A estrutura e operação do processador

Aula-tema 01: Estrutura e Funcionamento da CPU - Arquitetura Von Newman: Considerando a Arquitetura de Computadores (Arquitetura de Von Newman) as Memórias podem ser diferentes funcionalidades. Compartilhe com seus colegas sua pesquisa sobre o que é e como funcionam as Memórias do tipo CACHE e o que diferencia os tipos L1, L2 e L3.

A Memória Cache é uma espécie extremamente veloz de memória cuja finalidade é acumular os dados mais frequentemente utilizados pelo processador, evitando que na maior parte das vezes o processador recorra à vagarosa memória RAM. A memória Cache é um tipo de esconderijo, ou seja, um local embutido na memória do computador em que permanece armazenado um certo volume de dados, transitoriamente, evitando assim o acesso ao drive do HD, o que ocasiona maior rapidez no mesmo. Minuciosamente falando, a memória cache é uma memória esconderijo que possui chips de memória que retêm dados de forma temporária, para que assim um micro possa rodar mais rápido.

O funcionamento da memória cache se dá da seguinte forma: Por exemplo, a UCP ou o browser quer acessar um elemento da informação que foi armazenado, inicialmente ele efetua a busca no cache. No caso de uma entrada ser localizada com um rótulo correspondente ao dado pretendido, o dado que está no cache será usado ao invés do dado legitimo. Fazendo uma analogia. Há uma carreta na BR 262 (UCP) que está solicitando via rádio que a empresa para a qual trabalha lhe forneça a rota que terá que fazer no dia seguinte. A empresa por sua vez manda as informações pelo Fiat Uno 1.0 (Memória do Computador) o Uno é lento e não consegue alcançar a carreta e por isso havia um atraso na entrega das informações. Para resolver esse problema, a empresa fez uma moto supersônica (Memória Cache) que alcançasse a carreta em um menor espaço de tempo e garantisse a entrega das informações de uma forma rápida. Com isso foi resolvido o problema da demora de acesso aos dados.

Cache L1

É uma memória cache introduzida na parte interna do processador, ou seja, encapsulada na mesma pastilha. O cache primário ou de nível 1 (Level 1 – L1) opera em todo o tempo no mesmo número de ciclos do processador e com tempos de latência extraordinariamente baixos. A cache L1 sempre está situada na parte de dentro do processador

Cache L2

A memória de nível 2 (Level 2 - L2) denominada também de cache externa ou cache secundária resume-se em uma pastilha ou chip desagregado e próprio, instalado na placa mãe do computador. A L2 trabalha no mesmo número de ciclos do processador, os períodos de latência em todo o tempo serão mais elevados, assegurando uma velocidade de acesso menor que o da L1. . Está situada geralmente, na placa mãe do computador, isto é, na parte exterior ao processador. Contudo, há alguns lançamentos de processadores em que a L2 está situada na parte interna da pastilha do processador, desagregada deste.

Cache L3

A memória de nível 3 (LEVEL 3 – L3) existente somente em poucos processadores foi usada primeiramente pela AMD em seu modelo K6 – III e pelo fato de ter o cache L2 incorporado ao seu núcleo ele usava o cache externo da placa mãe como uma espécie de memória cache adicional. Está situada exteriormente ao processador.

Aula-tema 02: Estrutura e Funcionamento da CPU - Conjunto e Ciclos de Instruções: Operações Complementares são algumas das instruções executadas pelo processador, pesquise e compartilhe com seus colegas quais são e como são executadas estas operações.

A CPU ou UCP é o elemento essencial do sistema computacional. Na verdade, a UCP OU CPU é responsável pela execução de qualquer tarefa realizada pelo computador. Isto significa que a UCP exerce o comando não apenas das execuções feitas internamente, mas também , em consequência da interpretação de uma determinada instrução, a UCP envia os sinais de controle para os elementos restantes do computador atuarem e executarem algum trabalho.

Por conseguinte, a UCP não apenas faz o processamento (executa a operação com os dados, ou seja, processa a instrução, ou a rotina de um programa), mas também exerce o controle sobre todo o funcionamento do sistema, isto é, sobre todo o conjunto formado pelo computador, seus periféricos e os programas utilizados. A UCP procura a descrição da operação a ser executada, logo em seguida ela chama a instrução, depois interpreta que tipo de operação terá que ser executada, após isso localiza e procura os dados que serão processados e em seguida executa a instrução e assim sucessivamente.

Processar o dado é executar com ele uma ação que venha a produzir alguma espécie de resultado. Esta é, pois, a atividade – fim do sistema; ele existe para processar os dados. Entre as execuções comuns a função de processamento podemos citar as que fazem:

1. Operações aritméticas tais como, somar, subtrair, multiplicar e dividir;

2. Operações lógicas (and, or, xor, etc.;

3. Movimentação de dados (memória – UCP, UCP – memória, registrador - registrador, etc.);

4. Desvios (alteração de sequencia de execução de instruções);

5. Operações de entrada ou saída.

O dispositivo principal e essencial desta área de atividades das UCP é chamado de UAL – Unidade Aritmética e Lógica. Os demais elementos relacionados com a função processamento são os registradores, que servem para guardar os dados ou os resultados que serão usados pela UAL (Unidade Aritmética e Lógica). A interligação entre estes componentes é efetuada pelo barramento interno da UCP.

A UAL é o elemento da UCP que faz executa as operações matemáticas com os dados. Tais operações podem ser:

1. Soma

2. Multiplicação

3. Operação lógica AND

4. Operação lógica XOR

5. Deslocamento à direita

6. Incremento

7. Subtração

8. Divisão

9. Operação lógica OR

10. Operação complemento

11. Deslocamento à esquerda

12. decremento

Tais