O que é um microprocessador?
Um microprocessador é um microchip que executa as tarefas em um sistema de computador. É a única unidade que realiza todas as instruções que passam por ele. Um microprocessador é comumente referido como a unidade central de processamento (CPU), um chip lógico ou simplesmente um "processador". Eles podem ser projetados usando um computador com software de design de placa de circuito impresso (PCB).
Os microprocessadores são componentes críticos de computadores projetados para executar tarefas simples e complexas. Eles são compostos por circuitos integrados que contêm múltiplos transistores.
O poder de um microprocessador depende do número de instruções que ele pode ler e executar dentro de um período específico. Avanços na tecnologia permitiram que engenheiros de computação desenvolvessem microcomputadores, computadores pequenos mas poderosos que realizam trabalhos empresariais, industriais e científicos.
Hoje em dia, microprocessadores são usados em laptops, computadores domésticos, automação industrial e até mesmo em telefones celulares. Dois exemplos de microprocessadores são o chip Intel 4004, um dos primeiros processadores, e o AMD Ryzen 5, um microprocessador moderno de 64 bits.
Tipos de microprocessadores
Com base em sua capacidade de executar conjuntos de instruções, os três tipos mais comuns de microprocessadores são CISC, RISC e EPIC.
CISC
CISC, ou computador com conjunto de instruções complexas, pode executar múltiplos conjuntos de instruções ao mesmo tempo. Ele faz com que uma única instrução realize as operações de carregamento, avaliação e armazenamento. Essa abordagem reduz o número de instruções executadas por programa, mas uma única instrução realiza muitas funções. Alguns exemplos de chips de microprocessador CISC são o Intel 486, Intel Pentium 2 e o Intel Pentium Pro.
RISC
RISC significa computador com conjunto de instruções reduzidas. Seu propósito é executar instruções muito rapidamente. A ideia central do RISC é simplificar o hardware usando um conjunto de instruções com apenas alguns passos para operações de carregamento, avaliação e armazenamento. Exemplos de RISC incluem DEC Alpha e IBM.
EPIC
EPIC, ou computação de instrução paralela explícita, usa compiladores e permite que instruções sejam executadas em paralelo. Ele codifica instruções em cargas de 128 bits. EPIC usa técnicas de paralelismo em nível de instrução (ILP) como especulação e predição. IA-64 é um exemplo de microprocessador EPIC.
Como funciona um microprocessador?
Microprocessadores são fabricados usando tecnologia de semicondutor de óxido metálico; eles consomem pouca energia. Independentemente de seu poder, tamanho ou complexidade, todo microprocessador segue esta sequência básica de ações: buscar, decodificar e executar.
Mais simplesmente, as instruções que devem passar pelo microprocessador são armazenadas em sequência. Ele então "busca" essas instruções da memória, "decodifica" e "executa" as instruções.
Essas instruções são primeiro processadas através da unidade lógica aritmética (ALU) de um microprocessador, que realiza operações aritméticas e lógicas. Em seguida, as instruções passam pela unidade de controle do processador e um conjunto de registradores. Este último filtra dados através de múltiplos registradores que atuam como memória de acesso rápido. A unidade de controle gerencia o fluxo desses dados.
Termos básicos relacionados a um microprocessador
Termos comuns relacionados a um microprocessador são frequentemente discutidos, como:
- Bus refere-se a um conjunto de condutores que passam dados ou cuidam das informações de controle. Microprocessadores contêm três barramentos: o barramento de endereço, o barramento de controle e o barramento de dados.
- O conjunto de instruções é o número de comandos que um microprocessador pode entender simultaneamente. Ele faz a ponte entre o hardware e o software.
- Cache é o componente que armazena as instruções processadas com frequência para rapidez. Ele aumenta a velocidade de um processador, pois permite que ele acesse dados rapidamente.
- Comprimento da palavra é o número de bits dentro do barramento de dados do microprocessador. Por exemplo, se o comprimento da palavra de um processador é de 16 bits, ele pode processar 16 bits de cada vez, com registradores de 16 bits e um barramento de dados de 16 bits.
- Tipos de dados compõem microprocessadores. Diferentes tipos de dados incluem Código Padrão Americano para Intercâmbio de Informação (ASCII), decimal codificado em binário (BCD) e números com e sem sinal.
- Velocidade do clock é a taxa na qual um microprocessador executa instruções. A taxa de medição para todos os microprocessadores é Hertz e, dependendo da velocidade, pode ser expressa em forma abreviada como "Hz". Por exemplo, se um microprocessador opera a oito gigahertz, pode ser expresso como 8 GHz. Por outro lado, megahertz é expresso como "MHz".
Benefícios de um microprocessador
De pequenos a grandes supercomputadores, os microprocessadores são altamente benéficos de várias maneiras para uso em diversos sistemas.
- Tamanho: Os microprocessadores eram inicialmente grandes e muito impraticáveis de usar. O tamanho foi altamente reduzido devido a avanços em tecnologias de integração em larga escala e ultra-larga escala. Quanto menor o processador, menor o sistema de computador. Isso facilita para os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) encaixar mais componentes úteis em um sistema de computador, ao mesmo tempo que o torna menor.
- Velocidade: Os microprocessadores são conhecidos por sua alta velocidade. Alta velocidade era possível apenas para computadores pessoais ou supercomputadores, mas devido aos avanços tecnológicos, dispositivos portáteis como smartphones hoje abrigam processadores ultrarrápidos. Esses processadores podem executar até um trilhão de instruções por segundo.
- Custo: A presença de circuitos integrados e melhorias na fabricação de semicondutores tornam os microprocessadores disponíveis a preços baixos. Isso significa que o custo total de um sistema de computador ou de um smartphone é bastante reduzido.
- Precisão: Os microprocessadores executam instruções com altos níveis de precisão e eficiência.
- Consumo de energia: Bons microprocessadores consomem pouca energia enquanto executam instruções de forma eficaz. Isso também significa que eles geram menos calor.
- GUI embutida: Microprocessadores modernos vêm com interfaces gráficas de usuário (GUI) embutidas no sistema. Isso significa que não há necessidade de uma GUI separada, e, por sua vez, isso reduz o tamanho total do dispositivo.
- Natureza universal: As muitas aplicações dos microprocessadores os tornam versáteis, permitindo que diferentes sistemas, como computadores e smartphones, os utilizem.
Microcontrolador vs. microprocessador
À primeira vista, parece que microprocessadores e microcontroladores têm muito em comum. Ambos os circuitos integrados de chip único impulsionaram a tecnologia de computadores e são encontrados em muitos dispositivos eletrônicos em todo o mundo.
No entanto, no cerne, eles diferem.
Microcontroladores são menos caros do que microprocessadores. Estes últimos são tipicamente usados com dispositivos mais caros que utilizam periféricos externos.
Microprocessadores são destinados a realizar funções mais complexas, enquanto um microcontrolador geralmente realiza apenas uma função dedicada. Esta é uma das razões pelas quais os processadores requerem uma fonte de memória externa confiável para suportar tarefas complexas. Microcontroladores requerem menos memória, menos poder de computação e são menos complexos do que microprocessadores.
Adithya Siva
Adithya Siva is a Content Marketing Specialist at G2.com. Although an engineer by education, he always wanted to explore writing as a career option and has over three years of experience writing content for SaaS companies.
