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A Unidade lógica e aritmética (ULA) ou em inglês Arithmetic Logic Unit (ALU) é a unidade central do processador (Central Processing Unit, ou simplesmente CPU), que realmente executa as operações aritméticas e lógicas referenciadas pelos opcodes.

É, na verdade, uma "grande calculadora eletrônica" do tipo desenvolvido durante a II Guerra Mundial, e sua tecnologia já estava disponível quando os primeiros computadores modernos foram construídos.

O matemático John von Neumann propôs o conceito de ULA em 1945, quando escreveu um relatório sobre os fundamentos para um novo computador chamado EDVAC.

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Unidade de controle

A unidade de controle ou controlo, em inglês control unit, é a responsável por gerar todos os sinais que controlam as operações no exterior da CPU, e ainda por dar todas as instruções para o correto funcionamento interno da CPU.

A unidade de controle executa três ações básicas intrínsecas e pré-programadas pelo próprio fabricante do processador, são elas: busca (fetch), decodificação e execução.

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Os computadores têm na CPU o seu principal componente, pois ele organiza as informações na memória principal, permite as condições necessárias para o processamento dos dados e seu retorno e, também, é responsável por controlar todos os demais componentes, a placa-mãe do computador, os dispositivos que nela estiverem conectados, independente se exercem funções de entrada ou saída de dados .

A UCP tem duas funções essenciais: controle e processamento.

Na função de processamento dos dados é realizada a manipulação de dados em uma determinada sequência cujas instruções (uma instrução é uma tarefa a ser processada pelo UCP) estão na memória.

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O que são Registradores?

O registrador ou registo de uma CPU é a memória dentro da própria CPU que armazena n bits. Os registradores estão no topo da hierarquia de memória, sendo assim, é um tipo de memória mais rápida e financeiramente mais custosa.

Apesar do alto custo por bit armazenado, sua velocidade de acesso é essencial para o funcionamento dos computadores modernos e, portanto, são incluídos, ainda que em menor capacidade, mesmo em processadores de baixo custo.

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Barramentos e funções

Há três funções distintas nos principais barramentos de um computador, que, em termos simples, conectam o processador, a memória e os outros componentes conectados a ele pelo que chamamos de barramentos de entrada e saída.

Barramento de dados – como o próprio nome já deixa a entender, é por este tipo de barramento que ocorre as trocas de dados no computador, tanto enviados quanto recebidos.

Barramento de endereços – indica o local onde os processos devem ser extraídos e para onde devem ser enviados após o processamento.

Barramento de controle – atua como um regulador das outras funções, podendo limitá-las ou expandi-las em razão de sua demanda.

Barramentos de entrada e saída

Além da comunicação entre o computador e a memória, você pode adicionar diversos outros dispositivos à sua placa-mãe, com um barramento especial para cada um deles. Alguns dos formatos mais conhecidos neste quesito são o PCI, o AGP e até mesmo o USB, amplamente utilizado em pendrives, impressores, teclados, mouses e outros periféricos.

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O Hard Disk Drive é, ainda hoje, a principal forma de armazenar dados em um computador. Mesmo com a existência do SSD, o atual substituto do HD, eles reinam na maioria dos PCs de mesa e notebooks.

No HDD fica armazenado o sistema operacional, ou seja, o seu Windows, Linux e até mesmo o Mac OS. Além do sistema, todos os programas também são salvos no HDD. Além disso, é bem provável que você salve todas as suas fotos, músicas, vídeos e documentos no HDD de sua máquina.

O disco rígido usa um prato magnético para armazenar os dados. Esses pratos são divididos em vários setores e trilhas que guardam os inúmeros bytes que compõem nossos arquivos. Um braço mecânico percorre toda a área do disco magnético lendo os arquivos que são solicitados pelo usuário ou sistema operacional. Como deu pra perceber, um HDD é um item fundamental em qualquer computador.

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A memória cache é dividida em alguns níveis, conhecidos como L1, L2 e L3 (L significa Level, em inglês). Eles dizem respeito à proximidade da memória cache das unidades de execução do processador. Quanto mais próxima ela estiver da unidade de execução do processador, menor será o seu número.

Assim, o cache L1 é o mais próximo possível. O L2 é um pouco mais distante e o L3 é ainda mais distante. Sempre que a unidade de busca do processador precisa de um novo dado ou instrução, ela procura inicialmente no cache L1. Se não encontrar, parte para o L2 e depois para o L3. Se a informação não estiver em nenhum dos níveis de memória cache, ela terá de ir até a memória RAM.

