O documento discute a estrutura e evolução dos processadores. Ele explica que o processador é responsável por executar programas e controlar os componentes do computador. Também descreve as principais partes do processador, como a unidade de controle, unidade lógica e aritmética e memória cache. Por fim, discute a fabricação dos processadores a partir de wafers de silício e a evolução para processadores multicore.

1. Professor: Alceu Bernardino Rodrigues
Disciplina: Unidade de Processamento- CPU (Central Processing Unit).

2. Identificando o processador

3. • O processador (ou CPU) Assim como o Chipset da
placa mãe é uma das partes principais do hardware
do computador é responsáveis pela execução dos
programas, de cálculos, decisões lógicas, leitura e
gravação de dados na memória, controle de entrada
e saída de dados dos periféricos, controle do
barramento e instruções que resultam em todas as
tarefas que um computador pode fazer. Por este
motivo, é chamado de "cérebro" destas máquinas.
O Processador: IntroduçãoO Processador: Introdução

4. • Clock: Estabelece o sincronismo para a comunicação entre os
elementos do hardware (memória, processador, periféricos). Quanto
maior for o clock, mais operações poderão ser executadas ao mesmo
tempo.
• Capacidade de processamento (bits), comprimento do código que
pode ser trabalhado em uma única operação.
• Memória cache: Rápidas e internas ao processador.
• Barramento: Interno (mais rápido) e externo muito mais
lento
• Socket: Que prende, conecta o processador a placa mãe.
• Quantidade de núcleos (core).
Principais Características do Processador

5. • Processadores são chips feitos de silício que
respondem pela execução das tarefas lógicas cabíveis
a um computador. Eles trabalham através de
instruções humanas que são convertidas em
linguagem de máquina ( Binária). Para compreender
como os processadores trabalham, dividimos em
partes:
• UC: Unidade de Controle
• ULA: Unidade Lógica e Aritmética
• RR: Rede de Registradores
• Memória cache, L1, L2, L3
• GPU: Unidade de Processamento Gráfico
Arquitetura dos processadores

6. • Front Side Bus: É o caminho de comunicação do processador com o Chipset
da placa-mãe, mais especificamente o circuito ponte norte. É mais
conhecido em português como "barramento externo“. Em geral este termo
aparece quando há menção ao clock externo do processador. Por exemplo
"FSB de 100 MHz" significa "clock externo de 100 MHz".
• Todos os processadores a partir do 486DX2 passaram a usar um esquema
chamado multiplicação de clock, onde o clock interno do processador é
maior do que o seu clock externo (ou seja, clock do barramento externo ou
FSB). Por exemplo, o Pentium 4 de 3,2 GHz trabalha internamente a 3,2 GHz,
porém externamente ele opera a 200 MHz(ou seja, seu FSB é de 200 MH)
BARRAMENTO: FSB

7. ESTRUTURA SIMPLIFICADA DO BARRAMENTOESTRUTURA SIMPLIFICADA DO BARRAMENTO

8. Diagrama dos barramentos no computador antigo

9. BARRAMENTOS MAIS ATUAIS

10. Arquiteturas 32 bits ou 64 bits
Essas arquiteturas referem-se à quantidade de dados e instruções
com que o processador consegue trabalhar em cada operação.
Para calcular esse valor, é preciso calcular 2 elevado à quantidade de
bits internos do processador:
16 bits = 2^16 = 65.536
32 bits = 2^32 = 4.294.967.296
64 bits = 2^64 = 18.446.744.073.709.551.616
Nota: O símbolo ^ significa "elevado a"
Portanto, a arquitetura de 64 bits consegue lidar com uma
quantidade maior de dados simultaneamente.
bits

11. • Os processadores no inicio realizavam todas
as operações com um número bem pequeno
de instruções. Como os de 8,16, 32 bits,
atualmente estes trabalham com códigos de
64 bits. Foto 1º processador (calculadoras)
Evolução dos processadores

12. Evolução dos processadores

13. • Nas etapas de encapsulamento, o processador é
inserido em uma espécie de "carcaça" que o
protege e contém contatos metálicos para a sua
comunicação com os componentes do
computador. Em geral, os processadores possuem
em sua parte superior uma espécie de "tampa"
metálica chamada "Integrated Heat Spreader"
(IHS), que serve para protegê-lo e facilitar a
dissipação de calor.
Encapsulamento dos processadores

