CPU - Central Processing Unit

Definição e composição de CPU

O processador é responsável pela atividade­fim do sistema, isto é, computar, calcular, processar:

- É responsável pela realização de qualquer operação realizada por um computador.
- Comanda não somente as ações efetuadas internamente, como também em decorrência de interpretação de uma determinada instrução, ele emite sinais de controle para os demais componentes do computador agirem e realizarem alguma tarefa.

ULA/ALU

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 Controlo

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.

A Unidade de Controle 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 registadores;
- gerar sinais de controle internos ao processador para comandar a ULA na execução de uma determinada função;

Registadores da UC

Registrador 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 sequenciamento 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.

Registrador 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.

Registrador 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.

Relógio

O relógio (clock) é um dispositivo gerador de pulsos cuja duração é chamada de ciclo.
Principais elementos:
- Um ciclo do relógio (clock clycle) é o intervalo de tempo entre o início de um pulso e o início do seguinte.
- Um período (cycle time ou period) é o intervalo de tempo gasto para ser obter um ciclo do sinal do relógio.
- Usualmente medido em unidades de tempo em nanossegundos.
- 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.