O que é uma CPU? A CPU ou Unidade Central de Processamento^{(Central Processing Unit)} é o cérebro de processamento de números de um computador. Tudo o que um computador faz, desde jogar videogame^{(video games)} até ajudá-lo a escrever uma redação, é dividido em um conjunto de instruções matemáticas. A CPU pega essas instruções e as executa. 

Os detalhes de como ele faz isso são, obviamente, muito^{(much )} mais complicados do que essa simples explicação. A coisa mais importante que você precisa saber é que a CPU é o principal mecanismo matemático de um computador.

A (extremamente) curta história das CPUs^{(The (Extremely) Short History Of CPUs)}

A história da computação é longa e complexa. Também vai mais longe na história do que a tecnologia digital, a eletrônica ou mesmo a eletricidade. Um ábaco é uma espécie de processador. Assim são as calculadoras mecânicas. A grande diferença é que essas máquinas podem fazer apenas uma ou algumas tarefas matemáticas. Eles não são processadores de uso geral , dos quais a ^{(general purpose)}CPU moderna é um exemplo.

O que torna uma CPU um dispositivo de cálculo de uso geral é o uso da lógica. Em 1903 , Nikola Tesla patenteou circuitos elétricos conhecidos como portões e interruptores. Usando esses circuitos, você pode construir dispositivos que executam operações lógicas, onde você pode fazer com que a máquina atue em determinadas condições. 

Em meados da década de 1940 , William Shockley , John Bardeen e Walter Brattain inventaram e patentearam um dispositivo chamado transistor, enquanto trabalhavam nos Laboratórios ^{(Laboratories)}Bell . O transistor é o bloco de construção básico de uma CPU . Transistores são componentes de computador relativamente pequenos. O transistor é uma invenção tão importante que os três inventores receberam um Prêmio Nobel^{(Nobel Prize)} por isso.

No final da década de 1950, Robert Noyce e Jack Kilby deram um grande passo adiante e criaram o primeiro circuito integrado^{(integrated circuit)} funcional . Um circuito integrado é um conjunto de circuitos eletrônicos integrados em uma única peça de material semicondutor. Na maioria dos casos, esse material é o silício. Isso é o que as pessoas querem dizer quando falam “microchip”. 

Uma CPU consiste em um ou mais microchips. Esta é uma invenção importante porque bilhões de transistores podem ser empacotados em uma única CPU . Isso cria mecanismos matemáticos incrivelmente poderosos.

Usando as invenções de portas lógicas, transistores e circuitos integrados, o mundo inteiro foi alterado. Os microchips estão em tudo hoje em dia, não apenas no seu computador. E as CPUs são os microchips de uso geral mais avançados que podemos fazer.

Como funcionam as CPUs?^{(How Do CPUs Work?)}

Todo o princípio de uma CPU é baseado em código binário^{(binary code)} . Os seres humanos tendem a representar números usando um sistema chamado base 10 ou sistema decimal. Os valores posicionais de cada dígito em um número aumentam por um fator de dez. Portanto, “111” contém cem, dez e um.

Computadores e suas CPUs não conseguem entender a base 10. Os transistores funcionam no princípio de estar ligado ou desligado. O que significa que as portas lógicas que você constrói a partir delas também podem funcionar apenas com esses dois estados. É por isso que, fundamentalmente, as CPUs são executadas em código binário^{(binary code)} . Este sistema de numeração tem valores de posição diferentes. Em vez disso, se 1, 10, 100, 1000 e assim por diante, os valores de posição são 1,2,4,8,16,32,64,128 e assim por diante. 

Então, em binário “111” seria 7 em números decimais, já que você soma 1,2 e 4 juntos. Se algum dos números for um zero, você simplesmente o ignora e adiciona o valor posicional do próximo 1. Dessa forma, você pode expressar qualquer valor decimal. Apenas^(Just) observe que os números binários geralmente são lidos da direita para a esquerda, então o valor posicional “1” estaria na extrema direita.

