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Conceito de Processador (informática)

O processador é um complexo de circuitos existente nos sistemas informáticos que configura a unidade central de processamento ou CPU. Tipicamente, um processador ou microprocessador faz parte de qualquer computador ou de equipamentos eletrônicos digitais e é a unidade que serve como "motor" de todos os processos informáticos desde os mais simples até os mais complexos.

O processador é reconhecido em um computador como dispositivo de hardware que apresenta diversas qualidades e tipos, e por outro lado, o conceito lógico em termos de unidade central de processamento ou CPU é entendido como "cérebro" do sistema.

O processador de hardware costuma ser uma placa de silício de diferente tipo integrado por inúmeros transistores em conexão entre si. Um microprocessador típico é composto de registros, unidades de controle, unidade aritmético-lógica e outras.

O funcionamento de um processador é realizado através de diferentes passos que combinam instruções armazenadas em código binário. Primeiro, o sistema lê as instruções da memória, em seguida, envia para o decodificador, que determina do que se trata e quais são os passos a seguir. Posteriormente, a instrução é executada e os resultados são armazenados na memória ou nos registros.

Existem diferentes tipos de processador, cada um deles com características e capacidades diversas de acordo com as necessidades e interesses do usuário. Os processadores são uma das unidades de um sistema informático mais atendido pelas empresas desenvolvidas de software e hardware, pois de sua velocidade, eficiência e rendimento depende o correto funcionamento de todo o equipamento.

Entre as marcas que desenvolvem processadores estão: Intel, AMD, Cyrix, Motorola e outras. A Intel é talvez, a mais reconhecida mundialmente; seus desenvolvimentos fazem parte de equipamentos de todo mundo, tanto de pequena envergadura como grandes sistemas informáticos. Seu slogan "Intel Inside" é muito popular, pois está presente em qualquer sistema que disponha deste tipo de processadores e para muitos é garantia de qualidade.

Autor. Editorial QueConceito. Sao Paulo.
Disponível em: https://queconceito.com.br/processador-informatica . Acesso em: 26/02/2022.

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Muitas vezes quando computadores estão lentos ou com algum problema é comum colocar a culpa no processador. De fato, algumas vezes o componente é realmente culpado por um mau funcionamento, mas a questão é que um grande número de pessoas não sabem o que é um processador e tampouco como eles funcionam. Isso é o que vai ser visto neste artigo.

O que é um processador

Vamos começar pelo básico, o processador é a unidade central de processamento de um computador (CPU), ele funciona como o cérebro do computador, pois interage e faz as conexões necessárias entre todos os programas instalados. Neste processo, ele também interpreta as informações enviadas pelos programas, realiza diversas operações, inclusive gerando a interface que nós interagimos quando usamos um computador.

Os processadores são colocados na Placa-Mãe de um computador, através de soquetes e sua estrutura é composta por bilhões de transistores.

Núcleos

Em tempos mais antigos, processadores contavam apenas com um núcleo, contudo, atualmente um processador pode ter vários núcleos para conseguir trabalhar melhor com uma grande variedade de informações recebidas simultaneamente. Por essa razão vemos nomenclaturas como “Dual-Core” (2 núcleos), Quad-core (4 núcleos), podendo chegar em até 32 núcleos nos computadores de alta performance.

Dessa forma, um computador consegue executar várias tarefas de uma vez, por isso você consegue abrir um texto em programa, enquanto escuta música em outro e navega na internet. Isso para não citar as tarefas menores que são executadas e nós não vemos.

O conceito do processador pode ser aplicado também nos video games modernos, que processam não apenas os games que você está jogando, mas também as interfaces de menus dos consoles, aplicativos de streaming e outros recursos disponíveis. O mesmo pode ser dito sobre processadores de nossos smartphones que nos permitem realizar diversas tarefas ao mesmo tempo.

Velocidades de clock

Essa é outra dúvida comum, afinal quando vemos um processador, uma das informações que chegam em sequência é a velocidade de clock.

Velocidade de clock é um dos fatores que definem a velocidade com que um processador consegue lidar com informações. Essa velocidade é medida em GigaHertz (GHz). Processadores mais antigos tinham sua velocidade medida em MegaHertz (MHz). Uma máquina que conta com uma velocidade de clock de 3,2 GHz, pode executar 3,2 bilhões de ciclos de operações por segundo.

