UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO

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Autora: Vanessa Benedito da Conceição
Turma: B _ Noite
1º Período
UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO
Organograma dos Tópicos
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		O processador central, também conhecido como multiprocessador, Central Processing Unit (CPU) ou simplesmente UCP é o componente vital do sistema de computação responsável por computar, calcular e processar qualquer operação de um computador. Comanda tanto as ações realizadas internamente quanto as que resultam da interpretação de uma instrução, emitindo sinais de controle para outros componentes efetuarem a tarefa. Sua velocidade é definida pela frequência do Clock.
		 Em seu interior estão localizados dispositivos de armazenamento temporário (volátil), os registradores. Devido a tecnologia utilizada, os registradores são um tipo de memória extremamente rápida e cara, com isso sua disponibilidade em um computador é muito limitada. Cada registrador possui capacidade para manter apenas um dado (uma palavra). 
Unidade Central de Processamento
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 		A área de controle é a parte funcional da UCP que realiza sequencialmente ou simultaneamente, em sistemas de execução pipelining, a busca da instrução que será executada a armazenando em um registrador criado para tal finalidade, a interpretação das ações a serem realizadas de acordo com as instruções e a geração de sinais de controle apropriados para a realização das atividades conforme a instrução solicitada. Ou seja, foi criada para entender o que fazer, como fazer e comandar quem vai fazer a atividade no momento adequado.
		Tem como dispositivos básicos:
Unidade de Controle (UC),
Registradores de Dados da Memória (RDM) e de Endereçamento da Memória (REM),
Contador de Instrução (CI), Registrador de Instrução (RI), Decodificador de Instrução (DI) e
Clock ou Relógio.
Função de Controle
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		Dispositivo mais complexo da UCP, possui a lógica necessária para movimentar dados e instruções para o interior ou exterior da UCP por meios de sinais de controle emitidos em instantes durante o período de realização de um ciclo de instrução. A UC se conecta aos principais elementos do processador e ao barramento de controle.
		Uma das características de seu funcionamento é a condução da execução das instruções resultando em diversos tipos de arquitetura de processadores.
Unidade de Controle
UC – Unidade de Controle
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		Também conhecido como RDM ou Memory Buffer Register (MBR) é um registrador que armazena temporariamente dados que estão sendo transferidos da Memória Principal para a UCP ou vice versa. 
		Possui capacidade para armazenar a mesma quantidade de bits do barramento de dados.
Registrador de Dados da Memória
		Também conhecido como REM ou Memory Address Register (MAR) é um registrador que armazena temporariamente o endereço de acesso a uma posição de memória necessário ao iniciar uma operação de leitura ou escrita.
		 Possui capacidade para armazenar a mesma quantidade de bits do barramento de endereço, possibilitando calcular o espaço máximo de endereçamento da Memória Principal. 
Registrador de Endereçamento da Memória
Contador e Registrador de Instrução
CONTADOR DE INSTRUÇÃO (CI):
	Registrador crucial para o processo de controle e sequenciamento da execução dos programas. Tem a função de armazenar o endereço da próxima instrução a ser executada, quando essa função é lidada Memória para a UCP o sistema realiza a modificação do conteúdo do CI para que ele passe a armazenar o endereço da próxima instrução na sequência.
REGISTRADOR DE INSTRUÇÃO (RI):
	Tem a função de armazenar a instrução a ser executada pela UCP. Ao iniciar um ciclo de instrução a UC emite sinais de controle em sequência para processar um ciclo de leitura para buscar uma cópia da instrução na Memória, ao finalizar o ciclo a instrução será armazenada no RI, via barramento de dados e RDM.
UCP – Unidade Central de Processamento
UC – Unidade de Controle
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Decodificador de Instrução
		Cada instrução é uma ordem para que a UCP realize uma determinada operação. Por ser muitas instruções é necessário que cada uma possua própria identificação, como uma digital e é função deste decodificador identificar que operação será realizada devido a instrução que o código de operação decodificou. Com isso o RI passará uma sequência de bits ao decodificador representando uma instrução a ser executada.
RI – Registrador de Instrução
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		É um gerador de sinais ou pulsos em uma duração chamada de ciclos, sua unidade de medida é a frequência que é definida pela quantidade de vezes que esse pulso básico se repete em um segundo. Essa medida também é usada para definir a velocidade na UCP.
