AULA 03 - Processadores

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ARQUITETURA DE COMPUTADORES
Processadores
Carlos Mágno
CAMPUS GARANHUNS
• 1 – Anatomia Computador
• 2 – Unidades de Medida e Eletrônica
• 2.1 - Sistemas de Numeração
• 3 – Processadores
• 4 – Barramentos
• 5 – Memorias
• 6 – Discos 
• 7 – PlacaMae
• 8 – FontesEletricidade
• 9 – Impressoras
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PAUTA
01/08/2019
• O processador, também chamado de Unidade 
Central de Processamento ou Central Processing
Unit (CPU), é o principal componente de um 
sistema computacional, responsável por realizar 
todas as operações do computador e controlar 
sua execução.
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Unidade central de processamento
01/08/2019
• O processador é capaz de realizar algumas 
operações primitivas (MONTEIRO, 2007):
• A) Operações aritméticas e lógicas– somar, subtrair, 
multiplicar, dividir e realizar comparações de números.
• B) Operações de movimentação de dados– mover um 
dado de um local de armazenamento para outro.
• C) Operações de entrada ou saída – transferir um valor 
para um dispositivo de saída ou de um dispositivo de 
entrada para o processador
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Unidade central de processamento
01/08/2019
• O processador é responsável por buscar e executar 
as instruções existentes na memória, as quais 
determinam as operações que o computador deve 
realizar. 
• Essas instruções primitivas são denominadas 
instruções de máquina e, quando agrupadas, 
formam os programas.
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Unidade central de processamento
01/08/2019
• O processador ou microprocessador é 
responsável por executar instruções de 
máquina;
• Cada instrução é formada por uma sequência 
de bits , como esta: 00000001 0010 0001, 
que é uma instrução de soma do processador 
Intel 80386;
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Unidade central de processamento
• O processador realiza constantemente as seguintes 
operações (STALLINGS, 2010):
A. Buscar instrução – o processador busca na memória a 
instrução a ser executada.
B. Interpretar a instrução– a instrução é decodificada 
para determinar a ação que deve ser executada.
C. Obter os dados– a execução da instrução pode 
necessitar a leitura de dados da memória ou dos 
dispositivos de entrada.
D. Processar os dados– a execução da instrução pode 
necessitar de alguma operação aritmética ou lógica 
com os dados.
E. Gravar os dados – a execução da instrução pode 
requerer a gravação dos dados na memória ou em um 
dispositivo de saída.
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Unidade central de processamento
01/08/2019
• É possível encontrar vários processadores em um 
computador
• CPU
• Uso geral porque consegue executar diversos tipos de 
programas;
• GPU (Graphics Processing Unit ou Unidade Gráfica de 
Processamento);
• Processador gráfico encontrado nas placas de vídeo 
aceleradoras 3D
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Unidade central de processamento
01/08/2019
• Um processador possui basicamente os 
seguintes componentes:
• Unidade de controle.
• Unidade lógica e aritmética.
• Registradores.
• Memória Cache*
• Barramentos*.
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Componentes do processador
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• A unidade de controle do processador é 
responsável por realizar a interpretação das 
instruções de máquina a serem executadas pelo 
computador, e ainda, pela transferência de dados e 
instruções para dentro e para fora da CPU. 
• Ela controla todas as ações a serem realizadas pelo 
computador, garantindo a correta manipulação dos 
dados e execução dos programas. 
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Componentes do processador
01/08/2019
• A unidade lógica e aritmética é responsável por, 
efetivamente, processar as informações através da 
realização de cálculos e comparações.
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Componentes do processador
01/08/2019
• Os registradores são posições de memória dentro 
do processador responsáveis por armazenar, 
temporariamente, os valores (dados) que estão 
sendo processados e algumas informações de 
controle necessárias para o processamento.
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Componentes do processador
01/08/2019
• O Registrador é um dispositivo de armazenamento 
de dados existente dentro do processador;
• Tamanho do registrador é medido em bits, variando 
de 32 a 256 bits nos processadores atuais;
• Conjunto de todos os registradores forma uma 
memória interna do processador, de alta 
velocidade, mas de baixa capacidade se comparada 
com outras memórias (cache, principal, disco rígido, 
CD); 
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Componentes do processador
01/08/2019
• Os registradores podem ser:
• De uso geral– podem ser usados para uma variedade 
de funções pelo programador. São divididos em 2 
grupos podendo armazenar dados ou endereços de 
memória.