Embora a velocidade de clock seja importante, não é difícil que uma máquina mais antiga, com velocidade de clock mais alta, seja mais lenta do que outra máquina mais nova com velocidade de clock menor. Isso acontece porque a estrutura de processadores mais modernos geralmente são feitas para otimizar o desempenho.

Para quem tem conhecimento técnico é possível aumentar a velocidade de clock para ganhar mais desempenho, usando uma operação chamada “overclocking”, fazendo com que o processador trabalhe em uma velocidade acima do padrão. Apesar de ser um recurso tentador é preciso ter conhecimento para fazer o procedimento e não causar danos ao seu equipamento.

O processador é um dos componentes mais importantes de um computador, porém, o bom desempenho de uma máquina depende do conjunto completo com a placa de vídeo, memória RAM e demais componentes.

Problemas comuns

De forma geral processadores costumam ter boa durabilidade, porém fatores como aterramento utilizado, qualidade no fluxo de energia fornecida e refrigeração podem fazer uma grande diferença em sua vida útil.

Travamentos são um dos sintomas comuns de um processador com problemas. Isso pode acontecer por superaquecimento. Algumas vezes o problema pode ser resolvido com uma troca de pasta térmica, mas lembre-se que se você não tem o conhecimento necessário é recomendável procurar um especialista.

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Versão para o mercado de PCs do processador do PS4 terá menos desempenho (Foto: Divulgação) (Foto: Versão para o mercado de PCs do processador do PS4 terá menos

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Um processador é uma espécie de microchip especializado. A sua função é acelerar, endereçar, resolver ou preparar dados, dependendo da aplicação.

Um processador é uma espécie de microchip especializado. A sua função é acelerar, endereçar, resolver ou preparar dados, dependendo da aplicação. Basicamente, um processador é uma poderosa máquina de calcular: Ela recebe um determinado volume de dados, orientados em padrão binário 0 e 1 e tem a função de responder a esse volume, processando a informação com base em instruções armazenadas em sua memória interna.

O que é ULA?

ULA é a sigla para Unidade Lógica Aritmética. Trata-se do circuito que se encarrega de realizar as operações matemáticas requisitadas por um determinado programa.

Processadores atuais possuem outra unidade para cálculos, conhecida como Unidade de Ponto Flutuante. Essa, por sua vez, serve para trabalhar com números enormes, de 64, 128 bits, por exemplo.

Unidade de Controle

O termo “cérebro eletrônico” está longe de classificar e resumir o funcionamento de um processador. No entanto, a Unidade de Controle é o que há de mais próximo a um cérebro dentro do processador. Esse controlador define o regime de funcionamento e da ordem às diversas tarefas do processador.

Entenda o Cache

Entenda como o espaço onde as instruções podem ser armazenadas dentro do processador funciona: Dado o volume de trabalho que a CPU enfrenta, neste espaço são alocadas informações constantemente requisitadas.

Isso é feito como forma de ganhar tempo: armazenadas no processador, esses dados estão rapidamente acessíveis e não é necessário executar uma varredura em disco ou na RAM para buscar as informações.

Registradores

Os registradores são a memória do processador. Você já entendeu que este microchip altamente especializado recebe dados e os processa, num regime de entrada e saída de informação que faz com que o computador, o tablet, o videogame, o GPS, a TV, enfim, todo equipamento eletrônico funcione.

Para "saber" o que fazer com os dados, contudo, o processador precisa de instruções. É isso que está armazenado neste tipo de memória chamada de Registrador: diversas regras que orientam a ULA a calcular e dar sentido aos dados que recebe.

Memory Management Unit (MMU)

O Memory Management Unit (MMU) é o responsável pela coordenação do funcionamento da memória. O processador só pode ser rápido se a memória RAM acompanhar. O MMU é o recurso que transforma as instruções lógicas (virtuais) em endereços físicos nos bancos de memória.

O processador varre a memória atrás de dados e instruções e o MMU é o recurso que anota onde cada informação do sistema está hospedada na memória. É ele que diz onde o processador deve procurar.

Importância do Clock

Ter mais ou menos Hertz significa o quanto o processador troca dados com o sistema. O processador que oferece 2.0 GHz pode realizar 2 bilhões de ciclos por segundo.

O circuito clock, que mede os ciclos e orienta o ritmo do fluxo de troca de informações no processador, é um dos principais critérios para estabelecer a velocidade do processador. Vale ressaltar, no entanto, que outros pontos entram nesta conta, como interface de memória, quantidade de cache, arquitetura, entre outros.