14. O encapsulamento cobre a parte superior do
chip faz a dispersão de calor devido ao
contato direto com o cooler (ventoinha)

15. PGA: sigla de Pin Grid Array (algo como "matriz de
pinos"), esse é um tipo de encapsulamento que faz
com que o processador utilize pinos de contato que
devem ser inseridos em um encaixe adequado na
placa-mãe do computador onde a pastilha fica
parcialmente exposta na parte superior do chip.
Encapsulamento dos processadores soquete PGA

16. • A AMD com os processadores Duron e Athlon padrão de
pinagem soquete A de 462 pinos e os Celeron e Pentium III
da Intel, possuem um padrão de pinagem semelhante
chamado, PGA 370 ou 423 pinos são incompatível não se
pode trocar um processador AMD pelo Intel como era feito
anteriormente.
Processadores antigos ainda em uso

17. Encapsulamento dos processadores
Soquete PGA 478B Intel e 754 AMD

18. • Soquete 939: Foi usado pelo Athlon 64 FX e pelas versões iniciais do Athlon
X2. Ele surgiu como uma versão desktop do soquete 940 que era usado
pelo Opteron. As duas plataformas eram idênticas (dual-channel,
HyperTransport) operando a 1.0 GHz e assim por diante.
• Soquete AM2: O uso do controlador de memória integrado (GPU)obrigou a
AMD a migrar para um novo soquete com a transição para as memórias
DDR2, já que a pinagem dos módulos é diferente. Isso deu origem ao
soquete AM2 com suporte a DDR2 e dual-channel, que substituiu tanto o
soquete 754 quanto o 939.
Soquete para processadores com pinos

19. Soquete AM3: O AM3 surgiu da necessidade de oferecer um soquete compatível com as
memórias DDR3, que começaram a se tornar mais populares a partir do lançamento do Core
i7.
Soquete FM (A4/A6/A8) , Soquete FM2 é um soquete de CPU usado pelas AMD APUs
(Accelerated Processing Units) que unem processador mais placa gráfica em um único chip
com um baixo consumo de energia. As placas-mãe para processadores AMD com o soquete
FM2 utilizam o Chipset A85X.Por outro lado, a migração para as memórias DDR3 quebrou a
compatibilidade com os processadores AM2 e AM2+ antigos, que não podem ser usados nas
novas placas. Devido a isso, o AM3 adotou o uso de 3 pinos de controle, que impedem o
encaixe dos processadores incompatíveis.
Soquete para processadores com pinos

20. • Soquete LGA-775: O soquete 775 marcou a migração da Intel para o padrão
LGA, onde os pinos foram movidos do processador para o soquete,
encurtando o comprimento das trilhas e permitindo assim o uso de
frequências ligeiramente mais altas.
• Ele foi introduzido com o lançamento do Pentium 4 com core Cedar Mill, foi
usado durante a era Pentium D e continuou na ativa durante toda a era Core
2 Duo e Core 2 Quad, sendo aposentado apenas com a introdução do Core
i7.
Soquete LGA-775, sem pinos, esses mudam para a
placa-mãe

21. • Soquete LGA-1366: Marcou a migração da Intel para o uso de controladores de
memória integrados(Chipset Nort bridge). Com isso, o número de contatos no
processador aumentou bastante, dando origem ao LGA-1366 usado pelos Core i7.
• Soquete LGA-1156 e Soquete H2 LGA-1155 LGA 1150: São a versão "desktop" do
LGA-1366, usado pelos Core i7 e Core i5, i3. As duas grandes diferenças entre as
duas famílias é o uso do controlador PCI-Express integrado e o uso de um
controlador de memória dual-channel (que levou à redução no número de
contatos). O LGA-1156 marcou também o fim da ponte norte do Chipset, movida
para dentro do processador.
Soquete LGA atuais

22. • O Soquete LGA2011: é usado pelo high-end Core i7
3960X. Além disso, o E7 Xeon, Ivy Bridge EX EX
Haswell e seu sucessor
O Soquete LGA2011

23. O Soquete LGA2011

24. O primeiro passo na fabricação de processadores è a obtenção da
barra de Silício: um elemento químico extremamente abundante,
tanto que é considerado o segundo mais comum na Terra. É
possível extraí-lo de areia, granito, argila, entre outros.
É semicondutor, isto é, tem a capacidade de conduzir
eletricidade. Essa característica somada à sua existência em
abundância faz com que seja extremamente utilizado pela
indústria eletrônica.
Processadores: fabricação a partir do silício

