Explicamos o que é um microprocessador, a história e as características desse circuito integrado. Além disso, para que serve e suas funções.
O que é um microprocessador?
É chamado de microprocessador ou simplesmente processador ao circuito integrado central de um sistema de computadoronde são realizadas as operações lógicas e aritméticas (cálculos) para permitir a execução dos programas, desde o Sistema Operacional até o Software Aplicativo.
um microprocessador pode operar com uma ou mais CPUs (Central Processing Units), cada uma composta por registradores, uma unidade de controle, uma unidade aritmética-lógica e uma unidade de cálculo de ponto flutuante (ou coprocessador matemático).
Da mesma forma, geralmente é conectado por meio de um soquete à placa-mãe ou à placa-mãe, junto com um sistema de dissipação de calor composto por certos materiais de dissipação de calor e um ventilador resfriador (ventilador interno).
Enquanto um mesmo microprocessador pode ter um ou mais núcleos físicos ou lógicos, nos quais todo o trabalho de cálculo é realizado, um mesmo sistema computacional pode ter vários processadores trabalhando em paralelo.
O desempenho desses processadores não é fácil de medirmas a frequência do clock (medida em hertz) geralmente é usada para distinguir entre a potência de um e do outro.
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Histórico do microprocessador
Os microprocessadores surgiram como produto da evolução tecnológica de dois ramos específicos: a informática e os semicondutores. Ambas tiveram seu início em meados do século 20, no contexto da Segunda Guerra Mundial, com a invenção do transistor, que substituiu as válvulas de vácuo.
A partir de então, o silício foi utilizado para gerar circuitos eletrônicos simples, dando origem mais tarde (no início da década de 1960) à criação dos primeiros circuitos digitais: Transistor-Resistor Logic (RTL), Diode Transistor Logic (DTL), Transistor-Transistor Logic (TTL) e Lógica Complementada pelo Emissor (ECL).
O próximo passo rumo aos microprocessadores seria a invenção dos circuitos integrados (SSI e MSI), permitindo assim o início da agregação e miniaturização de componentes. As primeiras calculadoras a usar essa tecnologia, entretanto, exigiam entre 75 e 100 circuitos integrados, o que era impraticável. E assim, o próximo passo na redução da arquitetura computacional foi o desenvolvimento dos primeiros microprocessadores.
O primeiro processador foi o Intel 4004 fabricado em 1971.. Continha 2.300 transistores e com sua capacidade de apenas 4 bits podia realizar 60.000 operações lógicas por segundo, a uma frequência de clock de 700 Hz. A partir daí, a corrida tecnológica investiu no desenvolvimento de microchips melhores e mais potentes: os de 8 bits , 16 bits, 32 bits e 64 bits, atingindo atualmente frequências acima de 3 GHz.
Características do microprocessador
Os microprocessadores se assemelham a um pequeno computador digital em miniatura, por isso tem sua própria arquitetura e executa operações sob um programa de controle. Esta arquitetura é composta por:
- encapsulado. Um revestimento cerâmico que reveste o silício e o protege dos elementos (como o oxigênio no ar).
- Escondido. Um tipo de memória ultrarrápida à disposição do processador, para que ele não utilize a memória RAM exceto quando necessário, pois os dados em uso são armazenados nos diversos níveis do cache para recuperação imediata.
- Coprocessador matemático. Chamada de unidade de ponto flutuante, é a parte do processador responsável pelas operações lógicas e formais.
- registros. Uma memória de trabalho curta no processador, projetada para acompanhar sua própria operação e condições.
- portos. Os conduítes que permitem ao processador comunicar informações com o restante dos componentes do sistema.
Para que serve um microprocessador?
Os microprocessadores são o “cérebro” do computador: seu centro lógico de operações aritméticas e lógicas, onde todos os programas do sistema serão executados, tanto os do Sistema Operacional, quanto os aplicativos executados pelo usuário. Existem também lógicas de sistemas binários e acessos à memória. Ou seja: o processador é o motor informativo do computador.
Função do microprocessador
Um microprocessador opera com base em uma série de instruções elementares que são pré-programadas e armazenadas na forma de código binário. Estas instruções serão organizadas na memória principal, e são dadas de acordo com várias fases, que são:
- Pré-busca. Ou pré-leitura da instrução da memória principal do sistema.
- Buscar. Enviando a instrução específica para o decodificador.
- Decodificação. Tradução da instrução em uma série de operações a serem executadas e leitura dos operandos necessários para isso.
- Atuação. Executando a instrução pelos componentes do sistema.
- Escrita. Gravação dos resultados na memória principal ou nos registradores.
Essas fases são realizadas em vários ciclos da CPU e sua duração depende da frequência com que o microprocessador trabalha.