FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA O Processador do Computador Conceitos Básicos
AGENDA DA AULA Introdução Conceitos Básicos O primeiro processador da história A história dos processadores Os processadores Intel Bits, bytes e palavras Arquitetura de um processador Registradores e memória cache 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 2
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INTRODUÇÃO Processador é um circuito integrado capaz de efetuar o processamento de dados, obedecendo a um conjunto predeterminado de instruções. Ele é composto de transistores cujo funcionamento permite deixar ou não a corrente elétrica passar. Um processador de um computador pessoa possui em torno de 1,4 bilhões de transistores em uma única peça. Quanto menor for é melhor e mais moderno. Os melhores processadores possuem transistores de 22 nanômetros. A velocidade do processamento é medido em Ghz e alguns possuem vários núcleos de processamento. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 4
CONCEITOS BÁSICOS O processador, ou CPU Unidade Central de Processamento é o cérebro da máquina. Ele é capaz de ler os programas ou aplicativos, executar operações e comandos e respondê-los em uma velocidade bem rápida. Os processadores são circuitos integrados fabricados em pastilhas de silício e contam com transistores peças que ampliam e interrompem sinais elétricos em miniatura, usados para criar portas lógicas que se combinam e para se transformarem nas partes do processador. A velocidade do processador é medida pela unidade de frequência Megahertz. Ela é a função direta da frequência de operação (clocks) e quanto mais MHz, mais rápido é o processador. Existem também modelos com mais de um núcleo, o que significa que há diversos grupos de processadores em uma única peça. Assim, quanto mais núcleos, mais velocidade e consequentemente mais tarefas a serem executadas ao mesmo tempo. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 5
CONCEITOS BÁSICOS Um processador não tem vida útil, o que pode acontecer é um modelo ficar antigo e consumir mais energia em relação aos mais modernos. Outro caso comum é o de overclock, quando o processador esquenta demais e queima devido ao uso indevido. Algumas dicas podem ajudar na hora de escolher um bom modelo de processador: Confira se o modelo é top de linha ou antigo. É provável que os modelos mais recentes tenham poder de processamento maior e consumam menos energia. Confira se a arquitetura é de 32 ou 64 bits. Saiba quantos núcleos o processador possui. Tradicionalmente, quanto mais, melhor. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 6
REPRESENTAÇÃO DE DADOS: LIGADO/DESLIGADO Um computador conhece apenas duas coisas: ligado/desligado. Esse sistema de dois estados, ligado/desligado, denomina-se sistema binário. Usando esses dois estados, que podem ser representados pela eletricidade ligada ou desligada, o computador pode criar formas sofisticadas de representação de dados. Embora o sistema numérico decimal tenha a base 10 (com dez dígitos 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), o sistema binário tem base 2. Isso significa que contém somente dois dígitos, 0 e 1, os quais correspondem aos dois estados, ligado e desligado. Combinações de 0s e 1s representam números maiores. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 7
REPRESENTAÇÃO DE DADOS: LIGADO/DESLIGADO Equivalente binários dos números decimais de 0 a 7 Decimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 Equivalente binários dos números decimais de 8 a 15 Decimal Binário 8 1000 9 1001 10 1010 11 1011 12 1100 13 1101 14 1110 15 1111 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 8
BITS, BYTES E PALAVRAS Cada 0 ou 1 no sistema binário denomina-se bit (de binary digit - dígito binário). O bit é a unidade básica para armazenar dados na memória do computador: 0 significa desligado, 1 significa ligado. Os bits são reunidos em um grupo denominado byte (pronuncia-se baite ). Atualmente, os computadores, em sua maioria, são projetados para utilizar bytes de oito bits. Os fabricantes de computador expressam a capacidade da memória e de armazenamento em termos do número de bytes que cada um contém. Uma palavra de computador é definida como o número de bits que a CPU processa como uma unidade. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 9