Uma peculiaridade a respeito dos níveis, é que o L1 é dividido em memória de instrução e memória para dados. Com isso, o processador vai direto à memória de instrução, se estiver buscando uma instrução, ou vai direto à memória de dados, se estiver buscando um dado. Isso agiliza ainda mais o processador de busca.

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O SSD (Unidade de Estado Sólido, em português) é um tipo de armazenamento mais rápido e silencioso que os HDD (Unidade de Disco Rígido, em português) convencionais de computadores e notebooks. O componente é essencial e garante mais velocidade em todas as tarefas, desde ligar o sistema até carregar programas e jogos.

Por ser uma tecnologia que começou a se popularizar recentemente, há dúvidas sobre o que é um SSD, como funciona, a capacidade de armazenamento e as vantagens e desvantagens em relação aos HDD.

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Em 1965, Gordon Moore, que fundou a empresa Intel (um dos maiores fabricantes de processadores e chips de computadores do mundo até hoje), previu que a densidade de transistores em um circuito integrado irá dobrar a cada ano. Moore fez essa projeção com base na relação preço/desempenho dos chips produzidos nos anos anteriores. Essa afirmação acabou sendo chamada de Lei de Moore e, na prática, a densidade de transistores dentro de um chip dobrou a cada 18 meses, em média.

Porém,  devido à própria limitação tecnológica encontrada no processo de fabricação e os custos cada vez mais altos envolvidos, essa máxima não será aplicada para sempre. Mesmo assim, por muitos anos confirmou-se a afirmação de Moore e esta permaneceu verdadeira até praticamente o final da década de 2010. Ainda que não se mantendo no mesmo ritmo, da Lei de Moore, o processo de evolução dos chips dos computadores permanece e novos chips e tecnologias são constantemente lançados no mercado.

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Pesquisadores descobrem três novas falhas de segurança em processadores Intel e AMD

Três novas brechas de segurança baseadas na vulnerabilidade Spectre foram descobertas por pesquisadores americanos em todos os processadores Intel e AMD com cache de micro-operações.

Os três novos tipos de possíveis ataques da variante Spectre são extremamente perigosos, pois permitem que hackers roubem informações digitais sigilosas de computadores ou servidores inteiros. A análise foi realizada por estudiosos da Universidade da Califórnia - San Diego e da Universidade da Virginia - ambas localizadas nos Estados Unidos.

SAIBA MAIS EM: Adrenaline

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Desenvolvido a pedido do exército dos Estados Unidos para seu laboratório de pesquisa balística, o ENIAC era um monstrengo de 30 toneladas de peso que ocupava uma área de 180 m² de área construída. Sua produção custou nada menos do que US$ 500 mil na época, o que hoje representaria aproximadamente US$ 6 milhões e a máquina contava com um hardware equipado com 70 mil resístores e 18 mil válvulas de vácuo que em funcionamento consumiam vorazmente 200 mil watts de energia.

Já seu “sistema operacional” eram cartões perfurado operados por um time de funcionárias do exército — o que de quebra as classifica como as primeiras programadoras que se tem notícia. Sua construção deu iniciou em plena guerra, em 1943. Mostrado apenas em 1946, só foi ser ligado pela primeira vez em julho de 47.

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O que é Arquitetura de von Neumann?

A Arquitetura de von Neumann é uma arquitetura de computador que se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular os programas. Esta arquitetura é um projeto modelo de um computador digital de programa armazenado que utiliza uma unidade de processamento (CPU) e uma de armazenamento (“memória”) para comportar, respectivamente, instruções e dados.

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Arquitetura de VON NEUMANN de MANEIRA DESCOMPLICADA

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GERAÇÃO 0 (ZERO) - 3.000 a.C ATÉ MEADOS DE 1900. Se faz referência às calculadoras que deram origem aos computadores atuais. Máquinas de cálculo mecânicas.

1° GERAÇÃO - Entre 1946 E 1954 - VÁLVULAS. Funcionavam a válvulas (tubo de vidro, similar a uma lâmpada fechada sem ar em seu interior)O ENIAC pesava 30 toneladas, ocupava 140 m² e possuía 18 mil válvulas. O ENIAC era uma máquina decimal e não uma máquina binária.

