Aula03 AOC 2016 2

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Pablo Henrique Caracciolo Gomes de Sá 
Organização e Arquitetura de 
Computadores 
Processador 
DEFINIÇÃO 
• O processador é um chip 
de silício responsável pela 
execução das tarefas 
cabíveis a um computador; 
• O processador é o cérebro 
do micro, encarregado de 
processar a maior parte das 
informações; 
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• Como todo cérebro, 
ele precisa de um 
corpo, que é formado 
pelos outros 
componentes do 
micro, incluindo 
memória, HD, placa 
de vídeo e de rede, 
monitor, teclado e 
mouse; 
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Processadores (CPU) 
• O processador é um circuito integrado que 
realiza as funções de cálculo e tomada de 
decisão de um computador; 
• Ele também é chamado de Unidade Central 
de Processamento (em inglês CPU: Central 
Processing Unit); 
• É também o componente onde são usadas as 
tecnologias de fabricação mais recentes; 
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Tarefas realizadas pelo processador 
• Busca e execução de instruções existentes na 
memória; 
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Tarefas realizadas pelo processador 
• Os programas e os dados 
que ficam gravados no 
disco rígido, são 
transferidos para a 
memória RAM ou no 
cache; 
• Uma vez estando na 
memória, o processador 
pode executar os 
programas e processar os 
dados; 
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Componentes da CPU - ULA 
• Unidade Lógica e 
Aritmética (ULA) ou 
em inglês Arithmetic 
Logic Unit (ALU): É a 
unidade central do 
processador (Central 
Processing Unit, ou 
simplesmente CPU), 
que realmente 
executa as operações 
aritméticas e lógicas; 
 
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Componentes da CPU - ULA 
• A ULA realiza as operações aritméticas (soma, 
subtração, etc); 
• Verifica se um número é positivo, negativo ou se 
é zero; 
• É capaz, também de determinar se uma 
quantidade é menor, maior ou igual que outra 
 
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Componentes da CPU 
UNIDADE DE CONTROLE - UC 
• Responsável por 
gerar todos os 
sinais que 
controlam as 
operações no 
exterior da CPU, e; 
• Ainda dar todas as 
instruções para o 
funcionamento 
interno correto da 
CPU. 
 
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Componentes da CPU 
UNIDADE DE CONTROLE - UC 
• A unidade de 
controle executa 
três ações básicas 
intrínsecas e pré-
programadas pelo 
próprio fabricante 
do processador: 
– busca (fetch); 
– decodificação e; 
– execução. 
 
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• Registrador é um tipo de memória de pequena 
capacidade, porém muito rápida, contida na 
CPU, utilizada no armazenamento temporário 
durante o processamento; 
Componentes da CPU - REGISTRADOR 
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• Os registradores 
estão no topo da 
hierarquia de 
memória, sendo 
assim são o 
meio mais 
rápido e caro de 
se armazenar 
um dado. 
Componentes da CPU 
REGISTRADOR 
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$$$ 
Organização Estruturada de 
Computador 
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REVISÃO 
Componentes de um processador 
• Unidade de Controle: busca e define o tipo de cada 
instrução; 
• Unidade Aritmética Lógica (UAL): realiza as 
operações necessárias a execução das instruções; 
 
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•Registradores: 
–Memória pequena de alta velocidade; 
–Em geral todos de tamanhos iguais; 
–Program Counter (PC): armazena o endereço da próxima 
instrução; 
–Registrador de Instruções (IR): armazena instrução que 
está sendo executada; 
–Outros registradores de propósito gerais ou específicos. 
 
Exercícios
1 - Qual principal tarefa do processador?
2 - De modo geral como os programas são 
executados pelo processador?
3 - O que é o registrador?
4 - O que você entende por armazenamento 
temporário e permanente? Quais são os 
principais componentes de cada um?
5 - Quais as diferenças das Cache L1, L2 e L3?
Barramentos 
• Os barramentos interligam os componentes de 
um computador: 
– Conjunto de fios paralelos que permite a transmissão 
de dados, endereços, sinais de controle e instruções ; 
– Existem barramentos internos e externos ao 
processador . 
 
