Unidade Central de Processamento do Computador (CPU) construída em um único Circuito Integrado (CI) é chamado de microprocessador.

Um computador digital com um microprocessador que atua como CPU é chamado de microcomputador.

É um dispositivo eletrônico programável, multiuso, baseado em relógio, 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, registros e diodos que trabalham em conjunto.

Diagrama de bloco de um microcomputador

Introdução do microprocessador

Um microprocessador consiste em uma ALU, unidade de controle e matriz de registros. Onde a ALU realiza 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 registros consiste em registros identificados por letras como B, C, D, D, E, H, L, e acumulador.

Evolução de Microprocessadores

Nós podemos categorizar o microprocessador de acordo com as gerações ou de acordo com o tamanho do microprocessador:

Primeira Geração (4 – bit Microprocessadores)

Os primeiros microprocessadores de geração foram introduzidos no ano 1971-1972 pela Intel Corporation. Foi nomeado Intel 4004, uma vez que era um processador de 4 bits.

Era um processador em um único chip. Ele podia realizar operações aritméticas e lógicas simples como adição, subtração, Boolean OR e Boolean AND.

Tinha uma unidade de controle capaz de executar funções de controle como buscar uma instrução da memória de armazenamento, decodificá-la e depois gerar pulsos de controle para executá-la.

Geração de segundos (8 – bit Microprocessador)

Os microprocessadores de segunda geração foram introduzidos novamente em 1973 pela Intel. Era um primeiro microprocessador de 8 bits que podia realizar operações aritméticas e lógicas em palavras de 8 bits. Foi o Intel 8008, e outra versão melhorada foi o Intel 8088.

Terceira geração (16 – bit Microprocessador)

Os microprocessadores de terceira geração, introduzidos em 1978 foram representados pelos Intel 8086, Zilog Z800 e 80286, que eram processadores de 16 – bit com um desempenho como os minicomputadores.

Quarta geração (32 – microprocessadores de bit)

As diferentes empresas introduziram os microprocessadores de 32 bits, mas a mais popular é a Intel 80386.

Fifth Generation (64 – bit Microprocessadores)

De 1995 até agora, estamos na quinta geração. Depois do 80856, a Intel saiu com um novo processador, o Pentium processor seguido pelo Pentium Pro CPU, que permite múltiplas CPUs em um único sistema para conseguir multiprocessamento.

Outros processadores de 64 bits melhorados são Celeron, Dual, Quad, Octa Core processor.

Table: Microprocessadores Intel importantes

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Microprocessador Ano de Invenção Comprimento da palavra Memória endereçamento Capacidade Pinos Relógio Relógios
4004 1971 4-bit 1 KB 16 750 KHz Primeiro Microprocessador
8085 1976 8-bit 64 KB 40 3-6 MHz Popular Microprocessador de 8 bits
8086 1978 16-bit 1MB 40 5-8 MHz Largamente usado em PC/XT
80286 1982 16-bit 16MB real, 4 GB virtual 68 6-12.5 MHz Largamente usado em PC/AT
80386 1985 32-bit 4GB reais, 64TB virtual 132 14X14 PGA 20-33 MHz Contém MMU no chip
80486 1989 32-bit 4GB real, 64TB virtual 168 17X17 PGA 25-100 MHz Contém MMU, cache e FPU, 1.2 milhões de transistores
Pentium 1993 32-bit 4GB real,32-bit address,64-bit data bus 237 PGA 60-200 Contém 2 ALUs,2 Caches, FPU, 3,3 milhões de transistores, 3.3 V, 7,5 milhões de transístores
Pentium Pro 1995 32-bit 64GB real, 36-bit bus de endereço 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-bit – – 233-400 MHz Todos os recursos da tecnologia Pentium pro plus MMX,3.3 V, 7,5 milhões de transistores
Pentium III 1999 32-bit 64GB 370 PGA 600-1.3 MHz Versão melhorada do Pentium II; 70 novas instruções SIMD
Pentium 4 2000 32-bit 64GB 423 PGA 600-1.3 GHz Versão melhorada do Pentium III
Itanium 2001 64-bit 64 linhas de endereço 423 PGA 733 MHz-1.3 GHz 64-bit EPIC Processador

Onde,

  • PGA – Pin Grid Array
  • MMX – MultiMedia eXtensions
  • EPIC – Explicitly Parallel Instruction Computing
  • SIMD – Single Instruction Multiple Data
  • ALU – Unidade Aritmética e Lógica
  • MMU – Unidade de Gerenciamento de Memória
  • FPU – Unidade de Ponto Flutuante

Termos básicos usados no Microprocessador

Aqui está uma lista de alguns termos básicos usados no microprocessador:

Conjunto de instruções – O grupo de comandos que o microprocessador pode entender é chamado de Conjunto de instruções. É uma interface entre hardware e software.

Bus – Conjunto de condutores destinados a transmitir dados, endereços ou informações de controle para diferentes elementos em um microprocessador. Um microprocessador terá três tipos de barramento, ou seja, barramento de dados, barramento de endereço e barramento de controle.

IPC (Instructions Per Cycle) – É uma medida de quantas instruções uma CPU é capaz de executar em um único relógio.

Velocidade do relógio – É o número de operações por segundo que o processador pode executar. Pode ser expresso em megahertz (MHz) ou gigahertz (GHz). Também é chamado de Clock Rate.

Bandwidth – O número de bits processados em uma única instrução é chamado de Bandwidth.

Word Length – O número de bits que o processador pode processar por vez é chamado de comprimento de palavra do processador. O Microprocessador de 8 bits pode processar dados de 8 -bit de cada vez. A faixa de comprimento de palavra é de 4 bits a 64 bits, dependendo do tipo do microcomputador.

Tipos de dados – O microprocessador suporta múltiplos formatos de tipos de dados como binário, ASCII, números assinados e não assinados.

Trabalho do microprocessador

O microprocessador segue uma seqüência para executar a instrução: Fetch, Decode, e depois Execute.

Inicialmente, as instruções são armazenadas na memória de armazenamento do computador em ordem sequencial. O microprocessador vai buscar essas instruções à área armazenada (memória), depois decodifica-a e executa essas instruções até que a instrução STOP seja cumprida. Em seguida, envia o resultado em formato binário para a porta de saída. Entre estes processos, o registro armazena os dados temporários e a ALU (Unidade Aritmética e Lógica) executa as funções de computação.

Faatures of Microprocessor

  • Baixo Custo – Devido à tecnologia de circuitos integrados os microprocessadores estão disponíveis a um custo muito baixo. Ele reduzirá o custo de um sistema de computador.
  • Alta Velocidade – Devido à tecnologia envolvida, o microprocessador pode trabalhar a uma velocidade muito alta. Ele pode executar milhões de instruções por segundo.
  • Tamanho pequeno – Um microprocessador é fabricado em uma escala muito menor devido à tecnologia de integração em escala muito grande e ultra grande escala. Por causa disso, o tamanho do sistema de computador é reduzido.
  • Versátil – O mesmo chip pode ser usado para várias aplicações, portanto, os microprocessadores são versáteis.
  • Baixo consumo de energia – Os microprocessadores estão usando tecnologia de semicondutores de óxido metálico, que consome menos energia.
  • Menos geração de calor – Os microprocessadores utilizam tecnologia de semicondutores que não emitem muito calor em comparação com dispositivos de tubos de vácuo.
  • Confiável – Como os microprocessadores utilizam tecnologia de semicondutores, portanto, a taxa de falha é muito menor. Portanto, é muito confiável.
  • Portátil – Devido ao pequeno tamanho e baixo consumo de energia os microprocessadores são portáteis.