• Contador de programas (PC – Program Counter) –
contém o endereço de uma instrução a ser lida
• Registrador da instrução (IR – Instruction Register) –
contém a instrução lida mais recentemente.
• Registrador de endereço de memória (MAR –
Memory Address Register) – contém o endereço de 
uma posição de memória.
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Componentes do processador
01/08/2019
• Os registradores podem ser:
• Registrador de buffer de memória (MBR – Memory
Buffer Register) – contém um valor (dado) para ser 
escrito na memória ou o valor lido mais 
recentemente.
• Flags ou estado do programa(PSW – Program Status 
Word) – contém a informação do estado do 
programa e da última operação lógica ou aritmética.
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Componentes do processador
01/08/2019
• A Memória Cache é uma memória intermediária 
entre a memória principal (RAM) e os registradores 
do processador;
• Ela é dividida em níveis LX (level X), onde X é um 
número natural;
• Ex: Cache L1, Cache L2.
• Geralmente as caches L1 e L2 estão embutidas (on-
chip ou on-die) no chip do processador;
• Aumento de custo;
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Componentes do processador
01/08/2019
• Evolução dos Sistemas Computacionais
• Memória RAM x Processador;
• Exemplo (computador hipotético): Realizar uma soma, e ir 
buscar os operando na memória gasta de 60 s e para o 
processador obter o resultado 3s.
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Componentes do processador
HENNESY, 2009
01/08/2019
• Surgiu quando a memória RAM não estava mais 
acompanhando o desenvolvimento do processador. 
Então, ela foi introduzida próximo ao processador 
para guardar os dados mais importantes, e os usados 
mais frequentemente, ou por determinados 
programas, quando são executados. 
• Sem esta memória, o desempenho dos computadores 
atuais cairia em mais de 95%, devido a limitação de 
velocidade da memória RAM.
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Componentes do processador
01/08/2019
• Barramento, é o conjunto de sinais digitais que conduzem 
a informação entre o processador (CPU) e as diversas placas, 
memórias e periféricos.
• É um subsistema que permite a transferência de dados e 
energia entre componentes dentro do computador ou entre 
computadores. Ao contrário de uma ligação ponto-a-ponto, 
esta permite que vários periféricos se liguem usando o 
mesmo conjunto de ligações 
• Um barramento é apenas um “caminho” através do qual 
dados viajam num computador. Esse caminho é usado para 
comunicação entre dois ou mais elementos do computador
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Componentes do processador
01/08/2019
• Podem ser:
A. Barramento de dados– através dele trafegam os dados 
que são transmitidos ou recebidos peloprocessador. Os 
dados transmitidos podem ser enviados para a memória 
ou para um dispositivo de saída. Eles podem também ser 
recebidos da memória, ou de um dispositivo de entrada.
B. Barramento de endereços– é utilizado pelo processador 
para especificar qual é a posição de memória a ser 
acessada ou qual é o dispositivo de E/S a ser ativado.
C. Barramento de controle– é utilizado para definir se a 
operação a ser realizada é uma leitura ou gravação na 
memória ou num dispositivo de E/S, entre outras funções 
de controle.
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Componentes do processador
01/08/2019
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Componentes do processador
Organização genérica de um processador
Clock Interno x Clock Externo
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• Clock interno, que é a velocidade com que o 
processador executa as operações internamente. 
• Clock externo, também chamado de clock do 
barramento ou FSB (Front Side Bus), que é a velocidade 
na qual o processador comunica-se com a memória 
RAM e demais componentes do micro computador.
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Implementação da CPU
01/08/2019
• Durante a fase de projeto e construção de uma CPU, os 
projetistas devem decidir como os circuitos eletrônicos 
vão executar as instruções dos programas. 
Conceitualmente, há duas formas de implementar as 
instruções (PATTERSON; HENNESSY, 2005):
1. Implementação monociclo
2. Implementação multiciclo
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Implementação da CPU
01/08/2019
• Implementação monociclo – nessa abordagem, cada 
instrução é executada completamente num único ciclo 
de clock. 
