Programação Redes S. O. WebDeveloper TI

Hardware – Funcionamento do Processador

O processador ou como chamamos, o CPU,  é o que julgamos ser o cérebro de nosso computador. É nele que são processadas as instruções e o feito todo o controle de todas as outras partes do computador. A forma como estas intruções são processadas depende de programa para programa.

A grosso modo, quando executamos um programa, o mesmo é transferido para a memória, a partir dai, o processador pode receber as mais variadas informações, como ter que exibir infromações na tela ou pode continuar a carregar e executar o programa.

Processador Amd

Processador AMD


Antigamente o processador controlava as transferências de informações entre memória ram e o disco rígido. Isso mantinha o processador ocupado até todas as informações serem transferidas. O sistema era lento ja que o disco rígido era mais lento que a memória ram, e o processador não desocupava enquanto toda a informação não fosse transferida. Porém nos dias de hoje, essa transferência é feita sem o auxilio do Processador (Método DMA – Direct Memory Accesss).

Clock

Todas as atividades em um computador devem ser sincronizadas, é aí que entra o clock. O mesmo sincroniza as tarefas do computador a cada pulso de clock, onde dispositivos executam suas tarefas, param e vão para o próximo ciclo do clock. A medida do clock é feita em hertz, onde cada hertz representa número de ciclo de clock por segundo. Cada ciclo de clock  passa de 0 (condição inicial) a 1 a uma taxa fixa. Se um determinado equipamento trabalha a 100 Hz, quer dizer que ele consegue executar 100 operações de ciclo de clock por segundo.

Ciclos de Máquina

Ciclos de Máquina


Em um processador existe o Clock Interno que é a frequência que os processadores trabalham, porém existe o clock externo, ou FSB (Front Side Bus – Barramento Frontal), que existe devido às limitações físicas. No caso o processador não pode se comunicar na mesma velocidade de seu clock interno. Assim, no caso de comunicação entre ambos, é utilizado o clock externo que é de menor frequência. É importante deixar claro que mesmo dois fabricantes de processadores afirmando que o clock interno de seus processadores são iguais, a aquitetura interna de cada um dos processadores é diferente, dando um rendimento diferente entre os dois processadores.

Quantidade de Bits de Instrução

Outra característica marcante são a quantidade de bits em que o processador opera. Quanto mais bits o processador trabalhar, melhor será o desempenho do processador. Essa quantidade de bits é a quantidade de dados que o processador conmsegue trabalhar por vez.

Memória Cache

Nos processadores existem um tipo de memória chamada Memória Cache, um tipo de memória estática, muito mais cara, maior fisicamente e de maior consumo de energia que a memória convencional. Esta memória consegue trabalhar no mesmo clock do processador, porém são inviáveis devido aos fatores apontados anteriormente.

Quando um processador precisa ler dados da memória ram, um circuito carrega blocos muito utilizados da memória ram para a memória cache. Em seu próximo passo, o processador consultará primeiramente a memória cache permitindo que os dados sejam processados com maior eficiencia. Caso o dado não seja encontrado na memória cache, ai sim o processador busca os dados na memória ram, sendo este processo mais lento.

Diagrama do Esquema de Cache

Diagrama com Esquema de Cache


Existem os caches L1 (Level 1) e L2 (Level 2). Nos processadores antigos L1 ficava no processador, e L2 na placa mãe, porém nos dias atuais, os processadores contam com os dois Níveis de cache no processador, sendo muito comum L1 ser dividida em L1 para dados e L1 para Instruções.

Núcleos dos Processadores

Até um período não tão distante, usuários conseguiam medir a velocidade de um processador por seu clock, porém isso se tornou um problema, pois conforme aumentavam o clock dos processador, mais este gerava calor, e um desgaste acontecia nos processadores. Para solucionar o problema do aumento de desempenho dos processadores, foi adotado uma característica.

Núcleo do Processador

Núcleos do Processador


Lançar processadores com 1 ou mais núcleos. isto é cada processador é como se tivesse dois processadores em um só.No caso da funcionamento, o mesmo ao invés de lidar com apenas 1 processo, realiza 2 processos, 1 para cada núcleo melhorando consideravelmente o desempenho. Até hoje foram lançados processadores com 4 núcleos, e ja existe rumores de um processador de 8 núcleos sendo preparado pelas empresas.

Conclusão

Neste artigo eu comentei um pouco da importância e do funcionamento (superficialmente é claro) dos processadores, ou como dito anteriormente o cérebro de nosso computador. A pergunta que deixo é se o processo de desenvolvimento para o aumento de desempenho dos processadores terá um fim, como vimos aumentar o clock ja nao é viável,  será que os núcleos também terão um limite de aumento.

Bibliografia

  • Como os Processadores Funcionam – Clube do Hardware
  • Processadores – Parte 1 – Info Wester
  • Ron White – Como Funciona o Computador
  • Carlos Morimoto – Hardware Guia Definitivo

Tópicos Relacionados

Leave a Reply