Dispositivos de processamento: evolução, tipos, exemplos

A dispositivos de processamento de computador são unidades que desempenham um papel importante nas operações de um computador de processamento. Eles são usados ​​para processar os dados, seguindo as instruções de um programa.

O processamento é a função mais importante do computador, pois nesta fase é realizada a transformação de dados em informações úteis, usando muitos dispositivos de processamento do computador.

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Fonte: pixabay.com

A principal função dos dispositivos de processamento é ter a responsabilidade de obter informações eloquentes a partir dos dados que são transformados com a ajuda de vários desses dispositivos.

O processamento de áudio e vídeo consiste em limpar os dados de maneira que sejam mais agradáveis ​​aos ouvidos e aos olhos, fazendo com que pareçam mais realistas.

É por isso que você pode ver melhor com algumas placas de vídeo do que com outras, porque a placa de vídeo processa os dados para melhorar o realismo. O mesmo acontece com as placas de som e a qualidade do áudio.

Processador

Sempre que um computador recebe informações de um dispositivo de entrada, como o teclado, essas informações devem percorrer um caminho intermediário antes de poderem ser atribuídas a um dispositivo de saída, como o monitor.

Um dispositivo de processamento se torna qualquer dispositivo ou instrumento no computador responsável por manipular esse caminho intermediário. Eles operam funções, executam cálculos diferentes e também controlam outros dispositivos de hardware.

Os dispositivos de processamento fazem conversões entre diferentes tipos de dados, além de manipular e executar tarefas com os dados.

Normalmente, o termo CPU corresponde a um processador e, mais especificamente, à sua unidade de cálculo e unidade de controle, distinguindo esses elementos dos componentes externos do computador, como memória principal e circuitos de entrada / saída.

O processador trabalha em estreita coordenação com a memória principal e os dispositivos de armazenamento periférico.

Pode haver outros sistemas e periféricos que trabalham para ajudar a coletar, armazenar e disseminar dados, mas as tarefas de processamento são específicas para o processador.

Evolução do primeiro ao presente

Fase inicial

Os primeiros computadores, como o ENIAC, precisavam ser conectados fisicamente cada vez que uma tarefa diferente era executada.

Em 1945, o matemático von Neumann distribuiu o esboço de um computador com um programa armazenado, chamado EDVAC, que finalmente seria concluído em 1949.

Os primeiros dispositivos que poderiam ser chamados corretamente como CPU chegaram com a chegada deste computador com um programa armazenado.

Os programas criados para o EDVAC foram armazenados na memória principal do computador, em vez de serem estabelecidos através da fiação do computador.

Portanto, o programa executando EDVAC pode ser trocado com uma simples alteração no conteúdo da memória.

A primeira CPU foram projetos originais que foram usados ​​dentro de um computador específico. Posteriormente, esse método de projetar as CPUs individualmente para uma aplicação específica permitiu que os processadores multitarefa fossem desenvolvidos em grandes quantidades.

Relés e tubos de vácuo

Eles eram comumente usados ​​como dispositivos de comutação. Um computador precisava de milhares desses dispositivos. Os computadores de tubo, como o EDVAC, sofreram danos em média a cada oito horas.

No final, as CPUs baseadas em tubo tornaram-se indispensáveis ​​porque as vantagens oferecidas por uma velocidade apreciável superavam o problema de sua confiabilidade.

Essas CPUs síncronas iniciais operavam a uma pequena velocidade de clock se eram confrontadas com os projetos microeletrônicos atuais, em grande parte devido à baixa velocidade dos elementos de comutação usados ​​em sua fabricação.

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Transistores

Durante as décadas de 1950 e 1960, não era mais necessário fabricar as CPUs com base em dispositivos de comutação tão grandes e que falhassem em ambos, além de quebradiços, como relés e tubos de vácuo.

Na medida em que diferentes tecnologias tornaram possível a fabricação de dispositivos eletrônicos menores e mais confiáveis, a complexidade no design da CPU também foi aumentada. A primeira melhoria deste tipo foi alcançada com a chegada do transistor.

Com esse avanço, CPUs mais complexas poderiam ser feitas e isso falharia muito menos em uma ou mais placas de circuito. Os computadores baseados em transistores ofereceram uma série de melhorias em relação aos anteriores.

Além de oferecer menor consumo de energia e serem muito mais confiáveis, os transistores possibilitaram que os processadores trabalhassem mais rapidamente, graças ao tempo de comutação tão baixo que um transistor possuía em relação a um tubo de vácuo.

Circuitos integrados

O transistor MOS foi inventado pela Bell Labs em 1959. Possui alta escalabilidade, além de gastar muito menos eletricidade e ser muito mais condensado do que os transistores de junção bipolar. Isso permitiu a construção de circuitos integrados de alta densidade.