• Como existem diferentes tipos de instruções, com 
diferentes tempos de execução, fica padronizado 
aquela com o maior tempo de execução. Uma operação 
completa de busca-decodifica-executa é realizada num 
único ciclo de clock. 
• Como esse tipo de implementação gera desperdício de 
tempo nas instruções mais rápidas, além de exigir mais 
hardware para sua implementação, não tem sido 
utilizada atualmente.
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Implementação da CPU
01/08/2019
• Implementação multiciclo– nessa abordagem, a CPU é 
dividida em diferentes estágios e cada um deles é 
executado num único ciclo de clock.
• Com estágios menores, o tempo do ciclo de clock pode 
ser menor. Como as diferentes instruções requerem 
quantidades de estágios diferentes, algumas instruções 
podem ser processadas em menos tempo.
• Existe pelo menos um estágio para cada uma das 
operações de busca, decodificação, acesso à memória, 
operação com a ULA e acesso aos registradores. Essa 
implementação exige menos hardware para sua 
implementação, pois um mesmo componente de 
hardware pode ser usado em diferentes estágios.
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Implementação da CPU
01/08/2019
• Quando um processador é desenvolvido, ele 
disponibiliza o conjunto de instruções (linguagem) que 
pode ser usado pelos programadores para escrever os 
programas. 
• De acordo com o tipo de instrução, um processador 
pode ser (STALLINGS, 2010):
• Complex Instruction Set Computer (CISC)
• Computador com Conjunto de Complexo de 
Instruções
• Reduced Instruction Set Computer (RISC)
• Computador com Conjunto Reduzido de Instruções
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Implementação da CPU
01/08/2019
• CISC – esse tipo de processador possui um conjunto 
complexo de instruções e é capaz de executar centenas 
de instruções complexas diferentes.
• Esses processadores se baseiam na microprogramação, 
que é um conjunto de códigos de instruções que são 
gravados no processador. Dessa forma, ao receber a 
instrução de um programa o processador a executa 
utilizando as instruções contidas na sua 
microprogramação. 
• Cada instrução do programa corresponde a várias 
instruções mais próximas do hardware, contidas no 
microcódigo do processador.
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Implementação da CPU
01/08/2019
• RISC – esse tipo de processador disponibiliza um 
conjunto simples e pequeno (reduzido) de instruções, 
que levam aproximadamente a mesma quantidade de 
tempo para serem executadas.
• Esses processadores não têm microprogramação e cada 
instrução do programa é executada diretamente pelo 
hardware. Como essa arquitetura não tem microcódigo, 
ela apresenta um baixo nível de complexidade.
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Implementação da CPU
01/08/2019
• Apesar dos fabricantes ainda venderem seus chips 
como sendo processadores RISC ou CISC, não existe 
praticamente nenhum processador atualmente que 
siga estritamente uma das duas filosofias, combinando 
características das duas arquiteturas, por questões de 
desempenho.
• Originalmente todos os processadores Intel e AMD para 
os PCs eram puramente CISC enquanto que os 
processadores dos Macintosh e video games eram RISC.
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Implementação da CPU
01/08/2019
• Atualmente, os processadores Intel e AMD continuam 
disponibilizando para os programadores um conjunto de 
instruções CISC, porém, internamente são implementados 
como se fossem RISC, com diversos estágios para 
transformar as instruções CISC dos programas em 
instruções semelhantes às instruções RISC para serem 
executadas pelo hardware.
• Os consoles de video game usam processadores RISC, 
com o Xbox e o Wii utilizando processadores PowerPC e o 
PlayStation 3 usando um processador Cell.
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Implementação da CPU
01/08/2019
• Os processadores têm apresentado uma evolução 
constante no desempenho, especialmente devido à 
miniaturização dos componentes. Isso tem permitido 
produzir processadores mais rápidos, menores e com 
menor custo;
• Desde a década de 1960, o desempenho e o número de 
transistores que formam o processador, dobra a cada 18 
ou 24 meses, de acordo com a Lei de Moore (MOORE, 
1965).