Vamos colocá-lo em uma tabela para deixar bem claro:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Você pode ver por que soma o número 7 em decimal? Vamos fazer o número 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

Então 111 é “7”, mas “11101” é 23 porque o quinto valor em binário é 16. Muito^(Pretty) legal, certo? Você pode expressar qualquer número possível que possa ser escrito em decimal dessa maneira. O que significa que computadores construídos a partir de transistores também podem trabalhar com qualquer número.

Como são feitas as CPUs?

O processo de produção de CPUs^(CPUs) modernas também é, como seria de esperar, bastante complexo. O processo básico envolve o crescimento de grandes cilindros de cristal de silício. Suas propriedades semicondutoras o tornam ideal para construir um circuito integrado binário.

Esses grandes cristais são cortados em wafers finos. As bolachas são então “dopadas” com outro produto químico para ajustar suas propriedades. O circuito em nanoescala é então gravado na superfície do wafer usando luz usando um processo conhecido como fotolitografia^{(photolithography)} .

Design e desempenho da CPU

As CPUs^(CPUs) não são todas iguais. O primeiro ancestral próprio da CPU moderna , o Intel 8086 , tinha cerca de 29.000 transistores em seu circuito integrado. Hoje, um processador como o Intel i99900K tem pouco mais de 1,7 bilhão^(billion) de transistores. Quanto mais densos os circuitos lógicos de uma CPU , mais complexo e maior o número de instruções que ela pode executar por ciclo de clock. 

Espera aí^(Hang) , “ciclo do relógio”? Sim, esse é o outro componente principal do desempenho da CPU . Uma CPU é executada em uma determinada frequência, a cada pulso do clock da CPU é feito um ciclo de cálculos. Se você pegar a mesma CPU e dobrar sua velocidade de clock, então (em teoria) ela deve funcionar duas vezes mais rápido. 

Aquele Intel 8086^{(Intel 8086)} de 1978 rodava a 5Mhz quando foi lançado. São cinco milhões de ciclos de clock por segundo. O Intel i9-9900K? Começa em 3,6 Ghz . ^{(starts )}Isso 3600 ^{(Ghz.That 3600)} Mhz , com a opção de aumentar até 5000 Mhz quando possível.

Para adicionar mais um problema ao desempenho da CPU , as ^(CPU)CPUs modernas contêm vários “núcleos”. Cada núcleo é na verdade uma CPU independente . É típico ter pelo menos quatro desses núcleos hoje em dia, mas ultimamente a norma tem sido que os computadores convencionais tenham seis ou oito núcleos. Computadores profissionais de ponta podem ter cerca de 100 núcleos  de CPU .

Ter vários núcleos significa que a CPU pode executar vários conjuntos de instruções em paralelo. O que significa que nossos computadores podem fazer muitas coisas ao mesmo tempo sem problemas. Algumas CPUs têm núcleos “multithread”. Esses núcleos podem lidar com duas tarefas separadas cada. Nos processadores Intel^{(Intel CPUs)} , isso é marcado como “ hyperthreading ”.

Portanto, o desempenho total de uma CPU se resume a uma combinação de:

• É a contagem total de transistores e quão avançado é o design de seus circuitos lógicos
• A frequência do relógio^{(clock frequency)}
• O número de núcleos^{(number of cores)}
• O número de fios

É claro que há mais do que esses quatro pontos principais. No entanto, essas são as quatro principais considerações para fazer uma CPU funcionar bem.

O papel^(Role) da CPU em seu computador^{(Your Computer)}

A última coisa que temos que cobrir é o trabalho que a CPU desempenha em seu computador. Afinal, não é o único microchip de circuito integrado em seu computador. Por exemplo, as GPUs (unidades de processamento gráfico) geralmente são ainda mais densas em transistores do que uma CPU .

