Processadores

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL
ALESON SANLEY DA COSTA TINOCO
GUSTAVO ALEF DA SILVA COSTA
MATHEUS DE MELO MACHADO
PROCESSADORES
Corumbá
2013
SUMÁRIO
1-INTRODUÇÃO _______________________________________________________1
2-PROCESSADORES___________________________________________________2
	2.1- História dos Processadores______________________________________3
	2.2- Funcionamento dos Processadores________________________________5
	2.3- Famílias e Construção de Processadores___________________________6
	2.4- Termos técnicos e seus funcionamentos____________________________7
3-CONCLUSÃO________________________________________________________8
4-REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ______________________________________9
INTRODUÇÃO
	Tendo em vista a necessidade de um conhecimento mais aprofundado sobre processadores para um melhor aprendizado da matéria de Arquitetura de Computadores e para tornar o assunto bem mais compreensível, foi feito uma pesquisa, em cima de vários artigos e monografias; também será apresentado o processo evolutivo dos CPUs, que nada mais é que um pedaço de silício com inúmeros condutores começando pela história do famoso Eniac, um computador formado por válvulas que ocupava uma sala inteira até os processadores mais atuais.
	Nos dias de hoje, temos observado uma atuação cada vez maior dos computadores nas nossas vidas e em diversas atividades do nosso dia a dia, por exemplo, em aplicações mais famosas, como os sistemas de previsão meteorológica, tráfego de informações, reservas de passagens aéreas e rodoviárias, comunicação, operações bancárias, entretenimento e claro as facilidades trazidas pela utilização dos mesmos como uma ferramenta para inclusão social.
	A evolução da informática sempre foi caracterizada pelo desenvolvimento de computadores com as mais diversas características, cada vez mais conhecidos pela maioria dos usuários de computador; a CPU adotada, a capacidade de memória, a capacidade do disco rígido, a existência de memória cache e outros. As definições destes parâmetros e a forma como os esses componentes de um computador serão organizados, é definido pelo que conhecemos como arquitetura de computador e isso que vai ser determinante para os aspectos relacionados ao desempenho, e a qualidade e à aplicação para a qual o computador vai ser orientado.
	Apesar da existência de uma enorme diversidade em termos de arquiteturas de computador, pode-se enumerar, num ponto de vista mais clássico como componentes básicos que compõem um computador sendo eles; Memória, processador, periféricos e barramentos, mesmo com uma grande evolução ocorrida na área de informática desde o surgimento dos primeiros computadores, os elementos citados podem ser utilizados para explicar um sistema computacional atual e também os computadores da década de 40, projetados por engenheiros como John Von Neuman como no Eniac onde houve sua participação no desenvolvimento do mesmo, utilizando as válvulas , tecnologia dominante ate o momento daquela época, logo transistor provou ser significativamente mais confiável, necessitando de menos energia e, o mais importantemente, podendo ser miniaturizado a níveis quase microscópicos.
	E teremos um conhecimento aprofundado sobre a Lei de Moore e também informações sobre a história e uma evolução no mercado entre os processadores AMD e Intel principais empresas fornecedoras de processadores.
2- Processadores
2.1- História dos Processadores
	O processador é conhecido popularmente como sendo cérebro do micro, encarregado de fazer o processo da maior parte das informações. Ele é também o componente onde são usadas as tecnologias mais recentes fabricadas.
	Levou muitas décadas para que chegássemos aos modelos que conhecemos hoje de processadores, antes, os softwares não eram compatíveis com todos os modelos de computador, já que eles eram desenvolvidos especificamente para cada máquina, isso estava relacionado ao fato de que eram produzidos poucos softwares e não existiam muitos programas disponíveis, pois cada computador era como uma plataforma diferente e existia incompatibilidade até mesmo entre modelos de um mesmo fabricante.
	Segundo Tusset:
Charles Babbage, considerado o pai do computador atual, construiu em1830 o primeiro computador do mundo, cem anos antes de se tornar realidade. O projeto de Babbage apresentava desvantagens; uma delas era o fato de que o seu computador deveria ser mecânico, e a outra era a precariedade da engenharia da época.
Os primeiros computadores, anteriores à década de 50, tinham algumas diferenças consideráveis, quando comparadas com as máquinas de hoje, eles não eram capazes de armazenar programas, um exemplo é o ENIAC, que teve seu desenvolvimento iniciado em 1943, tinham como ideia o plano de armazenamento de softwares em seu interior, mas, para agilizar o lançamento da máquina, essa ideia acabou ficando para trás; dessa forma, o ENIAC tinha que ser modificado fisicamente toda vez que uma tarefa diferente fosse executada, e deveriam reposicionar os cabos, chaves ligadas ou desligadas e carregar um novo programa, dessa forma que o processamento era realizado.
