O que é um núcleo de processador? [MakeUseOf explica]

Propaganda

Todo computador tem um processador, seja ele um pequeno processador de eficiência ou uma grande potência de desempenho, ou então não seria capaz de funcionar. É claro que o processador, também chamado de CPU ou Unidade Central de Processamento, é uma parte importante de um sistema funcional, mas não é o único.

Os processadores de hoje são quase todos de pelo menos dual-core, o que significa que todo o processador contém dois núcleos separados com os quais ele pode processar informações. Mas o que são núcleos de processador e o que exatamente eles fazem?

Quais são os núcleos?

Um núcleo do processador é uma unidade de processamento que lê instruções para realizar ações específicas. As instruções são encadeadas de modo que, quando executadas em tempo real, elas compõem a sua experiência no computador. Literalmente tudo o que você faz no seu computador precisa ser processado pelo seu processador. Sempre que você abre uma pasta, isso requer seu processador. Quando você digita em um documento do Word, isso também requer seu processador. Coisas como desenhar o ambiente da área de trabalho, as janelas e os gráficos do jogo são o trabalho da sua placa gráfica - que contém centenas de processadores para trabalhar rapidamente nos dados simultaneamente - mas, até certo ponto, eles também precisam do processador.

Como eles trabalham

Os projetos de processadores são extremamente complexos e variam muito entre empresas e até modelos. Suas arquiteturas - atualmente “Ivy Bridge” para a Intel e “Piledriver” para a AMD - estão sendo constantemente aprimoradas para oferecer a maior quantidade de desempenho com o mínimo de espaço e consumo de energia. Mas, apesar de todas as diferenças de arquitetura, os processadores passam por quatro etapas principais sempre que processam instruções: busca, decodificação, execução e write-back.

Buscar

A etapa de busca é o que você espera que seja. Aqui, o núcleo do processador recupera as instruções que estão esperando por ele, geralmente de algum tipo de memória. Isso pode incluir RAM, mas em núcleos de processadores modernos, as instruções geralmente já estão aguardando o núcleo dentro do cache do processador. O processador tem uma área chamada contador de programa, que essencialmente funciona como um marcador, informando ao processador onde a última instrução terminou e a próxima começa.

Decodificar

Uma vez obtida a instrução imediata, ela decodifica. As instruções geralmente envolvem várias áreas do núcleo do processador - como aritmética - e o núcleo do processador precisa descobrir isso. Cada parte tem algo chamado opcode que informa ao núcleo do processador o que deve ser feito com as informações que o seguem. Uma vez que o núcleo do processador tenha entendido tudo isso, as diferentes áreas do próprio núcleo podem funcionar.

Executar

A etapa de execução é quando o processador sabe o que precisa fazer e, na verdade, vai em frente e o faz. O que exatamente acontece aqui varia bastante dependendo de quais áreas do núcleo do processador estão sendo usadas e de quais informações são inseridas. Como exemplo, o processador pode fazer aritmética dentro da ALU, ou Unidade Lógica Aritmética. Esta unidade pode se conectar a diferentes entradas e saídas para processar números e obter o resultado desejado. O circuito dentro da ULA faz toda a magia, e é bastante complexo de explicar, então deixarei isso para sua própria pesquisa se você estiver interessado.

Escreva de volta

A etapa final, chamada writeback, coloca o resultado do que foi trabalhado de volta na memória. Onde exatamente a saída vai depende das necessidades do aplicativo em execução, mas geralmente fica nos registros do processador para acesso rápido, pois as instruções a seguir geralmente o utilizam. A partir daí, ele será atendido até que partes dessa saída precisem ser processadas novamente, o que pode significar que ele vai para a RAM.

É apenas um ciclo

Todo este processo é chamado de ciclo de instrução. Esses ciclos de instrução são ridiculamente rápidos, especialmente agora que temos processadores poderosos com altas freqüências. Além disso, toda a nossa CPU com seus múltiplos núcleos faz isso em cada núcleo, de modo que os dados podem ser processados ​​mais ou menos quantas vezes mais rápido que o seu processador tem núcleos do que se estivesse preso a apenas um núcleo de desempenho similar. As CPUs também possuem conjuntos de instruções otimizados conectados ao circuito, o que pode acelerar as instruções familiares enviadas a eles. Um exemplo popular é o SSE.

Conclusão

Não se esqueça de que esta é uma descrição muito simples de quais processadores - na realidade eles são muito mais complexos e fazem muito mais do que imaginamos. A tendência atual é que os fabricantes de processadores estão tentando tornar seus chips o mais eficientes possível, e isso inclui encolher os transistores. O que você precisa saber sobre o Ivy Bridge da Intel [MakeUseOf explica] O que você precisa saber sobre o Ivy Bridge da Intel [A MakeUseOf explica] A Intel acaba de lançar seu novo processador atualizado, chamado Ivy Bridge, para desktops e laptops. Você encontrará estes novos produtos listados como a série 3000 e você pode comprar pelo menos alguns deles ... Os transistores da Read More são meros 22nm, e ainda há um pouco para ir antes que os pesquisadores encontrem um limite físico. Imagine todo esse processamento ocorrendo em um espaço tão pequeno. Vamos ver como os processadores melhoram quando chegamos tão longe.

Onde você acha que os processadores irão a seguir? Quando você espera ver processadores quânticos, especialmente em mercados pessoais? Deixe-nos saber nos comentários!

Créditos da Imagem: Olivander, Bernat Gallemí, Dominik Bartsch, Ioan Sameli, Administração Nacional de Segurança Nuclear