Eles precisam de seu próprio resfriamento e fonte de alimentação, bem como memória. É como um pequeno computador extra! O mesmo pode ser dito para os chips que controlam o tráfego de som, USB e disco rígido. ^(USB)Então, por que a CPU é especial? Estes são os principais motivos:

• Pode processar QUALQUER^(ANY) instrução, uma GPU só faz certos tipos de processamento
• Ele une todos os outros componentes, empurrando e puxando dados para fazer seu computador funcionar
• A CPU está envolvida com todo o trabalho que o computador é solicitado a fazer até certo ponto

Em suma, a CPU é o componente de desempenho de uso geral mais importante em seu computador. Não^(Don) tome isso como garantido!

What Is a CPU & What Does It Do?

What is a CPU? The CPU or Central Processing Unit is the number-crunching brain of a computer. Everything a computer does, from playing video games to helping you write an essay, is broken down into a set of mathematical instructions. The CPU takes those instructions and executes them. 

The details of how it does this is, of course, much more complicated than that simple explanation. The most important thing you need to know is that the CPU is the main mathematical engine of a computer.

The (Extremely) Short History Of CPUs

The history of computing is long and complex. It also goes further back into history than digital technology, electronics or even electricity. An abacus is a sort of processor. So are mechanical calculators. The big difference is that these machines can only do one or a few mathematical tasks. They aren’t general purpose processors, which the modern CPU is an example of.

What makes a CPU a general purpose calculation device is the use of logic. In 1903 Nikola Tesla patented electrical circuits known as gates and switches. Using these circuits, you could build devices that perform logical operations, where you could have the machine act on certain conditions. 

In the mid- to late- 1940s William Shockley, John Bardeen and Walter Brattain invented and patented a device called a transistor, while working at Bell Laboratories. The transistor is the basic building block of a CPU. Transistors are relatively tiny computer components. The transistor is such an important invention that the three inventors were awarded a Nobel Prize for it.

In the late 1950s, Robert Noyce and Jack Kilby went one massive step further and created the first working integrated circuit. An integrated circuit is a set of electronic circuits integrated into a single piece of semiconductor material. In most cases, that material is silicon. This is what people mean when they say “microchip”. 

A CPU consists of one or more microchips. This is an important invention because billions of transistors can be packed into a single CPU. This creates incredibly powerful mathematical engines.

Using the inventions of logic gates, transistors and integrated circuits, the entire world has been changed. Microchips are in everything these days, not just your computer. And CPUs are the most advanced general-purpose microchips we can make.

How Do CPUs Work?

The entire principle of a CPU is based on binary code. Human beings tend to represent numbers using a system called base 10 or the decimal system. The place values of each digit in a number go up by a factor of ten. So “111” contains one hundred, ten and one.

Computers and their CPUs can’t understand base 10 at all. Transistors work on the principle of either being on or off. Which means the logic gates you build from them can also only work with these two states. This is why, fundamentally, CPUs run on binary code. This number system has different place values. Instead if 1, 10, 100, 1000 and so on, the place values are 1,2,4,8,16,32,64,128 and so on. 

So in binary “111” would be 7 in decimal numbers Since you add 1,2, and 4 together. If any of the numbers are a zero, you simply skip it and add the place value of the next 1. This way you can express any decimal value. Just note that binary numbers are often read from right to left, so the “1” place value would be at the far right.

Let’s put it in a table to make it crystal clear:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Can you see why it adds up to the number 7 in decimal? Let’s do the number 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

So 111 is “7”, but “11101” is 23 because the fifth place value in binary is 16. Pretty cool, right? You can express any possible number that can be written in decimal this way. Which means computers built from transistors can work with any numbers as well.

How Are CPUs Made?

The production process of modern CPUs is also, as you’d expect, pretty complex. The basic process involves growing large cylinders of silicon crystal. Its semiconductor properties make it ideal for building a binary integrated circuit.