Arquitetura de Computadores - Mágno 31
Evolução dos processadores
01/08/2019
• Em 1965, Gordon Moore, cofundador da Intel, publicou 
um artigo constatando que a miniaturização dos 
componentes estava permitindo dobrar o número de 
transistores em circuitos integrados a cada ano. Essa 
tendência deveria se manter por pelo menos mais 10 
anos. Em 1975, a previsão foi atualizada, profetizando que 
o número passaria a dobrar a cada 24 meses. Isso ficou 
conhecido como a Lei de Moore
Arquitetura de Computadores - Mágno 32
Evolução dos processadores
01/08/2019
• Originalmente, a Lei de Moore (MOORE, 1965) não se 
referia ao desempenho, mas apenas ao número de 
transistores em processadores, módulos de memória e 
outros circuitos. Entretanto, a sofisticação dos circuitos 
tem uma relação direta com o desempenho; 
• Além disso, novas técnicas de fabricação permitem 
também aumentar o clock, aumentando a quantidade de 
instruções executadas por segundo.
Arquitetura de Computadores - Mágno 33
Evolução dos processadores
01/08/2019
• A busca por aumento no desempenho dos processadores é 
constante. As principais evoluções nos processadores para 
obter um maior desempenho são através das seguintes 
técnicas:
• a) Aumento do clock (overclocking);
• b) Aumento no número de bits da CPU;
• c) Aumento na capacidade de endereçamento;
• d) Utilização de memória cache;
• e) Utilização de pipelines;
• f) Utilização de arquitetura escalar e superescalar;
• g) Utilização de arquitetura vetorial;
• h) Utilização de arquitetura VLIW;
• i) Utilização de Multithreading Simultâneo(SMT);
• j) Utilização de multicore;
• k) Incorporação da Unidade de Processamento Gráfico (GPU) na CPU.
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Evolução dos processadores
01/08/2019
• Permite executar mais instruçõespor segundo, pois é o 
clock que determina o ritmo de execução das instruções e 
transferências dos dados. Porém, o aumento de clock
gera mais calor e maior consumo de energia.
• Underclock: alteração para fazer o processador funcionar 
abaixo da frequência padrão. Esse método é utilizado por 
usuários que não necessitam de tanta potência e desejam 
economizar a bateria do dispositivo em questão.
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a) Aumento do clock (overclocking);
01/08/2019
• Aumentar o número de bits de dados num processador 
permite aumentar a capacidade de armazenamento, 
transporte e processamento de dados na CPU. Na maioria 
dos processadores atuais, tais circuitos operam com 64 
bits de cada vez.
• Normalmente encontramos CPUs de 16, 32 ou 64 bits.
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b) Aumento no número de bits da CPU
01/08/2019
• Aumentar a capacidade de endereçamento de memória 
não está exatamente relacionado com o desempenho, e 
sim, com a capacidade de manipular grandes quantidades 
de dados, aumentando o volume de dados que pode ser 
processado.
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c) Aumento na capacidade de endereçamento
01/08/2019
• Como o desempenho da memória principal (RAM) é bem 
inferior ao desempenho da CPU, foi necessário criar uma 
hierarquia de memória com uma memória cache 
implementada normalmente na própria CPU. 
• Essa memória armazena uma cópia das instruções e 
dados recentemente usados e próximos aos 
recentemente usados. 
• Desta forma, quando a CPU precisar acessar os dados 
verifica primeiro se a cópia que está na cache contém os 
dados necessários, minimizando o acesso à memória 
RAM.
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d) Utilização de memória cache
01/08/2019
• A técnica de pipelines permite que várias instruções 
sejam sobrepostas na execução dentro do processador 
(PATTERSON; HENNESSY, 2005). 
• Uma instrução é decomposta em várias e distintas tarefas 
e cada uma delas é executada por diferentes partes do 
hardware simultaneamente. 
• Isso permite que, enquanto uma instrução está sendo 
buscada na memória, outra instrução esteja sendo 
decodificada e outra ou outras estejam em execução, no 
mesmo ciclo de clock.
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e) Utilização de pipelines
01/08/2019
• Até o 386, os processadores da família x86 eram capazes 
de processar apenas uma instrução de cada vez. Uma 
instrução simples podia ser executada em apenas um 
ciclo de clock, enquanto instruções mais complexas 
demoravam vários ciclos de clock para serem concluídas. 