Assim, um método foi desenvolvido para fabricar muitos transistores interconectados em uma área compacta. O circuito integrado permitiu que um grande número de transistores fosse fabricado em um único molde ou “chip” baseado em semicondutores.

A padronização começou no estágio de macrocomputadores e minicomputadores de transistores e acelerou rapidamente com a difusão generalizada do circuito integrado, permitindo projetar e fabricar CPUs cada vez mais complexas.

À medida que a tecnologia microeletrônica avançava, um número maior de transistores poderia ser colocado nos circuitos integrados, reduzindo assim o número de circuitos integrados necessários para concluir uma CPU.

Os circuitos integrados aumentaram o número de transistores para centenas e depois para milhares. Em 1968, a quantidade de circuitos integrados necessários para construir uma CPU completa havia sido reduzida para 24, cada uma contendo cerca de 1.000 transistores MOS.

Microprocessador

Antes da chegada do microprocessador atual, os computadores usavam vários circuitos integrados cada vez menores espalhados pela placa de circuito.

A CPU, como é conhecida hoje, foi desenvolvida pela primeira vez em 1971 pela Intel, para trabalhar dentro da estrutura de computadores pessoais.

Este primeiro microprocessador foi o processador de 4 bits chamado Intel 4004. Foi posteriormente substituído por projetos mais recentes por arquiteturas de 8 bits, 16 bits, 32 bits e 64 bits.

O microprocessador é um chip de circuito integrado feito de material semicondutor de silício, com milhões de componentes elétricos em seu espaço.

Eventualmente, tornou-se o processador central dos computadores de quarta geração dos anos 80 e décadas posteriores.

Microprocessadores modernos aparecem em dispositivos eletrônicos que variam de carros a telefones celulares e até brinquedos.

Tipos

Anteriormente, os processadores de computador usavam números como identificação, ajudando assim a identificar os processadores mais rápidos. Por exemplo, o processador Intel 80386 (386) foi mais rápido que o processador 80286 (286).

Depois que o processador Intel Pentium entrou no mercado, que deveria ter sido chamado pela lógica 80586, os outros processadores começaram a exibir nomes como Celeron e Athlon.

Atualmente, além dos nomes variados dos processadores, existem diferentes capacidades, velocidades e arquiteturas (32 bits e 64 bits).

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Dispositivos de processamento multicore

Apesar das crescentes limitações no tamanho do chip, o desejo de produzir mais energia a partir de novos processadores continua a motivar os fabricantes.

Uma dessas inovações foi a introdução do processador multinúcleo, um único chip de microprocessador capaz de ter um processador multinúcleo. Em 2005, Intel e AMD lançaram protótipos de chips com designs de vários núcleos.

O Pentium D da Intel era um processador de núcleo duplo comparado ao processador duplo Athlon X2 da AMD, um chip para servidores de ponta.

Entretanto, este foi apenas o começo das tendências revolucionárias nos chips de microprocessador. Nos anos seguintes, os processadores multicore evoluíram de chips de núcleo duplo, como o Intel Core 2 Duo, para chips de dez núcleos, como o Intel Xion E7-2850.

Em geral, os processadores multicore oferecem mais do que o básico de um processador de núcleo único e são capazes de multitarefa e multiprocessamento, mesmo em aplicativos individuais.

Dispositivos de processamento móvel

Enquanto os microprocessadores tradicionais de computadores pessoais e supercomputadores passaram por uma evolução monumental, o setor de computação móvel está se expandindo rapidamente e enfrenta seus próprios desafios.

Os fabricantes de microprocessadores estão integrando todos os tipos de recursos para melhorar a experiência individual.

O equilíbrio entre ter uma velocidade mais rápida e controle de calor permanece uma dor de cabeça, sem esquecer o impacto nas baterias móveis desses processadores mais rápidos.

Unidade de processamento gráfico (GPU)

O processador gráfico também produz cálculos matemáticos, só que desta vez, com preferência por imagens, vídeos e outros tipos de gráficos.

Essas tarefas foram tratadas anteriormente pelo microprocessador, mas quando os aplicativos CAD com uso intensivo de gráficos se tornaram comuns, havia a necessidade de hardware de processamento dedicado, capaz de lidar com essas tarefas sem afetar o desempenho geral do computador.

A GPU típica vem em três formas diferentes. Geralmente é conectado separadamente à placa-mãe. É integrado à CPU ou vem como um chip separado adicional na placa-mãe. A GPU está disponível para computadores desktop, laptops e telefones celulares.

Intel e Nvidia são os principais chipsets gráficos do mercado, sendo este último a opção preferida para o processamento gráfico principal.

Exemplos

– Unidade Central de Processamento (CPU)

Dispositivo de processamento mais importante do sistema de computador. Também é chamado de microprocessador.