Aplicações

Existem vários tipos de processadores e cada tipo de aplicação requer um determinado tipo de processador. É o caso dos nossos computadores, que usam os x86.

Dispositivos compactos e com menos tipos de aplicações usam diferentes tipos de processadores. O celular, independente do nível de sofisticação, usa um processador SoC (sigla para System on a Chip: sistema em um chip). Isso significa que o processador em questão agrega diversos outros recursos, como chip de rádio, conectividade, processador gráfico e outros.

Basicamente, qualquer chip que controle algum hardware é um processador. Ele recebe dados, endereça-os e os devolve processados. Uma placa de rede, um adptador Bluetooth e mesmo um pen drive possuem controladores.

GPUs e paralelismo

Isso explica porque os mais recentes supercomputadores são construídos adotando clusters de GPUs.

Embora não sejam páreo no processamento lógico das CPUs, os processadores gráficos são ideais para um grande volume de dados.

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Este acelerador analógico pode resolver problemas difíceis de engenharia e ciências, conhecidos como equações diferenciais parciais, em frações de segundo.[Ima

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Processador analógico de luz

Várias demonstrações já comprovaram que processadores analógicos podem ter muitas vantagens em relação aos computadores digitais.

Processadores analógicos fotônicos, então - processadores analógicos baseados em luz, em vez de eletricidade - oferecem oportunidades únicas para lidar com tarefas computacionais complexas com desempenho sem precedentes em termos de dissipação de energia e velocidade, superando as limitações atuais das arquiteturas de computação digitais, baseadas em fluxos de elétrons.

Uma equipe de engenheiros da Universidade George Washington, nos EUA, acaba de apresentar um novo processador analógico nanofotônico - não mais uma demonstração em grandes mesas de laser, mas na forma de um chip com componentes em nanoescala.

O processador é otimizado para resolver algumas das tarefas mais intensivas em computação, usadas nos mais diversos campos da engenharia e da ciência: A busca de soluções para equações diferenciais parciais.

Materiais artificiais

O processador analógico foi construído como metamateriais, neste caso uma classe desses materiais artificiais com permissividade dielétrica muito baixa, o que faz com que eles interajam com a radiação eletromagnética, incluindo a luz, de maneira que nenhum material natural consegue - essa classe é conhecida como materiais épsilon-quase-zero, onde a letra grega épsilon representa a permissividade.

"Aqui, exploramos, por meio de simulação numérica, uma plataforma nanofotônica baseada em materiais épsilon-quase-zero capazes de resolver no domínio analógico equações diferenciais parciais (EDP). O alongamento do comprimento de onda em mídia de índice zero permite interações altamente não locais dentro da placa com base na condução do deslocamento elétrico, que pode ser monitorado para extrair a solução de uma ampla classe de problemas de EDP," escreveu a equipe.

Esses metamateriais estão na base de quase todas as tentativas para trocar a eletricidade pela luz nos chips, com demonstrações interessantes, desde resolver equações instantaneamente até criar matéria digital.

Processador fotônico integrado

A grande vantagem da nova demonstração é que este processador nanofotônico pode ser integrado em escala de chip, processando entradas arbitrárias na velocidade da luz.

Na verdade, este trabalho representa a transposição do processador de luz ultrarrápido, criado pela equipe no início deste ano, para a plataforma usada pela microeletrônica, tirando-o das mesas de luz do laboratório para integrá-lo em um chip.

"Explorando o controle da técnica de deposição obtido experimentalmente através dos parâmetros do processo, usados em nossas simulações, demonstramos a possibilidade de implementar o processador nano-óptico proposto usando óxido de índio-estanho compatível com CMOS, cujas propriedades ópticas podem ser ajustadas por injeção de portadoras para obter programabilidade em altas velocidades e baixos requisitos de energia," disse a equipe.

Bibliografia:

Artigo: Approximate analog computing with metatronic circuits
Autores: Mario Miscuglio, Yaliang Gui, Xiaoxuan Ma, Zhizhen Ma, Shuai Sun, Tarek El Ghazawi, Tatsuo Itoh, Andrea Alù, Volker J. Sorger
Revista: Communications Physics
Vol.: 4, Article number: 196
DOI: 10.1038/s42005-021-00683-4

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Processador de DNA finalmente em um chip programável

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Só nesse ano, segundo o site Worldometers, já estão em circulação mais de 230 milhões de computadores pelo mundo. A popularidade dessas máquinas é inegável, mas você sabe quais são as partes principais de um computador?