	
Figura 1 - Painéis do ENIAC em exposição na Universidade da Pensilvânia
	Fonte: Universidade da Pensilvânia
	Existem no mundo hoje apenas quatro grandes empresas com tecnologia para fabricar processadores competitivos para notebooks e desktops; a Intel que domina em torno de 60% do mercado mundial, a AMD que é a mais forte concorrente da Intel e disputa diretamente o mercado com a mesma, a Via que é a fabricadora dos chips Via C3 e C7, embora em pequenas quantidades e a IBM, que de vez em quando fabrica processadores para outras empresas, como a Transmeta por exemplo.
	
	
Figura 2 - NVIDIA Tegra 4, melhor processador de 2013 para Smatphones.
	Fonte: http://www.nvidia.com
2.2- Funcionamento dos Processadores
	O processador é o componente mais complexo e por isso o mais caro, mas ele não pode fazer nada sozinho, como todo cérebro, ele necessita de um corpo, que é formado pelos outros componentes do micro, sendo eles a memória, HD, placa de vídeo e de rede, monitor, teclado e mouse etc...
	Conhecendo um pouco mais do funcionamento os processadores são responsáveis pela execução de instruções dentro de um sistema, ou seja, ele executa os comandos que são gerados pelos e para os softwares do micro.
 	Ele é divido em algumas partes, sendo que as duas principais são Unidade Lógica Aritmética (ULA), que é utilizada para fazer cálculos e consequentemente operações lógicas, e os registradores de uma CPU (unidade central de processamento) são as unidades de memória que são capazes de armazenar vários numero bits, eles estão no topo da hierarquia da memória, lembrando que os registradores também são circuitos digitais que conseguem armazenar e deslocar várias informações binárias, e são normalmente usados como dispositivos de armazenamento temporários, sendo utilizados na execução de programas de computadores, disponibilizando tipicamente um local para armazenar dados. Nos computadores de hoje, mais modernos, quando se da execução das instruções de um programa, os dados são deslocados da memória principal para os registradores, e assim, as instruções que vão utilizar estes dados serão executadas pelo processador e, finalmente, os dados são movidos de volta para a memória principal que é a memória de acesso rápido para armazenar os resultados das operações, resumindo , são o meio mais rápido e caro de se armazenar um dado.
 	Atualmente são produzidos processadores com vários núcleos "Core" em inglês, que é a junção de vários processadores dentro de um só, e assim vai aumentando o poder de processamento dos computadores atuais é o mesmo que ter, por exemplo, dois processadores em um chip sendo assim Dual-Core, ou quatro Quad-Core, ou oito Octa-Core, e assim sucessivamente.
 	Quando citamos sobre a capacidade
de um processador, estamos falando na sua frequência de operação, que tem como unidade o Hertz, quando se aparece, por exemplo, 1 GHz, isso representa a frequência e a velocidade de processamento que um processador tem por segundo. Assim, 1 GHz quer dizer que um processador é capaz de fazer 1 bilhão ciclos de operação por segundo, às vezes uma operação pode durar um ciclo ou mais, isso vai variar conforme sua complexidade.
2.3- Famílias e Construção de Processadores
	Quanto mais alta a frequência e um processador, mais ele esquenta e mais energia consome o que acaba se tornando um problema. 
	Os processadores são construídos com um componente bem conhecido na área eletrônica, o transistor, os transistores são bem pequenos que só conseguimos vê-los por microscópios de alta capacidade, por exemplo, o processador Core i7, da Intel, tem cerca de 800 milhões de transistores.
	Há famílias de processadores para cada tipo de computador a Intel e a AMD são as dominadoras do mercado de desktops, mas, nos dispositivos portáteis como o iPhone, o mercado de processadores é da empresa ARM.
	Quando você estiver procurando a compra de um PC, não se fique feliz com a recomendação padrão de um fabricante, escolher o processador certo é uma das decisões que devem ser levada a sério, e, com tantas opções no mercado, você precisa ter um pouco de conhecimento pra saber no que está investindo pra escolher um chip para o seu micro, mesmo depois que você escolher uma fabricante como a Intel ou AMD, ainda há muito a fazer; cada linha de chips de cada empresa tem diferentes famílias com especificações e recursos, e com isso você encontrará várias opções. 
