Especificações e Características dos Processadores

Há alguns termos já referidos, e outros que aparecerão mais adiante, que poderão causar alguma confusão a quem não está familiarizado com eles. Vamos tentar vero significado de alguns desses termos e especificações referentes aos processadores, isto é, termos como barramentos, registos, velocidade e outros.

3.4.1 Barramentos

Uma das características principais de um processador ou CPU são os seus barramentos. Os barramentos são “auto-estradas” por onde circula a informação, seja no interior do CPU ou do interior para o exterior, e vice-versa. Os barramentos internos transportam a informação entre os vários componentes internos do processador, isto é, coprocessador aritmético, cache L1, registos, etc. Quanto aos barramentos externos, já há muito mais a dizer.

Os barramentos externos são três: barramento de dados, barramento de endereços e barramento de controlo, cada qual com a sua função específica. Vamos agora analisar cada um deles, começando pelo barramento de endereços.

3.4.1.1 Barramento de endereços

O barramento de endereços permite identificar qual o componente e a localização exacta dentro do mesmo, para que o processador possa comunicar com ele e enviar os respectivos dados. No entanto, o dispositivo de destino tem de saber que algo lhe é dirigido e para isso usa um descodificador próprio, o “adress decoder”, que lhe permite identificar o endereço e saber qual a localização no seu interior.

Como vimos, o barramento de endereços transporta a informação usada para descrever a localização de memória para a qual os dados serão enviados ou de onde os dados serão recolhidos. Cada fio de barramento de endereços transporta um único bit de informação que corresponde a um só dígito do endereço. Quantos mais fios ou dígitos o processador tiver para calcular estes endereços, maior será o número total de localizações endereçáveis. O tamanho, ou o comprimento do barramento de endereços, indica a quantidade máxima de memória que o processador poderá endereçar, pelo que vamos ver como é que isso funciona.

Como já sabemos, os computadores usam um sistema numérico binário ou de base 2. Assim, um número com dois dígitos permite-nos obter quatro endereços (00,01,10 e 11), calculados do seguinte modo: 2 elevado à potência 2; um número com três dígitos já nos permite oito endereços (000 a 111), que é o mesmo que dizer 2 elevado à 3ª potência.

Por exemplo, um processador Intel 8088/86 tem um barramento de endereços de 20 bits, pelo que teremos 2²⁰, o que nos dá 1.048.576 bytes ou 1 MB de endereços de memória.

Vejamos na tabela 3.3 os valores para cada um dos processadores da família Intel.

Processador	Bar.Endereços	Bytes	KB	MB	GB
8088/86	20 bits	1.048.576	1.024	1	0
286/386SX	24 bits	16.777.216	16.384	16	0
386DX/Pentium Pro	32 bits	4.294.967.296	4.194.304	4.096	4
Pentium II/III	36 bits	68.719.476.736	67.108.864	65.536	64

3.4.1.2 Barramento de dados

O barramento mais frequente discutido é o dos dados. Neste barramento, tal como o nome indica, circulam os dados que são recebidos ou enviados, de e para periféricos e memória. Quantos mais sinais puderem ser enviados simultaneamente, maior quantidade de dados pode ser transmitida durante um determinado intervalo de tempo. Assim, e em consequência disso, teremos um barramento mais rápido.

Nos computadores, os dados circulam como informação digital, a qual consiste no intervalo de tempo que um fio condutor leva para transportar um só bit, seja ele de valor “1” ou “0”. Isso quer dizer que, quantos mais fios tiverem, maior será o número de bits individuais que o microprocessador consegue transportar durante o mesmo intervalo de tempo. Assim sendo, um processador de 16 bits tem 16 fios a transmitir e a receber dados, pelo que terá um barramento de dados de 16 bits. Um microprocessador de 32 bits tem o dobro dos fios e assim consegue transmitir o dobro dos dados simultaneamente, durante o mesmo intervalo de tempo que o seu congénere de 16 bits.

Para percebermos isto melhor, vamos utilizar um exemplo que não será do dia-a-dia, mas pelo menos é do fim-de-semana. Imaginemos um estádio de futebol em dia de jogo, onde temos 16 portas que nos permitem fazer entrar 16 adeptos simultaneamente. Se demorar 20 segundos para que cada conjunto entre no estádio, em 1 minuto conseguimos introduzir 48 adeptos. Mas se tivermos 32 portas em vez de 16, conseguimos no mesmo intervalo de tempo fazer entrar o dobro dos adeptos (tabela 3.4).

Modelo	Freq. Externa MHz	Freq. Interna MHz	Registos Internos em bits	Barramento de Dados em bits	Pipelines	Memória em MB	FPU	Cache L1 em KB	MMX
8088	8	8	16	8	1	1	N	0	N
8086	8	8	16	16	1	1	N	0	N
80286	20	20	16	16	1	16	N	0	N
80386DX	40	40	32	32	1	4096	N	0	N
80386SX		25	16	32	1	4096	N	0	N
80486DX		25 33 50	32	32	1	4096	S	8	N
80486SX		20 25 33	32	32	1	4096	N	8	N
80486DX2		40 50 66	32	32	1	4096	S	8	N
80486DX4		75 100	32	32	1	4096	S	8	N

Modelo	Freq. Externa MHz	Freq. Interna MHz	Registos Internos em bits	Barramento de Dados em bits	Pipelines	Memória em MB	FPU	Cache L1 em KB	MMX
Pentium	60 66	100-200	32	64	2	1	S	16	N
Pentium MMX	66	200 233 266	32	64	2	1	S	32	S
Pentium Pro	60 66	166 200	32	64	3	16	S	32	N
Pentium II	66 100	233-400	32	64	3	4096	N	32	S
Celeron	66	233-300	32	64	3	4096	S	32	S
Xeon	100	350 400	32	64	3	4096	S	32	S

Tabela 3.4 – Características dos Processadores Pentium

Na tabela 3.4 podemos ver algumas das características de alguns processadores da Intel e entre elas temos as características do barramento de dados.

Vejamos o significado de cada uma destas características:

Ø Frequência externa – É a velocidade com que o processador comunica com os componentes externos, por outras palavras, a velocidade dos barramentos externos.

Ø Frequência interna – Em oposição à anterior, trata-se da velocidade dos barramentos internos ou, como é mais conhecida, velocidade de processamento.

Ø Registos internos – Indica o maior número que o processador pode manipular numa só operação

Ø Barramento de dados – Transporta os dados de e para o exterior do processador.

Ø Pipelines – Indica quantos processos o processador consegue executar simultaneamente

Ø Memória – Capacidade máxima de memória endereçável pelo processador. Depende do tamanho do barramento de endereços.

Ø FPU – Floating Point Unit ou coprocessador matemático, como é mais conhecido.

Ø Cache L1 – Cache nível 1 ou cache interna

Ø MMX- Capacidade de executar operações multimédia.

Algumas destas noções já foram referidas, as outras serão vista mais à frente.

3.4.1.3 Barramento de dados

O barramento de controlo tem como função primordial a sincronização do processador, provocam estados de espera que necessitam de ser controlados, de modo que a comunicação entre o processador e os componentes externos seja feita eficazmente.