Conhecimento sobre computador e seu funcionamento pode trazer vantagens incríveis. Por exemplo, ser capaz de fazer manutenções e melhorar -muito- o desempenho de sua máquina! Suas partes mais conhecidas são monitor (tela), gabinete, mouse e teclado, além dos outros componentes que você pode usar, como microfones e caixas de som. Mas é no gabinete, a estrutura de plástico ou metal, que fica o “cérebro”, as partes principais do computador. Além do processador que já foi mencionado neste documento, demais componentes são partes principais:

HD

Também chamado de disco rígido, ele tem a ú função de armazenar arquivos, programas, sistema operacional e tudo que for necessário para o computador.  O HD é uma memória não volátil, o que significa que os dados guardados por ela ainda estarão lá quando você desligar sua máquina!

O nome “disco rígido” é dado por ter um ou mais discos firmes, feitos de alumínio ou vidro, em que ficam todas as informações guardadas. O HD possui um braço mecânico de alumínio, que se move por impulsos magnéticos e assim, escreve linhas de informações em camadas magnéticas aplicadas ao disco, chamadas platters.

O HD também influencia no desempenho da máquina, pois mantêm informações que são necessárias para o funcionamento dela ou da CPU.Para medir o desempenho do disco rígido, existem dois cálculos: o da taxa de transferência de dados (quanta informação por segundo o HD pode entregar ao processador) e o de tempo de busca (quanto tempo o HD leva para entregar uma informação desde o pedido dela).

Fora isso, no mercado existem os HDs externos e SSDs, sendo o primeiro uma mistura entre o HD do computador e pen drives (você pode levar onde quiser e possuem bem mais espaço de armazenamento que um pen drive) e o segundo uma versão mais atual de HD, com uma estrutura diferente e mais vantagens, mas também mais caro.

Placa de vídeo

Placa de vídeo, ou “Video Board” em inglês, é o que permite que o computador mande informações gráficas para o monitor, ou seja, é graças a essa placa que podemos ver as imagens, jogos, programas, vídeos e tudo mais que abrimos pelo computador. Assim como os processadores, é preciso achar um modelo dentre os vários existentes para melhor atender as necessidades do comprador.

Existem placas muito potentes no mercado, para jogos pesados e edições de vídeo por exemplo, assim como mais simples, para tarefas rotineiras. Elas tem  formato retangular e possuem uma memória própria, que determina a quantidade de elementos gráficos que aparecerão na tela.

Assim como os computadores, os celulares, laptops e tablets possuem placas de vídeo, com a grande diferença de tamanho e, na sua grande maioria, elas não serem substituíveis.

Placa mãe

A placa mãe, em inglês “Motherboard”, é um componente que liga todas as outras peças, permitindo que elas se comuniquem. É nessa placa que os componentes anteriores estão. A placa possui várias portas e espaços para diversos tipos deles, o que possibilita  a transmissão entre o HD e o processador.

Os celulares, tablets e outros pequenos dispositivos possuem placa mãe, mas elas são comumente chamadas de placas lógicas. Ao contrários das placas nos computadores, os componentes delas são soldadas diretamente na placa, o que significa que não tem espaços para melhorias como nos computadores.

Cooler

Também conhecido como refrigerador, os coolers são responsáveis por resfriar os componentes da máquina. E isso é extremamente importante, já que eles geram calor e quanto maior essa carga de trabalho, maiores as chances deles danificarem sem um resfriamento adequado.

No mercado, existem vários tipos de coolers, como os mais básicos que resfriam à base de ar e os “water coolers” que são à base de água. Entre esses dois, os coolers à base d’água são mais eficazes e complexos, portanto, mais caros.

As máquinas costumam conter pelo menos dois coolers, onde um serve para resfriar o processador e outro para remover o calor da fonte de alimentação. Outras ainda contam com diversos deles! Então, não esqueça que quanto mais poder a sua máquina tem, maior o calor que ela gerará!

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Para que serve memória RAM? Entenda função do componente no PC

A memória RAM é um dos componentes de hardware mais importante em um computador. Ela trabalha junto do processador para transportar os dados e informações dos programas instalados no PC. Para entender melhor como a RAM funciona, nós vamos explicar primeiro o que é memória RAM e então para que serve memória RAM.