	Não é muito inteligente pensar que a frequência do processador, ou a velocidade que será executada suas instruções, é um guia confiável para que se faça a escolha sobre os concorrentes, embora possa a ter algumas exceções, dependendo a arquitetura de um chip pode turbiná-lo, vai variar da fabricante e do modelo, uma CPU multicore mais “lenta” pode ser melhor que um processador aparentemente mais forte que foi dividido em menos núcleos, o caso de um Quad core contra um dual core uma vez que de acordo com Santos (2010), “a diferença básica é que cada processador apresenta dois núcleos, agindo como dois processadores diferentes.”. 
2.4- Termos técnicos e seus funcionamentos
	Logo que entramos no assunto sobre CPUs, surgi muitos termos técnicos, vamos relatar alguns e o que significa; cache é memória interna que abriga o mesmo "chip" que a CPU, usada para fazer armazenamento dados e instruções frequentemente usadas, o que ajuda na redução do tempo de busca na memória principal e ajuda no desempenho do computador; chipset são chips que auxiliam e trabalham em conjunto com o processador, tipicamente controla o funcionamento dos periféricos como placas de expansão, som, vídeo, é o "meio campo" entre o processador e os outros componentes da máquina; clock é a frequência de uma operação do processador, medida em hertz, processadores atuais operam na casa dos giga-hertz, bilhões de ciclos por segundo, antigamente à velocidade do processador quanto mais instruções por segundo, mais rápido o processador, mas hoje esta medida não é mais tão direta; núcleo é a unidade central de um processador, responsável pela execução das instruções que compõem os programas, processadores de hoje chegam a ter 2, 4, 6, 8 ou até 12 núcleos em um único chip; pastilha é a superfície física que é feita de silício, cada vez menor eles reduzem os custos de fabricação e o consumo de energia do processador.
	GPU "Graphics Processing Unit", ou Unidade de Processamento Gráfico é responsável pela geração das imagens que vão ser exibidas no monitor, as GPUs modernas são otimizadas para que seja feita criação de gráficos e de tarefas como a decodificação e reprodução de vídeo, também pode estar dentro do processador, no chipset ou em uma "placa de vídeo" separada; nanômetro, é a contagem de um bilionésimo de um metro que é a medida entre o espaço e as conexões dos transistores em um processador e por ultimo o soquete, faz a interface entre o processador encaixado no soquete e a placa mãe, normalmente somente um modelo de soquete é compatível com várias gerações de processador, até que mudanças no projeto elétrico ou físico dos chips exijam a criação de um novo soquete, hora de comprar um processador "avulso", é sempre bom fazer uma verificação de qual soquete sua placa mãe usa para assegurar que sejam compatíveis.
	O Clock é um aspecto muito importante de um processador, porém ganha pouca atenção, todos os processadores operam com dois clocks diferentes; o clock interno está relacionado com o numero de operações que o processador realiza por segundo mostra a frequência na qual o processador vai trabalhar já o clock externo está ligado com o número de acessos externos, principalmente a memória, que o processador realiza por segundo. Também conhecido como FSB, é o que indica a frequência de trabalho do barramento conhecido como barramento externo de comunicação com a placa mãe, por exemplo, o clock interno é sempre maior que o clock externo e muda bastante de um processador para outro.
	Hoje os processadores utilizados nos mais modernos PCs possuem no seu interior uma unidade de ponto flutuante, FPU, Floating Point Unit, não se trata de uma peça, ela é a parte integrante dos circuitos internos do processador, com a finalidade de executar operações matemáticas complexas, como por exemplo, raízes quadradas, funções trigonométricas e algébricas, potenciação, logaritmos, e realiza cálculos simples como adições, subtrações, multiplicações e divisão de números reais, todas essas operações são necessárias em um processo científico e de engenharia, pois são com esses cálculos que será usado para fazer geração de imagens tridimensionais e em jogos (GUERBER, 2008).
	A Unidade Lógica e Aritmética, ULA é responsável pelas operações principais soma, subtração, multiplicação e divisão e pelas decisões feitas e suas lógicas isto é, comparações entre essas informações.
	A unidade de controle, UC, faz o controle do funcionamento da unidade lógica e aritmética e da memória, além disso, ela faz distribuições e organizações de tarefas, transfere essas informações da entrada para a memória e da memória para a saída (WILLRICH).
