Introdução à Informática - Funcionamento da CPU

O processador tem várias etapas para fazer até se chegar no processamento de alguma operação, é muito importante você ter o conhecimento das mesmas, então... Segue o seguido.

Introdução à Informática

Você já deve saber que tem um diagrama que explica tudo direitinho, um que irei mostrar ao longo do post, porém a principio de tudo, você tem que ter o conhecimento de que o funcionamento da CPU se divide em duas partes, sendo elas respectivamente: Função Controle e Função Processamento.

Na Função Controle existe 8 etapas, uma dela será utilizada mais de 2 vezes, sendo elas: Cache, Controlador de Instrução, Registrador de Instrução, Decodificador de Instrução, Unidade de Controle, Registrador de Dados na Memória, Registrador de Endereços de Memória e Clock (ou Relógio). Na Função Processamento existe apenas 3 etapas, sendo elas: Unidade Lógica e Aritmética, Registrador Comum e Registrador Especial de Estado (Dentro do R.E.E. existe vários outros registradores, porém não é necessário que você tenha conhecimento sobre o mesmo).

Na função controle acontece toda a parte de localização e decodificação de um determinado pedido do usuário (operação) para a CPU, na função processamento ocorre o processamento da operação e seus dados e depois são armazenados e executados, dependendo do processamento ter sido um sucesso, ou não. Ocorrendo de tal forma:

- Função Controle

• Controlador de Instrução ou C.I.: Fica toda hora verificando na memória cache se há alguma nova instrução com determinada prioridade, se for de prioridade "normal" a mesma entrará na fila de processamento. Assim que chega uma nova instrução, o controlador leva consigo apenas o endereço desta instrução e posteriormente passa para o R.I..
• Registrador de Instrução ou R.I.: Recebe o endereço da próxima instrução e busca a instrução da mesma na memória cache, volta consigo a instrução a ser realizada e armazena-a, posteriormente passando a mesma para o D.I..
• Decodificador de Instrução ou D.I.: Decodifica a instrução e encontra a operação a ser realizada, posteriormente passando a operação para a U.C..
• Unidade de Controle ou U.C.: Ela possui a lógica necessária para realizar a movimentação dos dados e instruções, ou seja, ela encontrará os dados da operação. A mesma primeiro vai no R.D.M. onde encontrará o endereço dos dados, em seguida ela procurará no R.E.M. a localização do endereço dos dados, posteriormente buscando os dados na memória cache. Antes de enviar a "operação + dados" para UAL, ela faz uma verificação de velocidade do Clock.
• Registrador de Dados na Memória ou R.D.M.: Indica em que parte da memória se encontra os dados armazenados e que serão utilizados.
• Registrador de Endereços de Memória ou R.E.M.: Indica a localização dos endereços na memória.
• Clock ou Relógio: Responsável por gerar pulsos, durando um ciclo. É o que determina a frequência do processador, sendo assim, ele fala quantos Gigas ele poderá processar em tal ciclo, as operações tem determinados pedidos de velocidade do mesmo, um Clock de 1,8 GHz não suportará uma operação que precisa ser feita em 2,5 GHz, por exemplo.

- Função Processamento

• Unidade Aritmética e Lógica ou UAL: Essa unidade tem duas entradas de operações e seus dados, a entrada de operações aritméticas ou entrada de operações lógicas. A unidade executa as operações matemáticas com os dados: soma, subtração, multiplicação, divisão, operações lógicas, operação de complemento, incrementos e decrementos. Sendo assim, ela processa todos os dados, e depois envia o resultado para os registradores.
• Registrador Comum ou R.C.: Armazenam temporariamente o resultado da UAL.
• Registrador Especial de Estado ou R.E.E.: Armazena o resultado do processamento em apenas um bit e há vários registradores dentro do mesmo, eles dividem em bits que possuem significados diferentes, cada um dos registradores que tem dentro do R.E.E. armazenam apenas um bit.