Seria mais ou menos como montar um carro de maneira 
artesanal, peça por peça.
• Para melhorar o desempenho do 486, a Intel resolveu 
usar o pipeline, uma técnica inicialmente usada em 
processadores RISC, que consiste em dividir o 
processador em vários estágios distintos. O 486, possui 
um pipeline de 5 níveis, ou seja, é dividido em 5 estágios.
Arquitetura de Computadores - Mágno 40
e) Utilização de pipelines
01/08/2019
• No processamento de dados escalares, são necessários 
vários ciclos para realizar as operações sobre os dados. Os 
processadores escalares operam sobre um dado de cada 
vez e se for preciso fazer a mesma operação em mil 
elementos a CPU precisa repetir a operação mil vezes. 
• Na arquitetura superescalar, vários pipelines são 
construídos pela replicação de recursos da execução, 
possibilitando a execução simultânea das instruções em 
pipelines paralelos, reduzindo o número de ciclos 
necessários.
Arquitetura de Computadores - Mágno 41
f) Utilização de arquitetura escalar e superescalar
01/08/2019
• Possui uma grande capacidade de executar cálculos 
simultâneos sobre um conjunto de dados. 
• No interior desse tipo de processador há dezenas, 
centenas ou milhares de unidades especificamente 
dedicadas a cálculos, capazes de operar 
simultaneamente. 
• Desta forma, quando um programa efetua certa operação 
sobre todos os dois mil elementos de um vetor e o 
processador dispõe de, por exemplo, duzentas unidades 
capazes de efetuar cálculos, as duas mil operações são 
distribuídas pelas duzentas unidades internas e todo o 
trabalho é realizado em um centésimo do tempo gasto 
para efetuar a mesma operação usando uma CPU 
convencional.
Arquitetura de Computadores - Mágno 42
g) Utilização de arquitetura vetorial
01/08/2019
• Tira proveito do paralelismo em nível de instrução, pois 
executa um grupo de instruções ao mesmo tempo. 
• Um compilador garante que as instruções a serem 
processadas não tenham dependências entre si, 
permitindo a execução ao mesmo tempo, sem perda de 
lógica do processamento. 
• A abordagem VLIW depende dos próprios programas que 
fornecem todas as decisões em relação às instruções e 
como elas devem ser executadas simultaneamente. O 
processador Intel’s Itanium IA-64 EPIC usado em 
servidores é um exemplo do uso de VLIW.
Arquitetura de Computadores - Mágno 43
h) Utilização de arquitetura VLIW
(Very Long Instruction Word)
01/08/2019
• Os bancos de registradores são replicados para que várias 
instruções possam compartilhar os recursos dos pipelines. 
Esta tecnologia é encontrada nos processadores Intel com 
o nome de hyperthreading e permite simular dois 
processadores, tornando o sistema mais rápido, quando 
se usa vários programas ao mesmo tempo. Uma CPU com 
hyperthreading tem o dobro de registradores, mas apenas 
uma ULA e uma unidade de controle.
Arquitetura de Computadores - Mágno 44
i) Utilização de Multithreading Simultâneo(SMT)
01/08/2019
• É a combinação de dois ou mais processadores num único 
chip. É também chamado de chip multiprocessador. Cada 
processador, também chamado de núcleo ou core, possui 
todos os componentes de um processador convencional, 
como registradores, ULA e unidade de controle 
(STALLINGS, 2010). Além disso, os chips multicore
normalmente incluem cachesL1 (em alguns modelos 
também uma L2) privativas para cada núcleo e cachesL2 
(ou L3 em alguns modelos) compartilhadas.
Arquitetura de Computadores - Mágno 45
j) Utilização de multicore
01/08/2019
• Transforma a CPU numa APU (Acelerated Processing Unit) 
ou Unidade de Processamento Acelerada, colocando no 
mesmo chip a CPU e a GPU, aumentando o desempenho 
e reduzindo o consumo de energia.
