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

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Todo computador tem um processador, seja um pequeno processador de eficiência ou uma grande potência de desempenho, ou não seria capaz de funcionar. Obviamente, o processador, também chamado de CPU ou Unidade Central de Processamento, é uma parte importante de um sistema em funcionamento, mas não é o único.

Os processadores de hoje são quase todos com pelo menos núcleo duplo, o que significa que o próprio processador inteiro contém dois núcleos separados com os quais pode processar informações. Mas o que são núcleos de processador e o que exatamente eles fazem?

O que são núcleos?

Um núcleo de processador é uma unidade de processamento que lê instruções para executar ações específicas. As instruções são encadeadas, de modo que, quando executadas em tempo real, compõem a sua experiência com o computador. Literalmente, tudo o que você faz no seu computador deve 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 o seu processador. Coisas como desenhar o ambiente da área de trabalho, as janelas e os gráficos dos jogos são o trabalho da sua placa gráfica - o que contém centenas de processadores para trabalhar rapidamente com dados simultaneamente - mas, até certo ponto, eles ainda exigem o seu processador também.

Como eles trabalham

Os designs dos processadores são extremamente complexos e variam amplamente entre empresas e até modelos. Suas arquiteturas - atualmente "Ivy Bridge" para Intel e "Piledriver" para AMD - estão sendo aprimorados constantemente para oferecer o máximo desempenho possível, com menor espaço e consumo de energia. Mas, apesar de todas as diferenças de arquitetura, os processadores passam por quatro etapas principais sempre que processam instruções: buscar, decodificar, executar e gravar.

Buscar

A etapa de busca é o que você espera que seja. Aqui, o núcleo do processador recupera instruções que o aguardam, geralmente de algum tipo de memória. Isso pode incluir RAM, mas nos núcleos modernos do processador, as instruções geralmente já estão aguardando o núcleo dentro do cache do processador. O processador possui uma área chamada contador de programa, que atua essencialmente como marcador, permitindo que o processador saiba onde a última instrução terminou e a próxima começa.

Decodificar

Depois de buscar a instrução imediata, ela a decodifica. As instruções geralmente envolvem várias áreas do núcleo do processador - como aritmética - e o núcleo do processador precisa descobrir isso. Cada parte possui algo chamado código de operação, que informa ao núcleo do processador o que deve ser feito com as informações a seguir. Depois que o núcleo do processador descobrir tudo isso, as diferentes áreas do próprio núcleo poderão começar a funcionar.

Executar

A etapa de execução é onde o processador sabe o que precisa fazer e, na verdade, segue adiante e o faz. O que exatamente acontece aqui varia muito, 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 conectar-se a diferentes entradas e saídas para processar números e obter o resultado desejado. Os circuitos dentro da ULA fazem toda a mágica, e é bastante complexo para 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. A saída exata da saída depende das necessidades do aplicativo em execução, mas geralmente permanece nos registros do processador para acesso rápido, conforme as instruções a seguir. A partir daí, ele será resolvido até que partes dessa saída precisem ser processadas mais uma vez, o que pode significar que ela entra na RAM.

É apenas um ciclo

Todo esse processo é chamado de ciclo de instruções. Esses ciclos de instruções acontecem ridiculamente rápido, especialmente agora que temos processadores poderosos com altas frequências. Além disso, toda a nossa CPU, com seus múltiplos núcleos, faz isso em todos os núcleos, para que os dados possam ser processados aproximadamente tantas vezes mais rápido quanto a CPU possui núcleos do que se estivesse preso com apenas um núcleo de desempenho. As CPUs também têm 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 para que processadores - na realidade, eles são muito mais complexos e fazem muito mais do que imaginamos. A tendência atual é que os fabricantes de processadores estejam tentando tornar seus chips o mais eficientes possível, e isso inclui encolher os transistores. Ivy Bridge O que você precisa saber sobre o Ivy Bridge da Intel [MakeUseOf Explain]A Intel acaba de lançar seu novo processador atualizado, de codinome Ivy Bridge, para desktops e laptops. Você encontrará esses novos produtos listados como a série 3000 e poderá comprar pelo menos alguns deles ... consulte Mais informação Os transistores têm apenas 22 nm e ainda falta um pouco antes que os pesquisadores encontrem um limite físico. Imagine todo esse processamento ocorrendo em um espaço tão pequeno. Veremos como os processadores melhoram quando chegamos tão longe.

Para onde você acha que os processadores serão os próximos? 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