CPU - Central Processing Unit

Definição de CPU ou UCP, e sua composição







Central processing unit (CPU)












As atividades realizadas por um processador podem ser divididas em
duas grandes categorias:
PROCESSAMENTO







Compreende a realização das atividades relacionadas com a
efetiva execução de uma operação, envolvendo principalmente a
Unidade LógicoAritmética
(ULA) e os registradores internos ao
processador.







CONTROLE
É exercida pelos componentes do processador que realizam as
atividades de busca, interpretação e controle da execução das
instruções, bem como o controle dos demais componentes do
sistema de computação, tais como a memória e os dispositivos de
entrada e saída.







O processador é responsável pela atividade-fim
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.














Definição de ALU ou ULA, e sua função no CPU

Unidade lógica e aritmética (ULA)

 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
 Ela é composta por dispositivos lógicos digitais simples, capazes de
armazenar bits e efetuar operações simples de lógica booleana.
 Os dados são fornecidos à ULA em registradores e uma vez
processados eles são armazenados novamente em registradores.
 Os registradores são interligados a ULA por meio de caminhos de
sinal.
 A ULA também pode ativar bits especiais (flags) para indicar o estado
de uma operação.
 A Unidade de Controle fornece sinais para controlar a operação da
ULA e a transferência de dados entre a ULA e os registradores.

Definição de UC e sua função no CPU


Unidade de Controle (UC)



Registradores utilizados pela UC
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 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.
Registradores utilizados pela UC


Registos utilizados no UC


A Unidade de Controle – UC 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 registradores;
 gerar sinais de controle internos ao processador para comandar a
ULA na execução de uma determinada função;




Função do Relógio




O relógio (clock) é um dispositivo gerador de pulsos cuja duração é
chamada de ciclo.
 A quantidade de vezes em que este pulso básico se repete em um
segundo define a unidade de media do relógio denominada
freqüência, a qual também é utilizada para definir a velocidade da
UCP. Servem para:
 Sincronizar, ou seja, permitir que duas ou mais ações
ocorram no mesmo instante de tempo.
 Cadenciar as ações realizadas em um determinada positivo,
ou seja, controlar a velocidade com que elas ocorrem.
 Pode ser entendido com um dispositivo de controle.
 Em geral o relógio é formado por um cristal de quartzo.
Relógio
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 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.
 Assim, se um processador funciona com um clock de 25 milhões de
vezes por segundo, isto é, 25MHz, e sendo seu período de duração o
inverso da freqüência, então cada ciclo será igual a 1/25000000, ou
0,00000004 ou 40 nano segundos (nS).