As partes internas de uma CPU (unidade de processamento central) são complexas e interconectadas, mas podem ser amplamente categorizadas em vários componentes -chave:
1. Unidade de controle (Cu): *
função: O Cu é o "cérebro" da CPU, buscando instruções da memória, decodificando -as e direcionando a execução dessas instruções. Ele atua como controlador de tráfego, coordenando todos os outros componentes. Ele gerencia o ciclo de excesso de decodificação.
2. Unidade lógica aritmética (ALU): *
função: A ALU realiza operações aritméticas (adição, subtração, multiplicação, divisão) e operações lógicas (e, ou, xor, não) nos dados. É onde os cálculos reais acontecem.
3. Registros: *
função: Locais de armazenamento de alta velocidade dentro da CPU. Eles mantêm dados e instruções que estão sendo processadas atualmente. Existem diferentes tipos de registros, incluindo:
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Registros de uso geral: Usado para armazenamento temporário de dados durante os cálculos.
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Registro de instrução (IR): Mantém a instrução atual que está sendo executada.
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Contador de programas (PC): Segura o endereço de memória da próxima instrução a ser buscada.
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registro de status (sr/sinalizadores): Contém informações sobre os resultados das operações (por exemplo, transporte, zero, transbordamento).
4. Cache: *
função: Memória extremamente rápida localizada no próprio chip da CPU. Ele armazena frequentemente dados e instruções acessadas, acelerando significativamente o processamento, reduzindo a necessidade de acessar a memória principal mais lenta (RAM). Existem diferentes níveis de cache (L1, L2, L3), sendo L1 o mais rápido e menor, e L3 sendo o mais lento e maior.
5. Unidade de interface de barramento (BIU): *
função: Gerencia a comunicação entre a CPU e outros componentes do sistema de computador, como dispositivos de memória e entrada/saída. Isso envolve a transferência de dados e instruções de e para a CPU.
6. Unidade de ponto flutuante (FPU): *
função: Uma unidade especializada para lidar com aritmética de ponto flutuante (cálculos envolvendo números decimais). Isso é essencial para aplicações científicas e gráficas. Muitas CPUs modernas integram a FPU ao núcleo, enquanto algumas mais antigas o tinham como um chip separado.
7. Unidade de Gerenciamento de Memória (MMU): *
função: (Não presente em todas as CPUs, especialmente mais simples) gerencia a tradução de endereços de memória virtual para endereços de memória física. Isso é crucial para a operação multitarefa e de memória virtual.
Como eles trabalham juntos: O ciclo Extiminatível de decodificação é o coração da operação da CPU:
1.
buscar: O Cu busca a próxima instrução da memória (geralmente auxiliada pelo cache e pela BIU). O endereço da instrução é obtido do PC.
2.
decodificar: O Cu decodifica as instruções buscadas para determinar a operação a ser realizada e os operandos (dados) envolvidos.
3.
Execute: O CU direciona a ALU ou a FPU para executar a operação especificada nos dados mantidos nos registros. Os resultados são armazenados em registros.
4.
armazenamento (implícito): Os resultados da operação podem ser armazenados de volta à memória ou outros registros. O PC é atualizado para apontar para a próxima instrução.
Esse ciclo se repete continuamente, processando instruções uma após a outra, permitindo que a CPU execute suas tarefas de computação. A velocidade e a eficiência desses processos determinam o desempenho geral da CPU.
