Componentes básicos de microprocessadores

A Intel lançou o primeiro microprocessador em 1971 e o chamou de chip 4004. Os microprocessadores de hoje, com dimensões menores do que uma moeda, oferecem mais potência e recursos. O centro do computador, a unidade de processamento central (CPU) consiste em um ou mais microprocessadores. Fabricado a partir de um chip de silicone que contém milhões de transistores, os microprocessadores movem dados de um endereço de memória para outro local. As CPUs tomam decisões e então passam a trabalhar em novas instruções e cálculos.

A "unidade aritmética e lógica" (ALU) realiza cálculos matemáticos, como subtração, adição, divisão e funções booleanas. As funções booleanas são um tipo de lógica usada para projetos de circuitos. A ALU também executa comparações e testes lógicos. O processador transmite sinais para a ALU, que interpreta as instruções e realiza os cálculos.

Os microprocessadores têm locais temporários de armazenamento de dados chamados registradores. Essas áreas de memória mantêm dados, como instruções de computador, endereços de armazenamento, personagens e outros dados. Algumas instruções do computador podem exigir o uso de certos registros como parte de um comando. Cada registro tem uma função específica, como registro de instrução, contador de programa, acumulador e registro de endereço de memória. Por exemplo, um registro de programa contém o endereço das instruções retiradas da memória de acesso aleatório.

As unidades de controle (UCs) recebem sinais da CPU, que instrui a unidade de controle a mover dados de microprocessador para microprocessador. A unidade de controle também dirige a unidade aritmética e lógica. As unidades de controle consistem em vários componentes, como decodificador, relógio e circuitos lógicos de controle. Trabalhando juntos, esses dispositivos transmitem sinais para determinados locais no microprocessador.

Por exemplo, o decodificador recebe comandos de um aplicativo. O decodificador interpreta as instruções e executa uma ação. Ele envia sinais para a ALU ou direciona os registradores para executar tarefas específicas. A unidade lógica de controle transmite sinais para diferentes seções do microprocessador e registra, o que informa esses componentes para executar ações. O relógio envia sinais que sincronizam e garantem a execução oportuna de comandos e processos.

Os microprocessadores possuem um sistema de barramentos, que movimentam os dados. Os barramentos referem-se a classificações de fiação que têm tarefas e funções específicas. O barramento de dados transfere dados entre a unidade de processamento central e a memória de acesso aleatório (RAM) - a memória primária do computador. O barramento de controle envia as informações necessárias para coordenar e controlar várias tarefas. O barramento de endereço transmite o endereço entre a CPU e a RAM para os dados que estão sendo processados.

Alguns microprocessadores avançados possuem caches de memória, que retêm os últimos dados usados ​​pela CPU. Os caches de memória aceleram o processo de computação, porque a CPU não precisa ir para a RAM mais lenta para recuperar dados. Muitos computadores têm caches de nível 1 ou 2; alguns sistemas têm caches de nível 3. O nível do cache indica a ordem em que a CPU verifica os dados, começando com o nível 1. Os fabricantes geralmente integram caches de nível 2 e nível 3 no microprocessador, o que aumenta a velocidade de processamento.