

Clock que significa em Português relógio funciona de maneira precisa, marcando um tempo.Num computador, o circuito gerador de clock,é um pequeno cristal de quartzo que fica na placa mãe, tem a função de marcar o tempo. Para que o computador funcione,tudo tem que funcionar de maneira sincronizada,como uma orquesta. Cada vez que é gerado um pulso de clock, todos os dispositivos realizam uma operação, param e continuam o que estejam a fazer no próximo ciclo. Como num cruzamento, onde os carros andam num sentido e noutro controlados por um semáforo

O que é a frequência num clock?

Freqüência (frequency ou clock rate) é a quantidade de ciclos por segundo de um relógio. É o inverso do período.

•  A unidade de medida utilizada para a freqüência é o Hertz(Hz) onde, 1 Hz = 1 ciclo por segundo.

Assim, se um processador funciona com um clock de 25 milhões de vezes por segundo, isto é, 25MHz, e sendo seu período de duração o inverso da freqüência, então cada ciclo será igual a 1/25000000, ou 0,00000004 ou 40 nano segundos (nS).