2° GERAÇÃO - Entre 1955 E 1964 - TRANSISTORES. Substituição das válvulas pelos transistores. Utilizavam a linguagem Assembly que substituiu a linguagem de máquina e em seguida Fortran e Pascal. Armazenamento em disco e fita magnética. O primeiro a ter visor.

3° GERAÇÃO - Entre 1964 E 1977 - CIRCUITOS INTEGRADOS. Circuitos integrados - máquinas menores. Aumento da capacidade de processamento. Uso da linguagem de alto nível ( Fortran e Cobol). Chamados de microchips: dezenas de transistores em um único chip. Um dos grandes destaques desta geração foi o IBM System/360, direcionado para área científica e comercial. Suas principais características eram a facilidade de substituição e integração entre seus componentes.

4° GERAÇÃO - Entre 1977 E 1991 - MICROCHIPS ( 8 E 16 BITS). Processador - que é um chip dotado de unidade central de processamentos. Linguagens como SMALLTALK, C e C++ foram desenvolvidas. Discos rígidos, impressoras e teclados com os modelos atuais, foram criados. Computadores pessoais (PC). Sistemas operacionais: Unix, o MS-DOS e o Apple Macintosh.

5° GERAÇÃO - ENTRE 1991 ATÉ OS DIAS ATUAIS - MICROCHIPS (>16 BITS) , MULTIMÍDIA, REDE. Processadores de 64 bits. Discos rígidos de grande capacidade. Memória de processamento cada vez maior. Conexão com internet.

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Algumas Inovações Tecnológicas de Processadores

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Algumas Inovações Tecnológicas de Processadores

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Novo processador analógico usa luz para computação de alto desempenho

Processador para inteligência artificial funciona com energia solar

SpiNNaker2: Lançado maior processador neuromórfico do mundo

Processador flexível coloca eletrônica de plástico em novo patamar

Processador de luz neuromórfico faz cálculos 1.000 vezes mais rápido

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Processador anti-hacker para ataque antes que ele comece

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Processador anti-hacker para ataque antes que ele comece

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Pesquisadores desenvolvem chip anti-hacker

Uma nova arquitetura de processador de computador desenvolvida na Universidade de Michigan pode inaugurar um futuro em que os computadores se defendem proativamente contra ameaças, tornando obsoleto o atual modelo de segurança eletrônica de bugs.

Chamado de MORPHEUS, o chip bloqueia possíveis ataques criptografando e aleatoriamente reescrevendo bits do seu próprio código e dados 20 vezes por segundo – infinitamente mais rápido do que um hacker humano pode trabalhar e milhares de vezes mais rápido do que as mais rápidas técnicas de hacking eletrônico.

SAIBA MAIS EM: Inovação Tecnológica

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O que é computação quântica?

Computação quântica é a ciência que estuda o desenvolvimento de algoritmos e softwares com base em informações que são processadas por sistemas quânticos, como átomos, fótons ou partículas subatômicas. Diferentemente dos computadores clássicos, os computadores quânticos operam de acordo com as leis probabilísticas da fisíca quântica.

As possibilidades propiciadas pela computação quântica abrem um novo horizonte para o desenvolvimento tecnológico e nos permitem dislumbrar um futuro com computadores capazes de resolver tarefas mais complexas em tempos cada vez menores.

SAIBA MAIS EM: Brasil ESCOLA

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Primeiro processador supercondutor tem eficiência energética extrema

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Primeiro processador supercondutor tem eficiência energética extrema

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Parametron

Pesquisadores da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão, desenvolveram um microprocessador usando componentes supercondutores, que se mostraram cerca de 80 vezes mais eficientes em termos de energia do que os componentes semicondutores de última geração usados nos microprocessadores mais modernos.

Para balancear melhor essa equação, Christopher Ayala e seus colegas trabalharam com uma estrutura eletrônica digital supercondutora chamada "parametron de fluxo quântico adiabático".

SAIBA MAIS EM: Inovação tecnológica

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Supercondutores são materiais capazes de conduzir a eletricidade, sem oferecer qualquer tipo de resistência, assim que atingem uma temperatura muito baixa, conhecida como temperatura crítica. Além disso, fazem com que as linhas de campo magnético não sejam capazes de penetrá-lo, dessa forma, os supercondutores podem ser usados para promover a levitação magnética.

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Supera silício e grafeno na eletrônica

Quimicamente, a molibdenita é um dissulfeto de molibdênio, criada pela união de dois átomos de enxofre e um de molibdênio - seu símbolo químico é MoS₂.

