CPU - Central Processing Unit

CPU

O processador é responsável pela atividade fim do sistema, isto é, computar, calcular, processar.

Um processador tem, por propósito, realizar operações com dados (que denominamos processamento) normalmente numéricos.

Ele é projectado e fabricado com o propósito único de executar sucessivamente pequenas operações matemáticas ou outras manipulações de dados, na ordem e na sequência definidas pela organização do sistema.
Portanto, o processador não somente realiza o processamento, como também controla todo o funcionamento do sistema.

ULA

A ULA (“ALU”) é o dispositivo do processador que efetivamente executa as operações matemáticas com os dados. Tais operações podem ser, por exemplo:

 - Soma, subtração, multiplicação e divisão;

 - Operação lógica AND, OR, XOR;

 - Deslocamento à direita, deslocamento à esquerda; Entre outros

Ela é composta por dispositivos lógicos digitais simples, capazes de armazenar bits e efetuar operações simples de lógica booleana.  

Os dados são fornecidos à ULA em registradores e uma vez processados eles são armazenados novamente em registradores. Os registradores são interligados a ULA por meio de caminhos de
sinal.

A ULA também pode ativar bits especiais (flags) para indicar o estado bde uma operação.

A Unidade de Controle fornece sinais para controlar a operação da ULA e a transferência de dados entre a ULA e os registradores.

UC

A UC é o dispositivo mais complexo do processador. Ele possui a lógica necessária para realizar a movimentação de dados e instruções “de” e “para” o processador, através dos sinais de controle que emite em instantes de tempo determinados conforme uma programação prévia.A figura abaixo mostra o diagrama em bloco simplificado da função controle.

Funções:

 - controlar a operação da ULA;

 - controlar a execução de instruções;

 - gerar sinais de controle externos ao processador para comandar a transferência de dados entre o processador e a memória ou módulos de entrada / saída;

 - gerar sinais de controle internos ao processador para mover dados entre registradores;

 -gerar sinais de controle internos ao processador para comandar a ULA na execução de uma determinada função;


Relógio

O relógio (clock) é um dispositivo gerador de pulsos cuja duração é chamada de ciclo.

Funçoes:

Sincronizar, ou seja, permitir que duas ou mais ações ocorram no mesmo instante de tempo.
Cadenciar as ações realizadas em um determinada positivo, ou seja, controlar a velocidade com que elas ocorrem.
Pode ser entendido com um dispositivo de controle.
Em geral o relógio é formado por um cristal de quartzo.

Registadores


Registrador de Instrução – RI (Instruction Register – IR)

Tem a função de armazenar a instrução a ser executada pela UCP. No início do ciclo de instrução a UC emite sinais de controle sequenciados no tempo para a realização do ciclo de leitura, no qual a instrução é buscada na memória e armazenada no RI, via barramento de dados e RDM.



Contador de Instrução – CI (Program Counter – PC)

Armazena o endereço da próxima instrução a ser executada, sendo crucial para o processo de controle e de sequenciamento da execução dos programas. Assim que a instrução a ser executada é lida da memória para a UCP, o conteúdo do CI é automaticamente modificado, sendo nele armazenado o endereço da próxima instrução na sequência.



Registrador de Dados da Memória – RDM (Memory Buffer Register MBR)

É utilizado pela UCP para a transferência de informações entre esta e o barramento de dados. No ciclo de busca de uma instrução, assume a função de armazenar temporariamente a instrução a ser executada, a qual
foi trazida, via barramento de dados, da memória, e na sequência é transferida para o RI.



Registrador de Endereços da Memória – REM (Memory Address Register MAR)

Armazena o endereço da memória onde a informação deve ser lida ou escrita. No ciclo de busca de uma instrução, armazena o endereço da memória onde se encontra a instrução a ser executada, fornecido pelo CI.