Como são constituídos os Processadores?

 

    O processador é composto por alguns componentes, cada um tendo uma função específica no processamento dos programas.

Unidade Lógica e Aritmética

    A Unidade Lógica e Aritmética (ULA) é a responsável por executar efectivamente as instruções dos programas, como instruções lógicas, matemáticas, desvio, etc.

Unidade de Controlo

    A Unidade de Controlo (UC) é responsável pela tarefa de controlo das acções a serem realizadas pelo computador, comandando todos os outros componentes.

Registadores

    Os registadores são pequenas memórias velozes que armazenam comandos ou valores que são utilizados no controlo e processamento de cada instrução. Os registadores mais importantes são:

  • Contador de Programa (PC) – Sinaliza para a próxima instrução a ser executada;
  • Registador de Instrução (IR) – Regista a execução da instrução;

 

Memory Management Unit

    A MMU (em inglês: Memory Management Unit) é um dispositivo de hardware que transforma endereços virtuais em endereços físicos e administra a memória principal do computador.

 

Arquitectura

    Existem duas principais arquitecturas usadas em processadores:

  • A arquitectura de Von Newmann. Esta arquitectura caracteriza-se por apresentar um barramento externo compartilhado entre dados e endereços. Embora apresente baixo custo, esta arquitectura apresenta desempenho limitado pelo gargalo do barramento.

 

  • A arquitectura de Harvard. Nesta arquitectura existem dois barramentos externos independentes (e normalmente também memórias independentes) para dados e endereços. Isto reduz de forma sensível o gargalo de barramento, que é uma das principais barreiras de desempenho, em detrimento do encarecimento do sistema como um todo.

 

Modelos de computação

Existem dois modelos de computação usados em processadores:

  • CISC (em inglês: Complex Instruction Set Computing, Computador com um Conjunto Complexo de Instruções), usada em processadores Intel e AMD; possui um grande conjunto de instruções (tipicamente centenas) que são armazenadas numa pequena memória não-volátil interna ao processador. Cada posição desta memória contém as microinstruções, ou seja, os passos a serem realizados para a execução de cada instrução. Quanto mais complexa a instrução, mais microinstruções ela possuirá e mais tempo levará para ser executada. Ao conjunto de todas as microinstruções contidas no processador denominamos microcódigo.

 

  • RISC (em inglês: Reduced Instruction Set Computing, Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções) usada em processadores PowerPC (da Apple, Motorola e IBM); possui um conjunto pequeno de instruções (tipicamente algumas dezenas) implementadas directamente no hardware. Nesta técnica não é necessário realizar a leitura na memória e, por isso, a execução das instruções é muito rápida. Por outro lado, as instruções são muito simples e para a realização de certas tarefas são necessárias mais instruções que no modelo CISC.