atividade 3

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Qual a Importância dos Processadores:
O processador, também chamado de CPU (central processing unit), é o componente de hardware responsável por processar dados e transformar em informação. Ele também transmite estas informações para a placa mãe, que por sua vez as transmite para onde é necessário (como o monitor, impressora, outros dispositivos). A placa mãe serve de ponte entre o processador e os outros componentes de hardware da máquina. Outras funções do processador são fazer cálculos e tomar decisões lógicas.
Algumas características do processador em geral:
Frequência de Processador (Velocidade, clock). Medido em hertz, define a capacidade do processador em processar informações ao mesmo tempo.
Cores: O core é o núcleo do processador. Existem processadores core e multicore, ou seja, processadores com um núcleo e com vários núcleos na mesma peça.
Cache: A memória Cache é um tipo de memória auxiliar, que faz diminuir o tempo de transmissão de informações entre o processador e outros componentes.
Potência: Medida em Watts é a quantia de energia que é consumida por segundo. 1W = 1 J/s (Joule por segundo)
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.
O Conjunto de Instruções:
O processador de uma máquina é o componente responsável por realizar as operações. Sendo assim, cada processador é projetado de forma a ser capaz de realizar um conjunto próprio de instruções. Durante o projeto do processador são considerados o tamanho e a complexidade do conjunto de instruções da máquina. Quanto menor e mais simples for o conjunto de instruções da máquina, mais rápido será o ciclo de tempo do processador e portando maior o desempenho da máquina.
Assim, existem hoje duas tecnologias para projeto de processadores que são usadas pelos projetistas de computadores.
1) Sistemas com conjunto de instruções complexo ( CISC - Complex Instruction Set Computers )
2) Sistemas com conjunto de instruções reduzido  ( RISC - Reduced Instruction Set Computers )
O projeto do processador é realizado em duas etapas principais:
A definição do conjunto de instruções ( formato, tamanho e quantidade de instruções que podem ser executadas ) - Esta etapa trata de estabelecer quais instruções o processador é capaz de realizar, quais tipos de operações estas instruções vão ser capazes de processar diretamente. Este conjunto abrange todo o tipo de processamento que pode ser feito pelo processador incluindo cálculos, desvios de fluxo de execução, mover valores na memória, etc.
A implementação dos componentes do processador em função do conjunto de instruções ( UAL, registradores, barramentos, etc. ) - Esta etapa trata da implementação de todos os componentes necessários para que o processador possa executar o conjunto de instruções definido. Estes componentes incluem registradores que são utilizados para armazenar os valores dos operandos de cada instrução, a UAL que cuida de todas as operações matemáticas e operações lógicas baseadas em verdadeiro ou falso e também os barramentos que são os canais pelos quais dados e instruções trafegam pela unidade central de processamento.
Fisicamente, cada instrução de máquina é um conjunto de bits que indica ao processador uma operação a realizar. Todo processador é projetado para ser capaz de realizar um conjunto de operações bem simples que são chamadas operações primitivas. Cada uma dessas operações está associada a uma instrução de máquina.
Memória Cache: 
A memória cache (a pronúncia correta é “cash”, e não “cachê”) é um tipo de memória que trabalha em conjunto com o processador. De fato, todos os processadores atuais trazem uma certa quantidade de memória cache embutida no encapsulamento. O objetivo é potencializar o desempenho do chip de processamento, evitando que fique ocioso por longos períodos.
Esse tipo de memória possui alta velocidade e tem por função armazenar dados e instruções que a CPU poderá precisar em breve. Ela possibilita que o processador trabalhe com toda a capacidade e tenha o mínimo de tempo ocioso possível.
Cada fabricante utiliza a memória cache de uma forma diferente. Isso também pode variar de acordo com a microarquitetura usada no chip. No entanto, o padrão é que, quando a CPU precisa buscar a sua primeira instrução, ela terá de ir até a memória RAM, visto que a memória cache estará vazia.
Apesar disso, em vez de trazer apenas a solicitação feita pela CPU, a unidade de busca traz um bloco inteiro de instruções que, por sua vez, é armazenado na memória cache. Assim, se o processador for continuar a executar o referido programa, as instruções subsequentes estarão já armazenadas na memória cache. Então, a unidade de busca não precisará ir até a memória RAM para obtê-las.
Nem sempre a unidade de busca armazena as informações corretas na memória cache. No entanto, a taxa de acerto é bem alta, cerca de 80% a 99% das vezes. Com isso, é possível afirmar que quase todo o acesso à memória RAM é feito através da memória cache.
Níveis de memória cache:
A memória cache é dividida em alguns níveis, conhecidos como L1, L2 e L3 (L significa Level, em inglês). Eles dizem respeito à proximidade da memória cache das unidades de execução do processador. Quanto mais próxima ela estiver da unidade de execução do processador, menor será o seu número.
Assim, o cache L1 é o mais próximo possível. O L2 é um pouco mais distante e o L3 é ainda mais distante. Sempre que a unidade de busca do processador precisa de um novo dado ou instrução, ela procura inicialmente no cache L1. Se não encontrar, parte para o L2 e depois para o L3. Se a informação não estiver em nenhum dos níveis de memória cache, ela terá de ir até a memória RAM.
Uma peculiaridade a respeito dos níveis, é que o L1 é dividido em memória de instrução e memória para dados. Com isso, o processador vai direto à memória de instrução, se estiver buscando uma instrução, ou vai direto à memória de dados, se estiver buscando um dado. Isso agiliza ainda mais o processador de busca.
Memórias de Alto Desempenho:
Embora as memórias ilimitadas e rápidas sejam o desejo de qualquer programador, elas possuem alto custo e, geralmente, capacidade pequena. Porém, se o sistema for organizado em uma hierarquia com diversos níveis, memórias cada vez mais rápidas, menores e com custo por byte maior, serão colocadas em níveis mais altos.
O funcionamento dessa hierarquia de memória tem como base duas características encontradas nos programas. São chamadas de localidade temporal, posições de memória uma vez referenciadas que tendem a ser referenciadas novamente após um curto espaço de tempo; ou localidade espacial, quando uma posição de memória é referenciada e outras próximas tendem a ser logo referenciadas.
Desse modo, os princípios mais importantes da hierarquia de memória são:
Registradores: estão localizados no núcleo do processador. Têm como característica um tempo de acesso menor do que um ciclo de relógio e possui capacidade da ordem de centenas de bytes. O complicador faz, explicitamente, o controle das informações que devem estar nos registradores. Permite movimentações iguais apenas ao tamanho da informação desejada;
Memória cache: suas células são elaboradas com tecnologia que possibilita tempo de acesso menor do que a memória principal. Em geral, são células de memória estática (SRAM). Possuem menor capacidade, porém, com maior custo e velocidade;
Memória principal: é constituída por células de memória dinâmica (DRAM). Tem grande capacidade de armazenamento, mas são mais lentas do que as memórias estáticas. Além disso, possuem tempos de acesso diferentes para leitura e escrita. Precisam de uma lógica de restauração (ou refresh), embutida ou fora da pastilha, e que afetam o tempo médio de acesso;
Memória secundária: é o último nível dahierarquia de memória. Em sua composição estão os dispositivos de armazenamento de massa, geralmente discos rígidos de grande capacidade e menor custo por byte armazenado. Programas e arquivos são reunidos integralmente nesse tipo de memória.