Um microprocessador é uma unidade de processamento em um único chip. É um circuito integrado que executa as funções básicas de uma CPU de computador. É um chip de silício programável multiuso construído usando a tecnologia Metal Oxide Semiconductor (MOS), que é acionado por relógio e baseado em registro. Ele aceita dados binários como entrada e fornece saída após processá-los de acordo com as especificações das instruções armazenadas na memória. Esses microprocessadores são capazes de processar 128 bits por vez, à velocidade de um bilhão de instruções por segundo.
Características de um microprocessador:
- Conjunto de instruções -
conjunto de instruções completas que o microprocessador executa é denominado como conjunto de instruções. - Comprimento da palavra -
O número de bits processados em uma única instrução é chamado de comprimento da palavra ou tamanho da palavra. Quanto maior o tamanho da palavra, maior o poder de processamento da CPU. - Velocidade do relógio do sistema - a
velocidade do relógio determina a rapidez com que uma única instrução pode ser executada em um processador. O ritmo do microprocessador é controlado pelo relógio do sistema. As velocidades do relógio são geralmente medidas em milhões de ciclos por segundo (MHz) e bilhões de ciclos por segundo (GHz). A velocidade do clock é considerada um aspecto muito importante para prever o desempenho de um processador.
Classificação dos microprocessadores:
Além da classificação baseada no comprimento da palavra, a classificação também é baseada na arquitetura, ou seja, conjunto de instruções do microprocessador. Estes são categorizados em RISC e CISC.
- RISC:
Significa Reduced Instruction Set Computer. É um tipo de arquitetura de microprocessador que usa um pequeno conjunto de instruções de comprimento uniforme. Estas são instruções simples que geralmente são executadas em um ciclo de clock. Os chips RISC são relativamente simples de projetar e baratos. O revés desse projeto é que o computador precisa realizar repetidamente operações simples para executar um programa maior com um grande número de operações de processamento.
Exemplos: SPARC, POWER PC etc. - CISC:
Significa Complex Instruction Set Computer. Esses processadores oferecem aos usuários, centenas de instruções de tamanhos variáveis. A arquitetura CISC inclui um conjunto completo de circuitos para fins especiais que executam essas instruções em uma velocidade muito alta. Essas instruções interagem com a memória usando modos de endereçamento complexos. Os processadores CISC reduzem o tamanho do programa e, portanto, é necessário um menor número de ciclos de memória para executar os programas. Isso aumenta a velocidade geral de execução.
Exemplos: arquitetura Intel, AMD - EPIC:
Significa Explicitly Parallel Instruction Computing. Os melhores recursos dos processadores RISC e CISC são combinados na arquitetura. Ele implementa o processamento paralelo de instruções em vez de usar instruções de comprimento fixo. O funcionamento dos processadores EPIC é suportado pelo uso de um conjunto de instruções complexas que contêm tanto instruções básicas quanto informações de execução de instruções paralelas. Aumenta substancialmente a eficiência desses processadores.
Abaixo estão algumas diferenças entre RISC e CISC:
Um grande número de instruções está presente na arquitetura. | Muito menos instruções estão presentes. O número de instruções geralmente é inferior a 100. |
Algumas instruções com longos tempos de execução. Isso inclui instruções que copiam um bloco inteiro de uma parte da memória para outra e outras que copiam vários registros de e para a memória. | Nenhuma instrução com um longo tempo de execução devido ao conjunto de instruções muito simples. Algumas máquinas RISC anteriores nem tinham uma instrução de multiplicação de número inteiro, exigindo que os compiladores implementassem a multiplicação como uma sequência de adições. |
Codificações de comprimento variável das instruções. Exemplo: o tamanho da instrução IA32 pode variar de 1 a 15 bytes. | São utilizadas codificações de comprimento fixo das instruções. Exemplo: Em IA32, geralmente todas as instruções são codificadas como 4 bytes. |
Vários formatos são suportados para especificar operandos. Um especificador de operando de memória pode ter muitas combinações diferentes de registros de deslocamento, base e índice. | São suportados formatos de endereçamento simples. Somente endereçamento base e deslocamento são permitidos. |
CISC suporta array. | RISC não suporta array. |
Operações aritméticas e lógicas podem ser aplicadas a operandos de memória e registradores. | As operações aritméticas e lógicas usam apenas operandos de registro. A referência à memória só é permitida pelas instruções load e store, ou seja, ler da memória em um registro e escrever de um registro na memória, respectivamente. |
Os programas de implementação são ocultados dos programas de nível de máquina. O ISA fornece uma abstração limpa entre os programas e como eles são executados. | Programas de implementação expostos a programas de nível de máquina. Poucas máquinas RISC não permitem sequências de instruções específicas. |
Códigos de condição são usados. | Nenhum código de condição é usado. |
A pilha está sendo usada para argumentos de procedimento e endereços de retorno. | Os registros estão sendo usados para argumentos de procedimento e endereços de retorno. As referências de memória podem ser evitadas por alguns procedimentos. |
Consulte o Conjunto 1: RISC e CISC