Abundante na natureza, este mineral tem sido usado em ligas de aço e como aditivo em lubrificantes. Isso porque suas características físicas e seu comportamento é muito similar ao do grafite, formado por folhas sobrepostas que se soltam facilmente.

Tanto que a "técnica" usada pelos cientistas para coletar sua folha monocamada de molibdenita foi a mesma que os ganhadores do Prêmio Nobel de Física usaram para coletar o grafeno: um pedaço de fita adesiva é pressionada sobre o cristal bruto do mineral e pronto - lá está o seu novo material revolucionário.

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Entenda a computação neuromórfica

A computação neuromórfica leva em conta o fato de nossas células cerebrais poderem utilizar mais valores para operar – o que as torna mais eficientes em termos de energia do que os computadores. É por isso que cientistas estão tão interessados no modelo (semelhante ao cérebro).

Embora computadores possam fazer cálculos diretos com muito mais rapidez do que humanos, nossos cérebros superam as máquinas em tarefas como o reconhecimento de objetos – pense no sistema reCAPTCHA. Além disso, nosso cérebro usa menos energia do que computadores. Parte disso se deve à maneira como nosso cérebro opera: enquanto um computador usa sistema binário (com valores 0 ou 1), as células cerebrais podem fornecer mais sinais analógicos, com diversos valores.

SAIBA MAIS EM: Tecmundo

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Processador revolucionário reúne cálculo e memória no mesmo chip

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Processador revolucionário reúne cálculo e memória no mesmo chip

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Lógica sobre memória

Um engenheiro brasileiro, atualmente trabalhando na Suíça, liderou uma equipe que desenvolveu um processador de computador que combina duas funções - operações lógicas e armazenamento de dados - em uma única arquitetura.

É um grande avanço para a eletrônica e para a informática, uma vez que a união de computação e armazenamento no mesmo chip - também conhecida como "arquitetura lógica-sobre-memória" - dispensa a troca de dados entre processador e memória, tornando os computadores mais rápidos e com menor consumo de eletricidade.

Essa junção também era longamente esperada por seu potencial impacto no processamento de algoritmos de inteligência artificial.

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Intel 4004, o primeiro processador da história, comemora 51 anos de idade

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Intel 4004, o primeiro processador da história, comemora 51 anos de idade

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Desenvolvido por Federico Faggin, Ted Hoff e Mazor Stanley, o Intel 4004 foi um processador de 4 bits e 16 pinos que operava em 740 KHz. O chip contava com oito ciclos de clock por ciclo de instrução, o que significa que ele era capaz de realizar até 92.600 instruções por segundo. Embora Seu preço original não foi encontrado, mas, segundo uma fonte do site Extremetech, sua fabricação custou cerca de US$ 5 por unidade, ou US$ 26 nos valores atuais da moeda americana.

A técnica desenvolvida por Faggin de fabricação dos semicondutores em 1968, utilizando o óxido de silício no processo, permitiu que o Intel 4004 pudesse ter 2.300 transístores em uma placa de apenas 10 mícrons. Apenas para comparar com a tecnologia atual, um processador Sandy Bridge possui meio bilhão de transistores, em 0,032 mícrons. Se você considerar que um fio de cabelo humano mede aproximadamente 100 mícrons, o 4004 já era algo impressionante para a época do seu lançamento. Porém, o processador se destacava mesmo por ser fabricado a partir de uma única peça de silício, algo inédito até então.

Cotidianamente, o 4004 era capaz de fazer até 1.200 cálculos por segundo, e o seu primeiro uso comercial foi em uma calculadora japonesa, a Busicom 141-PF. Na verdade, foi a própria Busicom que encomendou da Intel a fabricação do processador. A japonesa era detentora do design do 4004, e tinha direitos exclusivos para o seu uso, mas concordou que a Intel comercializasse o chip com outros fabricantes.

Apesar do sucesso do 4004 (e a popularidade dos seus sucessores de 8 bits, nos modelos 8008 e 8080), a Intel ainda era uma empresa pequena na época. Só conquistou projeção mundial no final dos anos 70, com os processadores 8088, que equipavam os computadores da IBM e seus “clones”. Esse sucesso fez com que a empresa mudasse seu foco para os microprocessadores, e, a partir daí, temos a história de sucesso que testemunhamos até os dias atuais.