É um chip interno do computador que processa todas as operações que recebe dos dispositivos e aplicativos executados no computador.

Intel 8080

Apresentado em 1974, possuía uma arquitetura de 8 bits, 6.000 transistores, velocidade de 2 MHz, acesso a 64 Kb de memória e 10 vezes o desempenho do 8008.

Intel 8086

Introduzido em 1978. Usava uma arquitetura de 16 bits. Tinha 29.000 transistores, operando em velocidades entre 5 MHz e 10 MHz. Eu poderia ter acesso a 1 megabyte de memória.

Intel 80286

Foi lançado em 1982. Tinha 134.000 transistores, operando em velocidades de 4MHz a 12MHz. Primeiro processador compatível com processadores anteriores.

Pentium

Introduzido pela Intel em 1993. Eles podem ser usados ​​com velocidades de 60MHz a 300MHz. Quando foi lançado, tinha quase dois milhões de transistores a mais do que o processador 80486DX, com um barramento de dados de 64 bits.

Core duo

O primeiro processador dual-core da Intel desenvolvido para computadores móveis, lançado em 2006. Também foi o primeiro processador Intel usado em computadores Apple.

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Intel core i7

É uma série de CPU que cobre 8 gerações de chips Intel. Possui 4 ou 6 núcleos, com velocidades entre 2,6 e 3,7 GHz. Foi introduzido em 2008.

– Placa-mãe

Placa-mãe também designada. É a maior placa dentro do computador. Abriga a CPU, memória, barramentos e todos os outros elementos.

Aloca energia e fornece um meio de comunicação para que todos os elementos de hardware se comuniquem.

– Chip

Grupo de circuitos integrados que trabalham juntos, mantendo e controlando todo o sistema de computadores. Ele lida com o fluxo de dados em todo o sistema.

– Relógio

Serve para acompanhar todos os cálculos do computador. Isso reforça que todos os circuitos dentro do computador podem trabalhar juntos simultaneamente.

– Slot de expansão

Soquete localizado na placa-mãe. Serve para conectar uma placa de expansão, fornecendo funções complementares a um computador, como vídeo, áudio, armazenamento etc.

– Barramento de dados

Conjunto de cabos usado pela CPU para transmitir informações entre todos os elementos de um sistema de computador.

– Endereço do barramento

Conjunto de cabos condutores que apenas levam instruções. As informações fluem do microprocessador para os dispositivos de memória ou entrada / saída.

– Barramento de controle

Ele carrega os sinais que informam o status dos diferentes dispositivos. Normalmente, o barramento de controle possui apenas um endereço.

– Placa de vídeo

Placa de expansão que entra na placa-mãe de um computador. Ele lida com processamento de imagem e vídeo. É usado para criar uma imagem em uma tela.

– Unidade de processamento gráfico (GPU)

Circuito eletrônico dedicado ao gerenciamento de memória para acelerar a criação de imagens destinadas a serem emitidas em um dispositivo de exibição.

A diferença entre uma GPU e uma placa gráfica é semelhante à diferença entre uma CPU e uma placa-mãe.

– Placa de interface de rede (NIC)

Placa de expansão usada para conectar-se a qualquer rede, ou mesmo à Internet, usando um cabo com um conector RJ-45.

Esses cartões podem se comunicar por meio de um comutador de rede ou se estiverem diretamente conectados.

– Placa de rede sem fio

Quase todos os computadores modernos têm uma interface para conectar-se a uma rede sem fio (Wi-Fi), que é integrada diretamente à placa-mãe.

– Placa de som

Placa de expansão usada para reproduzir qualquer tipo de áudio em um computador, que pode ser percebido através de alto-falantes.

Incluído no computador, em um slot de expansão ou integrado à placa-mãe.

– Controlador de armazenamento em massa

Lida com o armazenamento e a recuperação de dados armazenados permanentemente em um disco rígido ou dispositivo semelhante. Possui sua própria CPU especializada para executar essas operações.

Referências

  1. Computer Hope (2018). Dispositivo de processamento Retirado de: computerhope.com.
  2. Am7s (2019). O que são dispositivos de processamento de computador? Retirado de: am7s.com.
  3. Salomão (2018). Tipos de hardware de computador – Dispositivos de processamento. Zig Link IT. Retirado de: ziglinkit.com.
  4. Páginas do Hub (2019). Dispositivos de processamento de dados Retirado de: hubpages.com.
  5. Wikipedia, a enciclopédia livre (2019). Unidade central de processamento. Retirado de: en.wikipedia.org.
  6. Computador Esperança (2019). CPU Retirado de: computerhope.com.
  7. Margaret Rouse (2019) .Processador (CPU). Techtarget Retirado de: whatis.techtarget.com.

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