Arquitetura de Computadores - Mágno 46
k) Incorporação da Unidade de 
Processamento Gráfico (GPU) na CPU
01/08/2019
Arquitetura de Computadores - Mágno 47
Evolução dos processadores da Intel
01/08/2019
Arquitetura de Computadores - Mágno 4801/08/2019
Evolução dos processadores da Intel
Arquitetura de Computadores - Mágno 4901/08/2019
Evolução dos processadores da Intel
Modelo
Ex: Intel Core i5 2450M, AMD Phenom II X4 965
Arquitetura
Ex: Sandy Bridge, Ivy Bridge, K10, Bulldozer
Encapsulamento (soquete)
Ex: LGA775, LGA1155, AM2, AM3
Tecnologia de fabricação (tamanho do transistor)
Ex: 90 nm, 45 nm, 32 nm (nm = nanometros)
Conjunto de Instruções
Ex: MMX, SSE, SSE2, SSE34, SSE4.1, SSE4.2, EM64T, VT-x, AES, AVX, 
ARM, ARM Thumb
01/08/2019 Arquitetura de Computadores - Mágno 50
Detalhes sobre um processador
Como ver essas informações?
01/08/2019 Arquitetura de Computadores - Mágno 51
Detalhes sobre um processador
O que são?
Conjunto de instruções (instruction set) são as 
operações que um processador, 
microprocessador, microcontrolador, CPU ou 
outros periféricos programáveis suporta, 
fornece ou disponibiliza para o programador. 
É a representação em mnemônicos do código 
de máquina, com a finalidade de facilitar o 
acesso ao componente.
Ex: ADD A, B, C
01/08/2019 Arquitetura de Computadores - Mágno 52
Conjunto de Instruções
• As instruções MMX, 3DNow!, SSE, 
AVX e AES-NIsão chamadas 
instruções suplementares
• Essas instruções operam com um conceito 
chamado SIMD (Single Instruction, Multiple
Data, ou Instrução Única, Múltiplos Dados)
• Utiliza um registrador grande dividido em 
vários menores para executar várias 
instruções como se fosse uma única
01/08/2019 Informática Básica - Carlos Mágno 53
Conjunto de Instruções
Exemplo SIMD
Somando de 16 números de 8 bits
Usando registradores de 64 bits
01/08/2019 Informática Básica - Carlos Mágno 54
Conjunto de Instruções
 Clock vs Tensão vs Consumo de energia
𝑷 = 𝑪𝑽𝟐𝒇
Exemplo 1:
1. Processador funcionando em 3 GHz, alimentado com 
1,2 V e com capacitância de 10 nF consome 43,2 W.
2. Mesmo processador funcionando em 1 GHz consome 
14,4 W.
3. Mesmo processador funcionando em 1 GHz e 
alimentado com 0,8 V consumirá apenas 6,4 W.
P1 = (10n).(1,22).(3G) = (10.10−9).(1,44).(3. 109)=43,2 W
P2 = (10n).(1,22).(1G) = (10.10−9).(1,44).(1. 109)=14,4 W
P3 = (10n).(0,82).(1G) = (10.10−9).(0,64).(1. 109)=6,4 W
P1 é 6,75 vezes o valor de P3
01/08/2019 Arquitetura de Computadores - Mágno 55
Consumo de energia
Exemplo2: Processador funcionando em 5MHz, 
alimentado com 1V e com capacitância de 10F, 
qual o consumo de potência instantânea deste 
processador?
01/08/2019 Arquitetura de Computadores - Mágno 56
Consumo de energia
01/08/2019 Arquitetura de Computadores - Mágno 57
Consumo de energia
HyperTransport ou QuickPath Interconnect: 
barramento usado para estabelecer a 
comunicação entre a CPU e outros componentes 
do computador (memória RAM e dispositivos de 
I/O).
Hyper-Threading: tecnologia Intel que 
representa a capacidade de determinada CPU em 
trabalhar com múltiplas Threads. Ela está 
presente nos processadores Pentium 4, Atom, 
Intel Core i e outros.
01/08/2019 Informática Básica - Carlos Mágno 58
DEFINIÇÕES IMPORTANTES
Intel Turbo Boost: funcionalidade de alguns 
processadores Intel Core i para efetuar um 
overclock no processador de forma automática. A 
tecnologia é ativada quando o processador nota 
que falta poder de processamento para realizar 
algumas tarefas.
