O que é para que serve o processador?

O processador é dos principais componentes de um computador, ou qualquer outro dispositivo eletrônico, mas você sabe o que é e para que serve o processador?

Processadores estão em muitos dispositivos eletrônicos modernos, incluindo PCs, celulares, tablets, etc. Em poucas palavras, o processador serve para receber entradas informações em forma de instruções de programas e executa trilhões de cálculos para fornecer a saída que o usuário interage com o dispositivo.

Sobre entrada e saída, iremos entender mais no decorrer do artigo.

Entretanto, primeiramente, precisamos compreender as diferenças entre processador, Unidade de Processamento Central (CPU)  e microprocessador.

Processador e CPU são a mesma coisa?

Com o passar dos tempos, os termos processador, Unidade de Processamento Central (CPU) se tornaram sinônimos. A maioria das pessoas, atualmente, usa os dois termos para designar o mesmo significado.

No entanto, isso é de certa forma incorreto, pois a CPU, ou Unidade de Processamento Central, corresponde a apenas um dos processadores em um PC.

Por exemplo, outro processado é a GPU (Unidade de Processamento Gráficos). Além disso, alguns discos rígidos são tecnicamente capazes de executar algumas tarefas de processamento.

Nos primeiros computadores, a CPU era espalhada através de vários chips, mas para melhorar a eficiência e reduzir os custos de fabricação, atualmente a CPU faz parte de um único chip.

Essa mudança, junto do apelido “o cérebro do computador”, é responsável pelo amálgama entre CPU e processador, já que a CPU lida com a maioria das operações do computador.

O que é processador?

O processador é um circuito eletrônico integrado que executa os cálculos para que o computador possa funcionar. Um processador, portanto, executa instruções aritméticas, lógicas, de Entrada/saída e outras instruções básicas que são passadas de um sistema operacional.

Sobre Entrada/saída, esta é a comunicação entre um sistema de processamento de informações, como um computador, por exemplo, e o mundo externo, possivelmente um ser humano ou outro sistema.

Entradas são os sinais ou dados recebidos pelo sistema e saídas são os sinais ou dados enviados pelo sistema.

Assim como Entrada/saída, a maioria dos processos depende, obviamente, das operações do processador.

O ano de 1971 pode ser o marco de entrada do microprocessador de um único chip. Inventado por Federico Faggin, Ted Hoff e Stan Mazzo, o Intel 4004 foi o primeiro dispositivo a ter todas as funções de processamentos em um único chip.

Leia mais: 50 anos do mitológico Intel 4004, o processador que mudou o mundo

Os quatro elementos básicos do processador

Um processador é formado por quatro elementos básicos. São estes a unidade lógica e aritmética (ALU) a unidade de ponto flutuante (FPU), os registradores e as memórias de cache do processador.

A ALU é responsável pelas operações lógicas e aritméticas das instruções recebidas. A FPU, também conhecida por co-processador numérico, é especializada em manipular números de maneira mais rápida que o microprocessador, ou CPU, básico.

Os registradores contêm as instruções e outros dados, fornecendo instruções à ALU e armazenando os resultados das operações.

 

As memórias de cache costumam ser divididas, sendo memórias pequenas e rápidas que armazenam cópias de dados para uso frequente, agindo similarmente à memória RAM.

Unidade de controle

Um processador sempre conta com uma unidade de controle (CU – Control Unit), que mede a sua capacidade nos seguintes termos:

• Habilidade de processar instruções em uma determinada janela de tempo
• Máximo número de bits/instruções
• Frequência de clock relativa

Em síntese, cada vez que um computador executa uma operação, como, por exemplo, altera um arquivo ou abre um aplicativo, o processador deve interpretar as instruções do software ou do sistema operacional.

Dependendo das suas capacidades, as operações de processamento podem ser rápidas ou lentas, além de ter um alto impacto na “velocidade base” da CPU.

Operações

O processador, ou a CPU, tem três funções primárias: fetch-decode-execute (busca-decodifica-executa). Vamos compreender uma por uma.

Fetch (busca)

Essa primeira envolve receber instruções. As instruções são representadas por uma série de números e é transmitida ao processador pela memória RAM. Cada instrução é apenas uma pequena parte de uma operação, portanto, o procesador precisa saber qual instrução virá em seguida.

Desse modo, o endereço de uma instrução é mantido por um contador de programa, um registrador de uma CPU que indica qual é a posição atual na sequência de execução de um processo.

Assim, o contador de programa e as instruções entram no RI (Registrador de Instrução) o que, em seguida, amplia o tamanho do contador de programa para referenciar o endereço da próxima instrução.

Decode (Decodifica)

Após o fetch e armazenamento de uma instrução no RI, o processador transmite as instruções a um circuito chamado decodificador de instrução.

Devido ao grande número de instruções, cada uma precisa ter sua identificação única, sendo o papel do decodificador converter a instrução em sinais transmitidos por outras partes da CPU para executar a decodificação.

Executa

O último passo consiste no envio das instruções codificadas às partes relevantes do processador a fim de se completarem. Os resultados, geralmente, são gravados no registrador do processador onde instruções posteriores podem tê-los como referência.

Cores (núcleos)

Cada processador constituí-se de uma ou mais de uma unidade individual de processamento, chamadas popularmente de “cores”, ou núcleos, em português.

Cada core processa instruções de uma única tarefa em uma determinada velocidade, definida como “frequência de clock”, ou “velocidade”, cuja unidade de medida são os gigahertz (GHz).

Os computadores mais modernos possuem vários cores, como os modelos dual-core e quad-core, que trabalham juntos para processar instruções e completar múltiplas tarefas simultaneamente.

Além disso, essas máquinas modernas também possuem um processador separado para lidar com a renderização de gráficos e enviar a saída para o dispositivo usado como monitor.

Assim, a GPU, ou placa dedicada, é desenvolvida especialmente para essa tarefa, lidando com os aplicativos que usam bastante da capacidade gráfica, como jogos e softwares de edição.

Fonte: Lumen Learning