BITS, BYTES E PALAVRAS Termo Símbolo Número aproximado de bytes Quilobyte K (ou KB) Um mil Megabyte MB Um milhão Gigabyte GB Um bilhão Terabyte TB Um trilhão Petabyte PB Um quatrilhão Capacidades de armazenamento. Essa tabela ao lado apresenta a terminologia usada para especificar capacidades de memória primária e armazenamento secundário. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 10
O PRIMEIRO PROCESSADOR Lançado em 15 de novembro de 1971 pela Intel. Desenvolvido por Federico Faggin, Ted Hoff e Mazor Stanley. Foi um processador de 4 bits e 16 pinos que operava em 740 KHz. Tinha 2.300 transístores em uma placa de apenas 10 mícrons. Se destacava mesmo por ser fabricado a partir de uma única peça de silício, algo inédito até então. Intel 4004 Primeiro Transistor 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 11
A HISTÓRIA DOS PROCESSADORES Intel 386: Terceira Geração de Processadores. Criado em 1985. Primeiro processador com capacidade de executar mais de uma aplicação ao mesmo tempo e também o primeiro de 32 bits. Em 1989 surgiu o Intel 486. Possui mais um processador matemático integrado. Em 1993 surgiu o famoso Intel Pentium. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 12
A HISTÓRIA DOS PROCESSADORES Intel Celeron: criado em 1998. É um chip mais econômico que consegue dar conta das tarefas do dia-a-dia. A partir do Intel Celeron, foi possível criar novas linhas de computadores e notebooks mais acessíveis. Fabricado com a tecnologia de 32 nanômetros. Em 2005 foi lançado o primeiro processador que continha dois núcleos: Pentium Extreme Edition 840. O primeiro Intel Celeron 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 13
INTEL I3, I5 E I7 É a linha mais famosa de processadores da Intel. Criado em 2010 e baseado em gerações. Como descobrir o tipo do processador que você tem? Memória Cache: i3: 3 a 4MB, i5: 6MB e i7: 8MB. Outros detalhes: Turbo Boost, Hyper-Threading, CPU + GPU integrada. Qual devo comprar? 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 14
PROCESSADORES 32 X 64 BITS Até 2003, apenas processadores 32-bits eram compatíveis com o Windows. Para processadores, os termos 32-bits e 64-bits referem-se ao tamanho de seu registro. Processadores de 32-bits conseguem guardar um total de 2 32 ou 24.294.967.295 endereços diferentes. Processadores de 32 bits só conseguem aproveitar, no máximo, 4GB de RAM. Se o seu processador é 64-bits, é melhor instalar um sistema operacional 64-bits. Um processador 64-bits suporta sistemas operacionais 32-bits (embora não funcione em plena capacidade), mas processadores 32-bits não suportam sistemas operacionais 64-bits. Aplicativos 64-bits só funcionarão se o processador e o sistema operacional forem 64-bits também. Não há problema em instalar aplicativos 32-bits em sistemas operacionais e processadores 64-bits. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 15
UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO O computador executa seu principal trabalho em uma parte da máquina que não podemos ver: um centro de controle que converte entrada de dados em saída de informação. Esse centro de controle, denominado unidade central de processamento (CPU), é um conjunto altamente amplo e complexo de circuitos eletrônicos que executam instruções armazenadas de um programa. Todos os computadores, de pequeno e grande porte, devem ter pelo menos uma CPU. A CPU consiste em duas partes: a unidade de controle e a unidade lógica e aritmética. A CPU interage estreitamente com o armazenamento primário ou memória. A memória retém dados apenas por algum tempo, enquanto o programa estiver trabalhando com ela. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 16
UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO A unidade central de processamento As duas partes da CPU são a unidade de controle e a unidade lógica e aritmética. A memória retém temporariamente dados e instruções, enquanto o programa do qual fazem parte está em execução. A CPU interage estreitamente com a memória, recorrendo a ela tanto para obter instruções como dados. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 17