25. • A fabricação dos processadores se inicia a partir de cilindros
de silício puro. O cilindro é "fatiado", isto é, cortado em
várias partes. Cada uma dessas divisões recebe o nome de
wafer. Em uma etapa mais adiante, cada wafer será dividido
em vários "quadradinhos" (ou "pastilhas").
• No passo seguinte, a superfície do wafer passa por um
processo de oxidação, onde a aplicação de gases
especialmente oxigênio a temperatura elevada forma uma
camada de dióxido de silício. Essa camada servirá de base
para a construção de milhares e milhares de transistores,
minúsculos componentes capazes de "amplificar" ou
"chavear" sinais elétricos, além de outras funções
relacionadas.
Fabricação de processadores

26. Processo de formação dos Transistores, os minúsculos
componentes do processador

27. “Wafer” CAMADAS DO PROCESSADOR

28. Wafer de silício com centenas de processadores

29. O processador em pastilha

30. A era multi-core: Conforme a tecnologia dos processadores foi
progredindo, o tamanho de seus transistores foram diminuindo de
forma significativa. Contudo, após o lançamento do Pentium 4, eles já
estavam tão pequenos (0.13 micrometros) e numerosos (120 milhões)
que tornou-se muito difícil aumentar o clock por limitações físicas,
principalmente pelo superaquecimento gerado.
A principal solução para este problema veio com o uso de mais de um
núcleo ao mesmo tempo, através da tecnologia multicore. Assim, cada
núcleo não precisa trabalhar numa frequência tão alta.
Por exemplo, um processador dual core 1.5 Ghz poderia ter um
desempenho semelhante a um single-core de 3 Ghz.
Processadores multi-core: vários núcleos

31. • Os Core 2 Duo mostram uma superioridade incrível. O grande motivo da
diferença em desempenho é o novo sistema de núcleo da Intel com uma
frequência (velocidade) mais baixa, um pouco mais de memória interna,
modos mais eficiente de compartilhamento de recursos e alguns outros
detalhes, os Core 2 Duo são os processadores mais potentes no ramo dos
Dual Core. O Intel Core 2 Duo é indicado para jogos de última geração,
edição de imagem e vídeo, programas matemáticos ou de engenharia e
tarefas que requisitem alto processamento.
Processadores Core 2 Duo

32.  Fala-se em tecnologia multicore quando o processador tem vários núcleos.
 “Multicore" em português significa vários núcleos, ou seja, mais de dois núcleos de
processamentos embutidos em um chip, em vez de apenas um núcleo ("Single
core").Produz um resultado interessante, principalmente para quem trabalha com
várias janelas e/ou muitos aplicativos abertos ao mesmo tempo, ou edita vídeos em
alta resolução, esses processadores já tem a GPU (Unidade de processamento
Gráfico) integrada Dispensando o Chipset Nort-Bridge.
Processadores : Multicore

33. Coolers e dissipadores de calor
O grande problema da informática sempre foi e sempre será o do aquecimento de
componentes. O desafio da evolução tecnológica estaria em conciliar melhor desempenho e
ao mesmo tempo evitar uma geração excessiva de calor que pode, na pior das hipóteses,
queimar e inutilizar o hardware. É exatamente para isso que existem os coolers, que também
são chamados de fan. Eles são dispositivos com a única e exclusiva função de dissipar o calor
gerado pelo funcionamento do computador.
O cooler absolutamente indispensável é o usado para o resfriamento do processador. Ele é
composto de duas partes: o dissipador e a ventoinha. O dissipador nada mais é do que uma
placa de alumínio que vai absorver o calor gerado pelo funcionamento da CPU.

34. Processadores
Apresentação para
Informática Prática
Professor
Alceu Bernardino
Palhoça
Julho de 2013

35. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MARAM, RUTH. Aprenda a usar o computador e a Internet através de imagens.
Rio de janeiro: Reader´s Digest, Brasil, 1990.
Barcela, Ricardo Rodrigues. Arquitetura de computadores. Disponível em:
http://www.ricardobarcelar.com.br/aulas/arquitetura/aula3-processadores.pdf
Acesso em: 27 de julho de 2013.
AZEVEDO, Rogério. ARQUITETURA DE COMPUTADORES. Disponível em:
http://media.wix.com/ugd/94dfe3_61ebe19d4d39e4c71f0b9d3d93207b16.pdf?
... Acesso em: 27 de julho de 2013.
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