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Rede de Ensino Doctum
Trabalho de Instrumentação
Microprocessador
Aluno: Rodrigo Alves
História
Embora as primeiras gerações de computadores tivessem obtido grande sucesso nas décadas de 50 e 60, apresentavam alguns inconvenientes: o tamanho e a velocidade. Um impacto tecnológico viria a reduzir as dimensões dos computadores ao mesmo tempo em que os tornariam mais rápidos: o surgimento dos microprocessadores.
O que é um Microprocessador?
O microprocessador é um dispositivo lógico programável em um único chip de silício, concebido sob a tecnologia VLSI (circuito integrado em alta escala). Ele age sob o controle de um programa armazenado em memória, executando operações aritméticas, lógica booleana, tomada de decisão, além de entrada e saída, permitindo a comunicação com outros dispositivos periféricos, tendo com sua principal parte a Unidade Central de Processamento (CPU). Com o avanço tecnológico na área da microeletrônica, outras características vêm sendo incorporadas ao longo das últimas décadas aos microprocessadores, como unidades de gerenciamento de memória, memória cache, coprocessador numérico, etc. Tornando-os cada vez mais complexos.
Arquitetura de um Microprocessador
Apesar de existirem diversos fabricantes e famílias de microprocessadores, pode-se identificar muitos aspectos comuns no que diz respeito à arquitetura desses componentes. Em geral, o bom conhecimento de algum deles acelera o aprendizado de outro. Do ponto de vista de funcionamento, basicamente um microprocessador lê uma a uma as instruções de um programa armazenado na memória, obtém os seus operandos quando necessário, manipula os dados de acordo com o especificado no código da instrução, podendo ainda, ler dados de dispositivos de entrada e enviar dados para dispositivos de saída. Apesar de cada Microprocessador ter suas peculiaridades, sua estrutura interna é bastante semelhante e pode ser generalizada. Um Microprocessador é a parte principal de um microcomputador e a sua principal responsabilidade é executar instruções, que em última análise controlam todas as suas partes. Ele possui duas unidades básicas: a Unidade Lógica Aritmética (ULA), responsável pela realização das operações lógicas e aritméticas, e a Unidade de Controle (UC), responsável pela decodificação e execução das instruções, fornecendo os sinais de temporização adequados para as diversas partes do processador e do próprio computador além de Registradores para armazenamento da Informação Binária (dados, endereços e instruções).
Unidade Lógica Aritmética (ULA)
A ULA é o dispositivo da CPU que executa realmente as operações matemáticas com os dados. A ULA é um aglomerado de circuitos lógicos e componentes eletrônicos simples que, integrados, realizam as operações já mencionadas. Ela pode ser uma parte pequena da pastilha do processador, usada em pequenos sistemas, ou pode compreender um considerável conjunto de componentes lógicos de alta velocidade. A despeito da grande variação de velocidade, tamanho e complexidade, as operações aritméticas e lógicas realizadas por uma ULA seguem sempre os mesmos princípios fundamentais.
Registradores
Para que um dado possa ser transferido para a ULA, é necessário que ele permaneça, mesmo que por um breve instante, armazenado em um registrador. Além disso, o resultado de uma operação aritmética ou lógica realizada na ULA deve ser armazenado temporariamente, de modo que possa ser utilizado mais adiante ou apenas para ser, em seguida, transferido para a memória. Para entender a estes propósitos, a CPU é fabricada com uma certa quantidade de registradores, destinados ao armazenamento de dados. Servem, pois, de memória auxiliar da ULA. Há sistemas nos quais um desses registradores, denominados acumulador, além de armazenar dados, serve de elemento de ligação da ULA com os restantes dispositivos da CPU.