A RAM trabalha com a memória de curto prazo, ou seja, ela consegue escrever e reescrever rapidamente dados para o uso rápido. Quando você abre um jogo ou uma página em seu navegador, é a memória RAM que está trabalhando.

A memória é armazenada a curto prazo. Também chama de “volátil”, a informação fica guardada somente enquanto o computador está ligado. Toda vez que o PC é desligado, essa memória é apagada. Por isso é que existe um componente que armazena a longo prazo (HD e SSD) e outro de curto prazo (RAM) para o que precisa de velocidade. A memória RAM é a ponte que possibilita que o processador faça a leitura do que está armazenado no disco rígido.

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O processador de segurança, pioneiro no Xbox e no Azure Sphere, projetado para armazenar dados confidenciais

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Microsoft Pluton: processador de segurança chegará ao mercado para trazer mais segurança aos usuários. Entenda

Em 2022, uma das pautas mais importantes a serem discutidas é a segurança. Isso porque, a questão vira cada vez mais importante à medida que as empresas continuam a evoluir e definir suas estratégias de transformação digital e o que o trabalho híbrido significa para suas organizações e seus funcionários.

Pensando nisso, a Microsoft anunciou que alcançou avanços importantes com o lançamento de PCs de núcleo protegido , Windows 11 e o processador de segurança Microsoft Pluton.

O Microsoft Pluton é um processador de segurança, pioneiro no Xbox e no Azure Sphere, projetado para armazenar dados confidenciais, como chaves de criptografia, com segurança dentro do hardware Pluton, que é integrado à matriz da CPU de um dispositivo e, portanto, é mais difícil para os invasores acessem , mesmo que tenham a posse física de um dispositivo. Esse design ajuda a garantir que as técnicas de ataque emergentes não possam acessar o material principal.

Primeiros PCs com Microsoft Pluton

Os primeiros notebooks equipados com Windows 11 e o chip de segurança Microsoft Pluton foram apresentados na Consumer Electronic Show 2022 (CES) nesta terça-feira (4). Trata-se dos modelos ThinkPad Z13 e ThinkPad Z16 fabricados pela Lenovo e equipados com processadores AMD Ryzen 6000.

Dessa forma, a ferramenta traz diferentes possibilidades de proteção para os dispositivos. Nos novos notebooks da marca chinesa, por exemplo, o chip terá a função de proteger as credenciais biométricas cadastradas por meio do Windows Hello, criando uma barreira extra de segurança.

De acordo com a Microsoft, o novo processador também facilita a correção de vulnerabilidades de segurança e outros tipos de brechas por meio de atualizações de software, devido à sua integração com o update do Windows. Dessa forma, a companhia afirma ainda que este é “apenas o início da jornada”, deixando em aberto outras possibilidades de uso para o Pluton.

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O que é fonte de alimentação?

Todo componente eletrônico precisa de uma certa quantidade de energia para poder funcionar. E isso inclui as peças do computador.

A fonte de alimentação é um componente fundamental para a máquina. É nela que irá ocorrer o processo de transformação de energia para que todo o sistema funcione sem problemas.

Com diversos modelos no mercado, é importante que o consumidor fique atento a suas necessidades e escolha o modelo correto para seu uso.

Qual a função da fonte de alimentação?

As fontes de alimentação possuem função principal de transformar a corrente elétrica da rede, que chega em uma voltagem alta, para uma voltagem menor, que é a indicada para o hardware do computador.

Geralmente a rede elétrica possui a voltagem em 110V ou 220V. A maioria dos componentes, quando falamos de PC, trabalham na voltagem de 12V. E a fonte faz essa transformação, tornando a energia compatível com o funcionamento do computador.

Além disso, a fonte também garante a estabilidade da voltagem. A rede elétrica pode sofrer variações, o que pode ser prejudicial se ligada diretamente aos componentes. A fonte mantém a voltagem correta.

Outra função das fontes de alimentação é isolar o circuito interno do PC da rede de energia elétrica.

Em caso de apagões ou instabilidades na corrente elétrica, qualquer dano é suportado pela fonte, o que protege os componentes do PC, como placas de vídeo, memórias RAM, processadores e placa-mãe, que são mais sensíveis e caros, se compararmos a uma fonte.