Overclock: processo em que o utilizador aumenta 
a frequência do processador, fazendo com que a 
CPU opere com um clock acima do padrão. Essa 
prática é muito comum entre usuários 
entusiastas, que pretendem obter maior 
desempenho ou apenas quebrar recordes.
01/08/2019 Informática Básica - Carlos Mágno 59
DEFINIÇÕES IMPORTANTES
Underclock: alteração para fazer o processador 
funcionar abaixo da frequência padrão. Esse 
método é utilizado por usuários que não 
necessitam de tanta potência e desejam 
economizar a bateria do dispositivo em questão.
TDP (Termal Design Power): há um dispositivo 
chamado de dissipador, que vem acompanhado 
com o cooler. Usados para amenizar o intenso 
calor gerado pela potência, do processador 
trabalhando. Usa-se o TDP como medida de desse 
calor gerado, medido em Watts(W).
01/08/2019 Informática Básica - Carlos Mágno 60
DEFINIÇÕES IMPORTANTES
1 - Qual o consumo de potência instantânea de um 
processador quando ele está funcionando a 3 GHz 
alimentado com 1,5 V? Sabe-se que a capacitância deste 
processador é de 5 nF e a fórmula para se calcular a 
potência instantânea é dada por 𝑷 = 𝑪𝑽𝟐𝒇 (em que P é 
a potência instantânea dada em Watts, C é a capacitância 
do processador dada em Faraday, e f é a frequência 
atual do processador dada em Hertz). 
2 - Mesmo processador funcionando em 2,2 GHz, quanto 
- consome?
3 - Mesmo processador funcionando em 2,2 GHz e 
alimentado com 1,1V, quanto consumirá?
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ATIVIDADES
• O desempenho de um processador ou de um 
computador pode ser analisado sob dois aspectos:
• a) Tempo de resposta – também chamado de tempo 
de execução, corresponde ao tempo total necessário 
para o computador completar uma tarefa, como o 
acesso ao disco, acesso à memória, atividade de E/S e 
tempo de execução da CPU. Quanto menor for esse 
tempo, melhor é o desempenho.
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Avaliação de desempenho
• O desempenho de um processador ou de um 
computador pode ser analisado sob dois aspectos:
• b) Vazão (throughput) – corresponde à quantidade de 
tarefas executadas num intervalo de tempo. 
Normalmente, utilizado para medir a quantidade de 
trabalho realizado por um servidor numa empresa, por 
exemplo. Quanto maior for a vazão, melhor é o 
desempenho.
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Avaliação de desempenho
• Para avaliar o desempenho de um computador, deve-
se executar um conjunto de programas 
frequentemente executados pelo usuário (workload) 
ou um conjunto de programas específicos para medir 
o desempenho (benchmark). Com isso, é possível 
medir o tempo de execução ou obter um índice que 
indica a quantidade de tarefas executadas (vazão). A 
partir dos valores obtidos, deve-se realizar a 
comparação com outros computadores ou valores de 
referência.
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Avaliação de desempenho
• O desempenho relativo é obtido dividindo-se o tempo 
de execução do computador mais lento pelo tempo de 
execução do mais rápido. O resultado obtido, a partir 
dessa análise, determina o quanto um computador é 
mais rápido que outro.
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Avaliação de desempenho
• Os fatores que afetam o desempenho dos 
computadores são:
• Algoritmo do programa.
• Linguagem de programação.
• Compilador.
• Conjunto de instruções do processador.
• Organização e tecnologia do processador.
• Clock do processador.
• Tamanho e frequência da memória cache.
• Frequência, latência e canais da memória RAM.
• Frequência do barramento do sistema.
• Taxa de transferência de dados dos discos.
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Avaliação de desempenho
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RESOLUÇÃO DOS EXERCÍCIOS
1 - O que são processadores?
Um processador é uma espécie de microchip especializado. A sua 
função é acelerar, endereçar, resolver ou preparar dados, dependendo 
da aplicação. Basicamente, um processador é uma poderosa máquina 
de calcular: Ela recebe um determinado volume de dados, orientados 
em padrão binário 0 e 1 e tem a função de responder a esse volume, 
processando a informação com base em instruções armazenadas em sua 
memória interna.
2 – Quais as partes que o processador é dividido?
