Operações internas da CPU WORD

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UNIFG – 11 DE OUTUBRO DE 2020, RECIFE, PE
Operações Internas da CPU
Guilherme Martins, Isabelle Lourenço e Jhonny Mello.
Resumo - Este artigo apresenta um breve resumo das operações internas da CPU e seus conceitos. O artigo foi elaborado com o objetivo de compor a nota da APS (Atividade Prática Supervisionada). 
Palavras-Chave - CPU, UC, ULA, Registradores.
Abstract - This article presents a summary of the internal operations of the CPU and its concepts. The article was prepared with the objective of composing the APS note (Supervised Practical Activity).
Keywords - CPU, UC, ULA, Recorders.
1. Introdução
A CPU é a sigla em inglês para “Unidade Central de Processamento”, o componente do computador que concentra todas as principais operações que permitem a seu PC, celular, tablet ou videogame funcionar. 
Juntamente com a memória (primária e Secundária), as Unidades de Entrada/Saída (I/O - Input/Output Unit) e Barramentos (vias de interligação), a CPU é um dos componentes do Computador.
Portanto se referir à CPU como o “Cérebro” dos dispositivos. Sua principal função é executar os programas armazenados na Memória Principal, buscando cada instrução, interpretando-a e em seguida a executando. 
2. Estrutura básica de uma cpu
A CPU é dividida em três partes: Unidade de Controle (UC), Unidade lógica e Aritmética (ULA) e Registradores.
 1. Unidade de Controle (UC)
A Unidade de Controle (UC), em inglês: control unit (CU), é responsável por gerar todos os sinais que controlam as operações no exterior do CPU, e ainda por dar todas as instruções para o correto funcionamento interno do CPU; a apoiá-la/o terá a colaboração de uma outra estrutura (o decodificador de instruções). 
É a Unidade de Controle, sendo esta uma UTM, a responsável pela abstração das diversas máquinas virtualizadas dentro do sistema computacional, ou seja, ela é a responsável pela exata “expressão de software” que rodam internamente ao PC em determinado momento. Sem ela o computador seria uma máquina de função única, não sendo possível o processador funcionar com propósito geral.
B. Unidade lógica e Aritmética (ULA)
A unidade lógica e aritmética (ULA) ou em inglês Arithmetic Logic Unit (ALU) é um circuito digital que realiza operações lógicas e aritméticas. A ULA é uma peça fundamental da unidade central de processamento (CPU), e até dos mais simples microprocessadores. É na verdade uma “grande calculadora eletrônica” do tipo desenvolvido durante a II Guerra Mundial, e sua tecnologia já estava disponível quando os primeiros computadores modernos foram construídos.
A ULA também possui pelo menos um registrador encarregado de armazenar números a serem operados pela ULA, esse registrador se chama Acumulador (ACC)
C. Registradores
Os registradores de uma CPU (unidade central de processamento) é a memória RAM que armazena nos bits, usada para armazenar resultados temporários e certas informações de controle. Os registradores estão no topo da hierarquia de memória, sendo assim, são o meio mais rápido e caro de se armazenar um dado. Os Registradores são formados por: Registradores de uso geral: Que são acessíveis ao usuário ao nível convencional de máquina e por Registradores de uso específico: Acessíveis diretamente apenas pela UC durante a execução de um programa.
3. Instruções e ciclo de instruções
As instruções são comandos atômicos fornecidos ao computador para que ele execute uma tarefa específica. Um conjunto de instruções formam um programa. Cada processador possui instruções particulares, ou seja, nem todo processador é igual, assim a rapidez de execução dessas instruções se torna um fator determinante na performance do computador.
O ciclo de instruções são ações realizadas pela CPU para completar a execução de uma instrução, divide-se em: Ciclo de Busca, onde a UC busca a instrução e armazena ela para ser decodificada e executada. E Ciclo de execução, que realiza a execução da instrução.
4. Paralelismo
O maior problema na velocidade de execução de instruções é o acesso à memória, assim as arquiteturas avançadas de computadores estão baseadas no conceito de processamento paralelo. O processamento em pipeline se assemelha a uma linha de montagem de fábrica, onde a instrução passa por vários estágios, assim várias instruções podem ser trabalhadas simultaneamente pela CPU.
Existe também o processamento de multiprocessadores, que é composto por vários processadores independentes, que compartilham uma mesma memória por um barramento principal.
5. Desempenho da CPU
Embora existam processadores de 32-bits e 64-bits, as versões de 32-bits praticamente não são mais vendidas, uma vez que os modelos de 64-bits permitem que o processador possa trabalhar com uma quantidade maior de dados por vez, além de suportar mais memória RAM. Para efeito de comparação, enquanto os processadores de 32-bits não reconhecem memórias maiores que 4 GB, os de 64-bits suportam até 168 GB. É importante ressaltar que mesmo que a CPU seja de 64-bits, seu Windows pode ser de 32-bits, e isso também limita os dados trabalhados pela máquina.
A quantidade de núcleos influência na capacidade do seu processador em desempenhar atividades multitarefas. Quanto maior for o número de núcleos, maior é a capacidade do seu computador em lidar com vários programas abertos ao mesmo tempo.
Referências
1. https://tecnoblog.net/303335/o-que-e-cpu/ , Acessado em Outubro de 2020.
2. https://www.canalti.com.br/sistemas-operacionais/como-funciona-um-processador-cpu-uc-ula-registradores/, Acessado em Outubro de 2020.
3. https://canaltech.com.br/hardware/o-que-e-cpu/, Acessado em Outubro de 2020.
4. http://campeche.inf.furb.br/tccs/2000-I/2000-1marceloluisramosvf.pdf, Acessado em Outubro de 2020.
5. http://www.inf.ufes.br/~zegonc/material/Introducao_a_Computacao/cpu.pdf, Acessado em Outubro de 2020.
6. Stallings, William, Arquitetura e organização de computadores / William Stallings. — 8. ed. — São Paulo : Pearson Pratice Hall, 2010.