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Barramentos 
•A imagem ilustra a comunicação entre o processador, a 
memória e o conjunto de dispositivos de entrada e saída; 
• A conexão entre esses itens é indicada por setas. 
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• De maneira geral, os barramentos são os 
responsáveis pela interligação e comunicação dos 
dispositivos em um computador; 
• Para o processador se comunicar com a memória 
e com o conjunto de dispositivos de entrada e 
saída, identificamos três setas (barramentos) na 
figura; 
– barramento de endereços (address bus); 
– barramento de dados (data bus); 
– barramento de controle (control bus). 
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Barramentos 
• O barramento de endereços (“clock externo”), 
basicamente, indica de onde os dados a serem 
processados devem ser retirados ou para onde 
devem ser enviados . Este valor é medido em Hz(*); 
 
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(*) O hertz (símbolo Hz) é a unidade de frequência derivada 
do SI para frequência, a qual é expressa, em termos de ciclos por segundo, a 
frequência de um evento periódico, oscilações (vibrações) ou rotações por 
segundo (s−1 ou 1/s). Por exemplo, o coração de um humano saudável em 
repouso bate a aproximadamente 1,2 Hz (1,2 batidas por segundo). 
• Pelo barramento de dados que os dados 
transitam; 
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• O barramento de controle sincroniza as 
atividades do sistema; 
• Conduz o status e a informação de controle 
de/para o processador. 
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Clock 
• O clock é uma forma de indicar o número de instruções 
que podem ser executadas a cada segundo (ciclo); 
• Sua medição é feita em Hz (sendo que KHz corresponde 
a mil ciclos, MHz corresponde a 1000 KHz e GHz 
corresponde a 1000 MHz); 
• Por exemplo, um processador Pentium III 800 MHz, 
indica que o mesmo pode realizar 800 milhões de ciclos 
por segundo; 
 
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Clock interno e externo 
• Clock interno: indica a freqüência na qual o 
processador trabalha. Portanto, num Pentium 
4 de 2,8 GHz, o "2,8 GHz" indica o clock 
interno; 
• Clock externo: também conhecido como FSB 
(Front Side Bus), é o que indica a freqüência 
de trabalho do barramento (conhecido como 
barramento externo) de comunicação com a 
placa-mãe; 
 
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Bits dos processadores 
• Quanto mais bits internos o 
processador trabalhar, mais 
rapidamente ele poderá fazer 
cálculos e processar dados em 
geral; 
• Isso acontece porque os bits dos 
processadores representam a 
quantidade de dados que os 
circuitos dos dispositivos 
conseguem trabalhar por vez. 
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Memória cache 
• Memória cache é um tipo de memória de alta 
velocidade que fica próxima à CPU e consegue 
acompanhar a velocidade de trabalho da CPU; 
• Por ser uma memória de alta velocidade ela é 
difícil de ser produzida e por isso mesmo 
muito cara; 
AOC - Hiromasa Nagata 24 
Memória cache 
• A idéia por trás do cache é muito simples: 
colocar na memória cache os dados e 
instruções que são mais comumente 
utilizados pelo processador; 
AOC - Hiromasa Nagata 25 
Memória cache 
• O usuário não precisa se preocupar em colocar os 
dados mais utilizados na memória cache; 
• Existe um circuito especifico que faz isso 
automaticamente chamado Controlador de cache; 
 
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Um nanómetro (ou nanômetr
o), milimícron ou milimicro é 
a subunidade do metro, 
correspondente a 
1×10−9 metro, ou seja, um 
milionésimo de milímetro ou 
um bilionésimo do metro. Tem 
como símbolo nm. 
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Esquema da memória cache 
Memória cache 
• Este circuito tenta, inclusive, “adivinhar” quais 
serão os dados solicitados pelo processador.; 
• Se o processador precisa de uma informação e 
ela está no cache (“hit”), a informação é 
acessada e o desempenho é alto; 
• Porém se a informação não estiver no cache 
(“miss”), ela vai ter que ser lida da memória 
RAM “normal”, o que é um torna o processo 
mais lento. 
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Processadores com dois ou mais núcleos 
29Processadores com dois ou mais núcleos 
• Multinúcleo (múltiplos núcleos, do inglês 
multicore) consiste em colocar dois ou mais 
núcleos de processamento (cores) no interior 
de um único chip; 
• Estes dois ou mais núcleos são responsáveis 
por dividir as tarefas entre si, ou seja, 
permitem trabalhar em um ambiente 
multitarefa distintos; 
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Processadores com dois ou mais núcleos 
• Em processadores de múltiplos núcleos o 
sistema operacional trata cada um desses 
núcleos como um processador diferente; 
• Na maioria dos casos, cada unidade possui seu 
próprio cache e pode processar várias 
instruções simultaneamente; 
 
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Exercícios
1) Defina o que são processadores?
2) Basicamente o processador é composto por três partes: 
Unidade lógica e aritmética, unidade de controle e
registrador. Explique as funções de cada uma.
3) Qual a função dos barramentos? Explique utilizando um 
exemplo.
4) Explique as funções dos barramentos de endereços, 
barramentos de dados e barramentos de controle?
5) Para que serve o clock?
6) Defina as diferenças entre Clock Interno e Clock externo.
7) O que são bits dos processadores?
8) O que é a memória cache? Explique.
9) O que são os processadores com dois ou mais núcleos 
(core)? Explique.