1. A Organização do Computador

ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
MÓDULO 7
Índice
1. A Organização do Computador ................................... 3
1.1 Processadores .............................................................. 3
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Organização de Computadores - Módulo 7
1. A ORGANIZAÇÃO DO COMPUTADOR
Um computador digital consiste em um sistema interconectado de
processadores, memórias e dispositivos de entrada e saída. Essas são as três
categorias básicas de componentes de um computador moderno. Cada
elemento de um computador qualquer se encaixará em uma dessas
classificações. Vamos analisar em seguida cada uma delas.
1.1 PROCESSADORES
A unidade central de processamento (UCP ou CPU – Central Processing
Unit) é o centro do computador.
A execução de um programa normalmente consiste em trazer um
programa de um dispositivo de armazenamento (disco, por exemplo) para a
memória principal. Da memória principal, o programa é transferido para a
CPU, uma instrução por vez. Dentro da CPU é que o verdadeiro
processamento ocorre, onde as instruções serão interpretadas e executadas.
Como podemos ver na figura seguinte, todos esses elementos se
comunicam por meio de um barramento.
Figura 17. A organização de um computador simples.
Como podemos ver também na figura, internamente a CPU é composta
por várias partes distintas. A unidade de controle é responsável por buscar
instruções na memória e determinar seu tipo. A unidade lógica e aritmética
executa operações matemáticas simples como adição e E booleano.
A CPU também contém uma pequena quantidade de memória de alta
velocidade, que é utilizada na execução de instruções. Essa memória é
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organizada em registradores. Cada registrador tem um tamanho fixo
(comprimento em bits) e um propósito específico, como o contador de
programa (PC – program counter). A função do PC é identificar qual a
próxima instrução a ser trazida para a CPU do programa em execução.
A organização da CPU é detalhada na figura abaixo. Os registradores e a
ULA formam um caminho de dados.
Figura 18. Um exemplo de caminho de dados
Os dados são movimentados dos registradores para um ou dois
registradores que alimentam a ULA e deles para a própria ULA através de um
barramento que interconecta esses elementos.
A ULA realizará as operações matemáticas mais básicas, como soma e
comparação, e moverá o resultado para um registrador de saída.
Posteriormente, o conteúdo desse registrador será movido para outro
registrador e de lá para a memória principal.
Neste ponto, podemos estabelecer a distinção entre dois tipos diferentes
de instruções: instruções registrador-registrador e instruções registradormemória. As primeiras dependem apenas dos dados que estão armazenados
na CPU, e as segundas precisam buscar dados da memória principal, pelo
barramento.
O processo de submeter dois valores à ULA e obter um resultado é
chamado de ciclo do caminho de dados. Esse ciclo é o núcleo da maioria
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das CPUs, pois determina o que ela pode fazer. Quanto mais rápido a CPU
conseguir executar esse ciclo, mais rápido se dará o processamento.
Além do ciclo do caminho de dados, interno à CPU, temos o ciclo externo,
que determina como a CPU interage com os dados que estão fora dela, na
memória principal.
A CPU executa cada instrução em uma série de pequenos passos:
1. Trazer a próxima instrução da memória até o registrador;
2. Alterar o contador de programa para indicar a próxima instrução;
3. Determinar o tipo da instrução;
4. Se a instrução necessitar de uma palavra da memória, determinar
onde essa palavra está;
5. Trazer a palavra para dentro de um registrador da CPU, se necessário;
6. Executar a instrução;
7. Voltar à etapa 1 para iniciar a execução da instrução seguinte.
Essa sequência costuma ser denominada ciclo buscar-decodificarexecutar. É fundamental para a operação de todos os computadores.
Lembre-se de que o programa é armazenado na memória na forma de
instruções que o processador consiga interpretar. Voltando à máquina
multiníveis, o programa escrito originalmente em linguagem de alto nível
sofreu vários níveis de tradução antes que pudesse ser executado
diretamente pelo processador.
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