A UNIDADE DE CONTROLE A unidade de controle contém circuitos que usam sinais elétricos para coordenar o computador inteiro para realizar ou executar instruções armazenadas de um programa. Como um maestro de orquestra, a unidade de controle não executa instruções de programa; ao contrário, ela comanda outras partes do sistema para isso. A unidade de controle deve comunicar-se tanto com a unidade lógica e aritmética quanto com a memória. A Unidade de Controle (UC), em inglês: control unit (CU), é responsável por gerar todos os sinais que controlam as operações no exterior do CPU, e ainda por fornecer todas as instruções para o correto funcionamento interno do CPU. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 18
A UNIDADE LÓGICA E ARITMÉTICA A unidade lógica e aritmética (ULA), ou do inglês arithmetic/logic unit ALU, contém os circuitos eletrônicos que executam operações lógicas e aritméticas. A ALU realiza quatro tipos de operações ou cálculos matemáticos: adição, subtração, multiplicação e divisão. Ela também executa operações lógicas ou comparações. As operações lógicas podem testar três condições: condição de igualdade, condição menor que e condição maior que. Os símbolos que os programadores usam para informar ao computador que tipo de comparação executar são chamados de operadores relacionais. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 19
REGISTRADORES: ÁREAS DE ARMAZENAMENTO TEMP. Registradores são áreas de armazenamento temporário de alta velocidade que servem a propósitos especiais e destinam-se a instruções ou dados. Eles não fazem parte da memória; eles ficam dentro da própria CPU. Os registradores são coordenados pela unidade de controle de modo que aceitem, guardem e transfiram instruções ou dados e façam comparações aritméticas ou lógicas em alta velocidade. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 20
CACHE Cache (pronuncia-se késh ) é uma área de armazenamento temporário projetada para acelerar a transferência de dados dentro do computador. A memória cache, um tipo de memória muito rápido, é um bloco relativamente pequeno de memória desenvolvido com o propósito específico de acelerar a transferência de dados e instruções do software. Cache interna, incorporada ao processador, nível 1 (L1), mais rápida. Cache externa, incorporada ao processador, nível 2 (L2), mais barata e mais lenta. Chip externo, fora do processador, nível 3 (L3). 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 21
SOFTWARES o CPU-Z: Obtenha dados e características sobre seu processador http://www.techtudo.com.br/tudo-sobre/cpu-z.html o AIDA64 http://www.aida64.com/downloads o PCMARK https://www.futuremark.com/benchmarks/pcmark 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 22
PÁGINAS NA INTERNET o A história dos processadores http://www.tecmundo.com.br/historia/2157-a-historia-dos-processadores.htm o Conheça os tipos de processadores existentes e saiba como instalar no PC http://www.techtudo.com.br/dicas-e-tutoriais/noticia/2013/12/conheca-os-tipos-de-processadoresexistentes-e-saiba-como-instalar-no-pc.html o Processadores - O dicionário de A a Z http://www.tecmundo.com.br/processadores/12583-processadores-o-dicionario-de-a-a-z.htm o Litografia: como é feito um processador [infográfico] http://www.tecmundo.com.br/processadores/59510-litografia-feito-processador-infografico.htm o Sites de benchmarking https://www.cpubenchmark.net/common_cpus.html e https://novabench.com/parts/cpu 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 23
VÍDEOS NA INTERNET o A História dos Processadores Parte 1 http://olhardigital.uol.com.br/video/historia-dos-processadores/4370 o A História dos Processadores Parte 2 http://olhardigital.uol.com.br/video/a-historia-dos-processadores-pentium-parte-ii/28779 o Conheça seu micro: processador https://olhardigital.uol.com.br/video/conheca-seu-micro-processador/28309 o Você sabe o que é Overclock? Nós contamos pra você https://olhardigital.uol.com.br/video/voce-sabe-o-que-e-overclock-nos-contamos-pra-voce/5796 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 24
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAPRON, H. L.; JOHNSON, J. A. Introdução à Informática. 8. ed. São Paulo: Prentice Hall Brasil, 2004. 368 p. VELLOSO, F. Informática: conceitos básicos. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014. 392 p. 11/04/2017 IFPR QUEDAS DO IGUAÇU FUNDAMENTOS DA INFORMÁTICA - DANILO GIACOBO 25