Dividido em 4 componentes, a UC, ULA, Registradores e Memória 
Cache
3 – O que é ULA?
Unidade Lógica e Aritmética é responsável por executa as 
instruções, propriamente ditas, como cálculos aritméticos (soma, 
multiplicação, subtração e divisão) ou expressões lógicas (AND, OR, XOR, 
Negação)
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ATIVIDADES
4 – O que é UC?
A Unidade de Controle é a unidade que armazena a posição de 
memória que contém a instrução que o computador está executando 
nesse momento. Ela informa à ULA qual operação a executar, buscando a 
informação (da memória) que a ULA precisa para executá-la. Depois, 
transfere o resultado de volta para o local apropriado da memória. A 
seguir, a unidade de controle vai para a próxima instrução
5 – O que são Registradores?
Um registrador é um local interno à CPU, onde os dados que foram 
buscados na memória são armazenados. O registrador é um circuito lógico 
que tem a finalidade de reter a curto prazo um conjunto de bits. Na 
hierarquia de memória, é a memória com mais velocidade e menor 
capacidade (16bit-512bit).
6 – Quais as principais marcas de processadores? Dê 4 exemplos
Intel, AMD, VIA, IBM, Motorola, Samsung, NVIDIA, Apple e Toshiba.
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ATIVIDADES7 - Qual o consumo de potência instantânea de um 
processador quando ele está funcionando a 3 GHz 
alimentado com 1,5 V? Sabe-se que a capacitância deste 
processador é de 5 nF e a fórmula para se calcular a 
potência instantânea é dada por 𝑷 = 𝑪𝑽𝟐𝒇 (em que P é 
a potência instantânea dada em Watts, C é a capacitância 
do processador dada em Faraday, e f é a frequência 
atual do processador dada em Hertz). 
33,75
8 - Mesmo processador funcionando em 2,2 GHz, quanto 
consome?
24,75
9 - Mesmo processador funcionando em 2,2 GHz e 
alimentado com 1,1V, quanto consumirá?
13,31
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ATIVIDADES
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ATIVIDADES
10 – Pra que serve os soquetes?
Um soquete pode ser o local das placas-mãe
destinado a receber a CPU - o processador, no caso o 
encaixe e tem a função de alimentar a energia do 
processador e trafegar os pulsos eletrônicos. 
Os nomes destes soquetes costumam indicar o número 
de pinos que o mesmo poderá receber. Ex.: Um soquete 
PGA 370 só admite processadores com 370 pinos.
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ATIVIDADES
11 – Por que surgiu a memória cache?
Surgiu quando a memória RAM não estava mais 
acompanhando o desenvolvimento do processador. 
Então, ela foi introduzida próximo para o processador 
para guardar os dados mais importantes, e os usados 
mais frequentemente, ou por determinados programas, 
quando são executados. 
Sem esta memória, o desempenho dos 
computadores atuais cairia em mais de 95%, devido a 
limitação de velocidade da memória RAM.
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ATIVIDADES
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ATIVIDADES
• Memória RAM x Processador;
• Exemplo (computador hipotético): Realizar uma soma, e ir 
buscar os operando na memória gasta de 60 s e para o 
processador obter o resultado 3s.
HENNESY, 2009
12 –Qual a diferença entre Clock Interno e Clock Externo 
(FSB)?
Clock interno é a velocidade (frequência) com que o 
processador executa as instruções (velocidade interna do 
processador). E Clock externo é a velocidade (frequência) 
como os dados são transportado entre processador e RAM, 
ou outros periféricos através do FSB.
13 – Para que serve o conjunto de instruções AES no 
processador?
O conjunto de instruções AES é utilizado para 
acelerar a criptografia de dados (útil para codificação e 
decodificação).
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ATIVIDADES
14 – Qual diferença entre processadores RISC e CISC?
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ATIVIDADES
Arquitetura RISC × Arquitetura CISC
Poucas instruções Muitas instruções
Instruções executadas pelo 
hardware
Instruções executadas por 
microcódigo
Instruções com formato fixo Instruções com diversos formatos
Instruções utilizam poucos 
ciclos de máquina
Instruções utilizam múltiplos ciclos
Instruções com poucos modos 
de endereçamento
Instruções com diversos modos de 
endereçamento