CONCLUSÃO
	As grandes mudanças e revoluções nos aparelhos que nos rodeiam é algo constante sempre com novas coisas e essas invenções tecnológicas são o resultado da ambição e vontades dos homens na busca do bem estar e o auxilio de uma necessidade. Na antiguidade surgiu a ideia do cálculo e a partir das pedras que começou a evolução dos primeiros dispositivos capazes de efetuarem cálculos, como o ábaco até o aparecimento dos computadores por volta da década de 40 do século passado. A Lei de Moore foi a grande responsável pelo acelerado crescimento da capacidade de processamento dos processadores e também, a alta competição pela liderança do mercado entre Intel e AMD, as duas maiores empresas do ramo de microprocessadores. Seguindo a Lei de Moore, o crescimento rápido do desempenho dos processadores começou a atingir grandes proporções, pois o Pentium II na época possuía 7,5 milhões de transistores produzidos na tecnologia de 0.25μm e também incorporava a tecnologia Intel MMX TM e na época Foi introduzido também um chip de memoria cache de alta velocidade (ALMEIDA, 2009).
	O processador é conhecido popularmente como sendo cérebro do micro, encarregado de fazer o processo da maior parte das informações levou muitas décadas para que chegássemos aos modelos que conhecemos hoje, o processador é o componente mais complexo e por isso o mais caro, mas ele não pode fazer nada sozinho, por isso ha também a necessidade dos demais periféricos do computador.
	Quando citamos sobre a capacidade de um processador, estamos falando na sua frequência de operação, que tem como unidade o Hertz assim, 1 GHz quer dizer que um processador é capaz de fazer 1 bilhão ciclos de operação por segundo.
	Com base nas
informações citadas nesse trabalho, podemos concluir que escolher o processador certo é uma das decisões que devem ser levada a sério, e, com tantas opções no mercado, você precisa ter um pouco de conhecimento pra saber no que está investindo pra escolher um chip para o seu micro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALMEIDA, R. B. Evolução dos Processadores: Comparação das famílias de processadores Intel e AMD. São Paulo: Unicamp, 2009. Disponível em: <https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CC4QFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.ic.unicamp.br%2F~ducatte%2Fmo401%2F1s2009%2FT2%2F089065-t2.pdf&ei=ImzwUa-hCrGj4AOKqYHQCw&usg=AFQjCNHS87SSwmvVLlY32rsAZf8RNre-AQ&sig2=3g-are8R9rjQ_MwMnmvLgQ&bvm=bv.49784469,d.dmg>. Acesso em: 22/07/2013.
GUERBER, C. PROCESSADOR. Santa Catarina, 2008. Disponível em: <https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CC4QFjAA&url=http%3A%2F%2Fmfa.unc.br%2Finfo%2Fcarlosrafael%2Farquitetura%2Faula2.pdf&ei=kmzwUdbrO4W14APW_YHACA&usg=AFQjCNHkZkEANQgfwATKJg18yfYsAY1CiQ&sig2=qhZ-gd35b5HJiNi4_fPZhQ&bvm=bv.49784469,d.dmg>. Acesso em: 20/07/2013.
SANTOS, J. E. P. dos. Evolução e Comparação das Famílias de Processadores Intel e AMD. Campinas: UNICAMP, 2010. Disponível em: <https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CC4QFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.ic.unicamp.br%2F~ducatte%2Fmo401%2F1s2010%2FT2%2F087563-t2.pdf&ei=D3DwUZCpJ6234AOPrIAI&usg=AFQjCNHbT13Vvz8nLTwrVt2lVhDXsVa9RA&sig2=CUuzZeCHrOSz8V4AKOcwiQ&bvm=bv.49784469,d.dmg>. Acesso em: 24/07/2013.
TUSSET, F. Evolução dos Processadores. Disponível em: <https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CC4QFjAA&url=http%3A%2F%2Fequipe.nce.ufrj.br%2Fgabriel%2Farqcomp2%2FHist%25F3rico.pdf&ei=RW_wUc-WNtG64AONj4DgDg&usg=AFQjCNGvA5Jz_sOFkev_vurE7r87yL3t0w&sig2=r2yKZWuIsTnmh0hUIw6lsg&bvm=bv.49784469,d.dmg>. Acesso em: 24/07/2013.
WILLRICH, R. Introdução a Arquitetura de Computadores. Cap. 3: Processador. Minas Gerais, UFLA. Disponível em:< https://www.google.com.br/url?sa=f&rct=j&url=http://www.dcc.ufla.br/~monserrat/icc/Introducao_arq_computador.pdf&q=&esrc=s&ei=-3PwUdjtNO364APY4oDoBw&usg=AFQjCNE4Z9ySggM9LXbfCZ2_xm66btVUhg>. Acesso em: 22/07/2013.