		A frequência do relógio na UCP é medida em Hertz (Hz), que dura um ciclo por segundo. Nos computadores atuais, com frequências mais altas usa-se a medida de MHz (Mega-Hertz, milhões de ciclos por segundo) ou GHz (Giga-Hertz, bilhões de ciclos por segundo).
Clock
		Tem a função de processar um dado, ou seja, executar com o dado uma ação que produza algum resultado. Algumas de suas tarefas são: operações aritméticas e lógicas, movimentação de dados e operações de entrada e saída.
		Seu dispositivo principal é a Unidade Aritmética e Lógica, também chamada de UAL, os demais dispositivos são os registradores que armazenam dados ou resultados que serão usados pela UAL, a interligação entre esses componentes é feita pelo barramento interno da UCP.
Função de Processamento
UAL – Unidade Aritmética e Lógica
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		O Registrador Acumulador, conhecido como ACC pela abreviatura em inglês, presente apenas nos sistemas mais antigos. Sua função era armazenar dados e servir de ligação da UAL com os demais dispositivos da UCP. Desapareceu após o surgimento da 2ª Geração de Microprocessadores (Intel 8086/8088).
Registrador ACC
ACC - Accumulator
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		É um aglomerado de circuitos lógicos e componentes eletrônicos simples, pode ser uma pequena parte da pastilha do processador ou ser um conjunto de componentes lógicos de alta velocidade. Executa as operações matemáticas (aritméticas e lógicas) com os dados, devido estas operações o UAL possui duas entradas ou um valor. Ambas entradas se conectam a saída, resultado da operação efetuada, pelo barramento interno de dados.
		Os processadores mais modernos utilizam mais de uma UAL em sua arquitetura acelerando a execução das instruções.
Unidade Aritmética Lógica
		
		É o passo a passo de uma operação que o hardware é capaz de realizar em uma sequência básica e compreensível pelo processador.
		Quanto menor e mais simples for o conjunto de instruções mais rápido é o ciclo de tempo do processador.
Instruções de Máquina
Basicamente é formada por dois campos:
Código de Operação (Opcode): subgrupo de bits que identifica a operação a ser realizada pelo processador, neste campo o valor binário identifica a operação a ser realizada, este valor é a entrada no Decodificador de Instruções na Unidade de Controle. Cada instrução deve ter um código único de identificação.
Operando: subgrupo de bits que identifica o endereço de Memória onde está o dado que será manipulado ou o endereço onde o resultado da operação será armazenado.
Formato de Instruções
		Controla o fluxo ou sequência de execução das instruções. Podem ser representados por fluxogramas onde figuras geométricas representam operações realizadas em dispositivos distintos como uma fita magnética ou um monitor de vídeo. 
Ciclo de Instruções
Ciclo de Instruções representado por Fluxograma
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Barramento
Barramento Local:
	Possui maior velocidade de transferência de dados, funcionando normalmente na mesma frequência do relógio do processador. Interliga o processador aos dispositivos de maior velocidade visando não atrasar as operações do processador na Memória Cache e Memória Principal.
Barramento do Sistema:
	Caminho por onde trafegam todas as informações dentro do computador, interliga o barramento local ao processador e a Memória Cache não permitindo acesso direto do processador a Memória Principal. É formado por três vias: barramento de
dados (bidirecional, interliga o RDM a Memória Principal para transferência de instruções ou dados a serem executados), barramento de endereços (unidirecional, interliga o REM a Memória Principal para transferência dos bits que representam um determinado endereço de memória onde se localiza uma instrução ou dado a ser executado) e barramento de controle (bidirecional, interliga a UC aos demais 	componentes para passagem de sinais de controle gerados pelo sistema).
	 	É o meio por onde os componentes do processador são interligados permitindo o tráfego e o fluxo de informações. Existem barramentos internos e externos, cuja função é conectá-lo a Memória e aos dispositivos de entrada/saída.
Barramento de Expansão:
	Também chamado de barramento de entrada e de saída (E/S), interliga os diversos dispositivos de E/S aos demais componentes do computador como monitor de vídeo, impressoras, etc. Utiliza uma ponte para se conectar ao barramento do sistema, as pontes sincronizam as diferentes velocidades dos barramentos.
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Referências:
MONTEIRO, Mario. Introdução à Organização de Computadores, 4ª ed.
REDE ETEC
<http://www.redeetec.mec.gov.br/images/stories/pdf/eixo_infor_comun/tec_inf/081112_org_arq_comp.pdf >