These large crystals are sliced into thin wafers. The wafers are then “doped” with another chemical to fine tune its properties. The nano-scale circuitry is then etched into the wafer surface using light using a process known as photolithography.

CPU Design and Performance

CPUs are not all made equal. The first proper ancestor of the modern CPU, the Intel 8086, had about 29 000 transistors in its integrated circuit. Today, a processor like the Intel i99900K has just over 1.7 billion transistors. The denser the logic circuits of a CPU, the more complex and higher the number of instructions it can perform per clock cycle. 

Hang on, “clock cycle”? Yes, that’s the other major component of CPU performance. A CPU runs at a particular frequency, with each pulse of the CPU clock a cycle of calculations are done. If you take the same CPU and double it’s clock speed then (in theory) it should perform twice as fast. 

That 1978 Intel 8086 ran at 5Mhz when it was launched. That’s five million clock cycles per second. The Intel i9-9900K? It starts at 3.6 Ghz.That 3600 Mhz, with the option to ramp things up to 5000 Mhz when possible.

To add yet another wrinkle to CPU performance, modern CPUs actually contain multiple “cores”. Each core is actually an independent CPU itself. It’s typical to have at least four such cores these days, but lately the norm has been for mainstream computers to have six or eight cores. High end professional computers may have in the region of a 100 CPU cores. 

Having multiple cores means that the CPU can perform multiple sets of instructions in parallel. Which means our computers can do many things at once without issue. Some CPUs have “multithreaded” cores. These cores can themselves handle two separate tasks each. In Intel CPUs this is branded as “hyperthreading”.

So the total performance of a CPU comes down to a combination of:

• It’s total transistor count and how advanced the design of its logic circuits are
• The clock frequency
• The number of cores
• The number of threads

There is, of course, more to it than these four main points. However, those are the four main considerations for making a CPU perform well.

The Role of the CPU in Your Computer

The last thing we have to cover is what job the CPU plays in your computer. It is, after all, not the only integrated circuit microchip in your computer. For example, GPUs (graphics processing units) are often even more transistor-dense than a CPU.

They need their own cooling and power supply, as well as memory. It’s like a small extra computer! The same can be said for the chips that control your sound, USB and hard drive traffic. So why is the CPU special? These are the main reasons:

• It can process ANY instruction, a GPU only does certain types of processing
• It ties all the other components together, pushing and pulling data to make your computer work
• The CPU is involved with all work the computer is asked to do to some extent

In short, the CPU is the most important general-purpose performance component in your computer. Don’t take it for granted!

Related posts

• Por que o Ntoskrnl.Exe causa alta CPU e como corrigi-lo

• Por que o Wsappx causa alto uso da CPU e como corrigi-lo

• Como corrigir o alto uso da CPU audiodg.exe no Windows 11/10

• Por que o Dwm.exe causa alto uso da CPU e como corrigi-lo

• Cartão SD não pode ser lido? Veja como corrigi-lo

• Dicas de solução de problemas quando o Bluetooth não funciona em seu computador ou smartphone

• Como corrigir um erro Err_Cache_Miss no Google Chrome

• WiFi continua desconectando o tempo todo? Aqui está como corrigi-lo

• Google Maps não funciona: 7 maneiras de corrigi-lo

• O que é um erro de serviço 503 indisponível (e como corrigi-lo)

• O que é DirectX e por que é importante?

• CORREÇÃO: Verizon Message + continua parando ou não funciona

• Você precisa de um firewall de terceiros no Mac e no Windows?

• As portas USB 3.0 não estão funcionando? Veja como corrigi-los

• 9 correções quando o Microsoft Edge continua travando

• Como corrigir o erro “Os discos de trabalho estão cheios” no Photoshop

• Como corrigir o erro "Endereço IP do servidor não encontrado" no Google Chrome

• O que fazer se você esqueceu sua senha ou e-mail do Snapchat

• Como corrigir problemas de atraso do Google Stadia

• 6 correções quando o aplicativo Spotify não está respondendo ou não abre