Unidade Central de Processamento (CPU) do computador construída em um circuito integrado único (IC) é chamado de microprocessador .
Um computador digital com um microprocessador que atua como CPU é denominado microcomputador.
É um dispositivo eletrônico programável, multifuncional, acionado por relógio e baseado em registro, que lê instruções binárias de um dispositivo de armazenamento chamado memória, aceita dados binários como entrada e processa dados de acordo com essas instruções e fornece resultados como saída.
O microprocessador contém milhões de pequenos componentes como transistores, registradores e diodos que funcionam juntos.
Diagrama de blocos de um microcomputador
Um microprocessador consiste em uma ALU, unidade de controle e matriz de registros. Onde IR executa operações aritméticas e lógicas nos dados recebidos de um dispositivo de entrada ou memória. A unidade de controle controla as instruções e o fluxo de dados dentro do computador. E, matriz de registro consiste em registros identificados por letras como B, C, D, E, H, L e acumulador.
Evolução dos microprocessadores
Podemos categorizar o microprocessador de acordo com as gerações ou de acordo com o tamanho do microprocessador:
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Primeira geração (microprocessadores de 4 bits)
Os microprocessadores de primeira geração foram introduzidos no ano 1971-1972 pela Intel Corporation. Foi nomeado Intel 4004 já que era um processador de 4 bits.
Era um processador em um único chip. Ele poderia realizar operações aritméticas e lógicas simples, como adição, subtração, OR booleano e AND booleano.
Eu tinha uma unidade de controle capaz de executar funções de controle, como buscar uma instrução na memória de armazenamento, decodificá-la e então gerar pulsos de controle para executá-la.
Segunda geração (microprocessador de 8 bits)
Os microprocessadores de segunda geração foram introduzidos novamente em 1973 pela Intel. Foi o primeiro microprocessador de 8 bits que podia realizar operações aritméticas e lógicas em palavras de 8 bits. Era o Intel 8008, e outra versão melhorada foi o Intel 8088.
Terceira geração (microprocessador de 16 bits)
Os microprocessadores de terceira geração, introduzidos em 1978, foram representados por 8086 da Intel, Zilog Z800 e 80286 , que eram processadores de 16 bits com desempenho semelhante ao de minicomputadores.
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Quarta geração (microprocessadores de 32 bits)
Várias empresas diferentes introduziram os microprocessadores de 32 bits, mas o mais popular é o Intel80386 .
Quinta geração (microprocessadores de 64 bits)
De 1995 até agora estamos na quinta geração. Depois do 80856, a Intel lançou um novo processador, nomeadamente o processador Pentium, seguido pelo Processador Pentium Pro , que permite que várias CPUs em um único sistema obtenham multiprocessamento.
Outros processadores aprimorados de 64 bits são Processadores Celeron, Dual, Quad e Octa Core .
Tabela: Microprocessadores Intel importantes
| Microprocessador | Ano da Invenção | Comprimento da palavra | Capacidade de endereçamento de memória | Alfinetes | Relógio | Observações |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 4004 | 1971 | 4 bits | 1KB | 16 | 750 KHz | Primeiro Microprocessador |
| 8085 | 1976 | 8 bits | 64 KB | 40 | 3-6 MHz | Microprocessador popular de 8 bits |
| 8086 | 1978 | 16 bits | 1 MB | 40 | 5-8MHz | Amplamente utilizado em PC/XT |
| 80286 | 1982 | 16 bits | 16 MB reais, 4 GB virtuais | 68 | 6-12,5 MHz | Amplamente utilizado em PC/AT |
| 80386 | 1985 | 32 bits | 4 GB reais, 64 TB virtuais | 132 14X14 PGA | 20-33MHz | Contém MMU no chip |
| 80486 | 1989 | 32 bits | 4 GB reais, 64 TB virtuais | 168 17X17 PGA | 25-100 MHz | Contém MMU, cache e FPU, 1,2 milhão de transistores |
| Pentium | 1993 | 32 bits | 4 GB reais, endereço de 32 bits, barramento de dados de 64 bits | 237 PGA | 60-200 | Contém 2 ALUs, 2 caches, FPU, 3,3 milhões de transistores, 3,3 V, 7,5 milhões de transistores |
| Pentium Pro | novecentos e noventa e cinco | 32 bits | Barramento de endereço real de 64 GB e 36 bits | 387 PGA | 150-200 MHz | É um processador de fluxo de dados. Ele também contém cache de segundo nível, 3,3 V |
| Pentium II | 1997 | 32 bits | - | - | 233-400MHz | Todos possuem tecnologia Pentium pro plus MMX, 3,3 V, 7,5 milhões de transistores |
| Pentium III | 1999 | 32 bits | 64 GB | 370 PGA | 600-1,3 MHz | Versão melhorada do Pentium II; 70 novas instruções SIMD |
| Pentium4 | 2000 | 32 bits | 64 GB | 423 PGA | 600-1,3 GHz | Versão melhorada do Pentium III |
| Itânio | 2001 | 64 bits | 64 linhas de endereço | 423 PGA | 733 MHz-1,3 GHz | Processador ÉPICO de 64 bits |
Onde,
Termos básicos usados em microprocessador
Aqui está uma lista de alguns termos básicos usados em microprocessador:
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Conjunto de instruções - O conjunto de comandos que o microprocessador consegue compreender é denominado Conjunto de instruções. É uma interface entre hardware e software.
Ônibus - Conjunto de condutores destinados a transmitir dados, endereços ou informações de controle a diferentes elementos de um microprocessador. Um microprocessador terá três tipos de barramentos, ou seja, barramento de dados, barramento de endereços e barramento de controle.
IPC (instruções por ciclo) - É uma medida de quantas instruções uma CPU é capaz de executar em um único clock.
Velocidade do relógio - É o número de operações por segundo que o processador pode realizar. Pode ser expresso em megahertz (MHz) ou gigahertz (GHz). Também é chamada de Taxa de Clock.
Largura de banda - O número de bits processados em uma única instrução é denominado largura de banda.
Comprimento da palavra - O número de bits que o processador pode processar por vez é chamado de comprimento da palavra do processador. O microprocessador de 8 bits pode processar dados de 8 bits por vez. A faixa de comprimento de palavra é de 4 bits a 64 bits, dependendo do tipo de microcomputador.
Tipos de dados - O microprocessador suporta vários formatos de tipos de dados, como números binários, ASCII, assinados e não assinados.
Funcionamento do microprocessador
O microprocessador segue uma sequência para executar a instrução: Fetch, Decode e então Execute.
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Inicialmente, as instruções são armazenadas na memória de armazenamento do computador em ordem sequencial. O microprocessador busca essas instruções na área armazenada (memória), então as decodifica e executa essas instruções até que a instrução STOP seja atendida. Em seguida, envia o resultado em formato binário para a porta de saída. Entre esses processos, o registrador armazena os dados temporários e a ALU (Unidade Aritmética e Lógica) realiza as funções computacionais.