Unidade B - Unidade Central de Processamento

O processador, também conhecido como CPU (central processing unit, em inglês), ou UCP (unidade central de processamento, em português), é formado por chips responsáveis pela execução de cálculos, decisões lógicas e instruções que resultam em todas as tarefas que um computador pode fazer. Afinal de contas, todos os programas que estão em utilização em um computador, obrigatoriamente, devem ser executados pelo processador.


 

Lembrando o que vimos na unidade anterior, um programa consiste em uma série de instruções que o processador deverá executar para que a tarefa solicitada seja realizada.

 


Antes de estudarmos como funciona um processador, você tem ideia de como ele opera no computador? Como ele se relaciona com os demais componentes do sistema computacional?

Assista a animação disponível em http://www.youtube.com/watch?v=oui_qEhe3P4, que trata o processador como um personagem, demonstrando-o em diversas situações de interação com os demais componentes da máquina com a responsabilidade de fazer com que tudo funcione. Após assisti-lo, comente no fórum suas impressões sobre o papel do processador.

B.1 Execução de programas

Para que um programa seja executado, é necessário que sejam transferidos todos os dados necessários, a partir de algum dispositivo de armazenamento para a memória RAM, de onde serão acessados pelo processador. Ao ser processado, ou seja, após o processador executar as instruções que compõem o programa, o resultado é entregue ao programa que será o responsável por determinar o que será feito com ele.

B1.1 Relação CPU/Memória RAM

O processador trabalha apenas com valores armazenados em registradores na execução de suas atividades, ou seja, ele não acessa diretamente as informações da memória RAM.


 

Os registradores são áreas de armazenamento temporário de valores presentes no processador. Neles são carregados os valores da memória necessários para a execução de uma instrução, sendo que também são utilizados como local de armazenamento para os resultados das execuções das instruções.

 


Portanto, para que uma instrução seja executada é necessário acessá-la em seu endereço na memória RAM e transferi-la para o registrador do processador.


A transferência de dados entre processador e memória é realizada através do barramento local, utilizando-se dos seguintes componentes:

  1. REM (Registrador de Endereço de Memória): armazena o endereço da memória onde será lido ou escrito o dado.
  2. RDM (Registrador de Dados da Memória): armazena o dado a ser escrito ou lido na memória.
  3. Barramento de dados: liga o RDM à memória, sendo o caminho por onde é feita a transferência de dados.
  4. Barramento de endereços: liga o REM à memória fornecendo o endereço a ser lido ou escrito.
  5. Barramento de controle: liga o processador à memória para enviar sinais de controle como leitura (READ), escrita (WRITE) ou espera (WAIT).

As operações, que são realizadas pelo processador na memória, envolvem a leitura de dados da memória para armazená-los nos registradores, já a escrita desses dados estão armazenados em registradores na memória.

A operação de leitura (READ), quando o conteúdo da posição de memória endereçada por REM é copiado em RDM, envolve a seguinte sequência de operações:

REM ← endereço
Comando READ
RDM ← Memória[REM]

A operação de escrita (WRITE), quando a posição de memória endereçada por REM recebe o conteúdo de RDM, envolve a seguinte sequência de operações:

REM ← endereço
RDM ← dado
Comando WRITE
Memória[REM] ← RDM