Como os processadores interpretam fisicamente os comandos?

Você sabia que os Cpu's, também chamados de processadores, são os cérebros do seu pc, certo? Mas você já parou pra pensar como ele funciona fisicamente?

Por | @Evilmaax Hardware

Com certeza você já aprendeu tudo sobre processadores aqui no Oficina da Net, certo? Já vimos por aqui qual a diferença entre Dual Core, Core 2 Duo e Quad Core; a diferença entre I3, I5 e I7, como escolher seu processador e até mesmo os melhores processadores do mercado para Smarthphone, enfim, absolutamente tudo sobre eles, ou melhor quase tudo.

Você alguma vez já se perguntou como o processador faz para interpretar o que digitamos no teclado e assim possa fazer aquilo que pedimos? Como ele interpreta que digitamos um “A” por exemplo, como sabe que pedimos para abri o navegador, ou um arquivo de áudio, etc.

Também achou interessante, ficou se perguntando como ele faz isso? Acompanhe o artigo e descubra.

Bom, a CPU, ou processador é composto por 3 partes: Uma unidade de aritmética e lógica (ULA) que é a unidade central do processador, utilizada para executar as operações aritméticas e lógicas entre dois números; Uma unidade de controle (UC), responsável por armazenar a posição de memória que contém a instrução que o computador está executando nesse momento e uma memória central.

O que precisamos saber por enquanto é que a UC irá informar à ULA qual operação e informação da memória ela deverá executar, buscando, para isso, a informação necessária. Depois, transfere o resultado de volta para o local apropriado da memória e o ciclo seguirá para todas as ações pedidas por nós.

Ok, essa foi a explicação científica, mas e na prática, como funciona? Para entendermos precisamos saber de mais uma coisa: Sistema binário:

O sistema binário é o sistema que o computador interpreta, e mais do que isso, ele é o único sistema que ele entende. E antes que você pergunte sobre java, c++, cobol, python, etc. saiba que todas têm uma mesma base: Todas elas, independente da linguagem, são convertidas para binário e então o computador possa interpretá-lo com sucesso.

Bom, o sistema binário, como o próprio nome já diz, só interpreta 2 valores: 1 e 0 e nada mais. Por exemplo, a letra “A” tem o valor binário de 0100 0001, a letra “B” de 0100 0010 e assim por diante. Confira como a frase Oficina da Net: 01001111 01100110 01101001 01100011 01101001 01101110 01100001 00100000 01100100 01100001 00100000 01101110 01100101 01110100 00001010. Sim, tudo isso, agora imagine você digitando isso no Google.... Ainda bem que existem os interpretadores para fazer isso para nós (e aqui entram o Java, C++, etc.)

E voltamos à pergunta: Como, os processadores sabem o que significa 0 e o que significa 1?

Primeiramente você deve ter a noção do que é um transistor. Se você não sabe o que é, confira na foto abaixo:

Como os processadores interpretam fisicamente os comandos?

Detalhe: quanto mais transistores você tiver, mais rápido será seu processador. O SPARC M7, que está em desenvolvimento pela Oracle terá mais de 10 BILHÕES deles....

Certo, agora vem a parte prática da coisa (finalmente). Repararam que há 3 “perninhas” no transistor?  Um para a base, um para o coletor e um para o emissor. Se a base for carregada diz-se que tem o valor de 1, o que permite que a corrente flua para o coletor.

Se a base não tem carga, ou seja, tem o valor de 0, a corrente pode fazer o caminho inverso, fluindo do coletor para o emissor. Neste estado, o transistor funcionará como um interruptor fechado.

E como é gerado o 0 e o 1? Como gera-se carga para os pinos do transistor? Simples: Eletricidade, e aqui chegamos à parte física do processo. Está tudo baseado em pequenas doses de correntes elétricas.

Mas nem só de “zeros” e “uns” é feito um processador. Através de ligações de diferentes transistores e pinos, é possível as ligações “lógicas”. Aqui o computador vai poder interpretar os comandos “E”, “Ou”, “Se” e “Não”. Essas são as chamadas “Portas Lógicas”. A propósito, você se lembra da ULA, que vimos no início do texto? Dentro deste pequeno chip há milhões de Portas Lógicas e mais milhões de transistores que irão dar velocidade ao seu pc.

Resumidamente o processador trabalha com comandos de Ligado e Desligado através de seus transistores que nada mais fazem do que interpretar correntes elétricas.

Bom, espero que tenha dado para ter uma noção, pois o sistema em si, é ainda mais complexo. Qualquer dúvida, deixe um comentário para nós.

Até a próxima.

Mais sobre: Hardware processador Intel
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