The CPU and the fetch-execute cycle · A CPU e o ciclo busca-execução
| English | Português |
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| CPU/ˌsiː piː ˈjuː/ | CPU |
| instructions/ɪnˈstrʌkʃnz/ | instruções |
| ALU/ˌeɪ el ˈjuː/ | ALU |
| control unit/kənˈtrəʊl ˈjuːnɪt/ | unidade de controle |
| registers/ˈredʒɪstəz/ | registradores |
| buses/ˈbʌsɪz/ | barramentos |
| cache/kæʃ/ | cache |
| embedded system/emˈbedɪd ˈsɪstəm/ | sistema embarcado |
| clock speed/klɒk spiːd/ | velocidade do clock |
The central processing unit
- The CPU 中央处理器 processes data and carries out instructions 指令, repeating a cycle millions of times a second.
- Inside are the ALU 算术逻辑单元, control unit 控制单元 and registers 寄存器, linked by buses 总线.
- It runs every program through the fetch–execute cycle.
A unidade central de processamento
- A CPU 中央处理器 processa dados e executa instruções 指令, repetindo um ciclo milhões de vezes por segundo.
- Internamente contém a ALU 算术逻辑单元, unidade de controle 控制单元 e registradores 寄存器, ligados por barramentos 总线.
- Ela executa cada programa através do ciclo busca-execução.
Parts of the CPU
- ALU — does calculations and logical comparisons.
- Control unit (CU) — sends control signals to manage all the parts.
- Registers — tiny, very fast stores holding one value each.
- Three buses link them to memory: address (one way), data (both ways), control.
A modern CPU is a single chip holding the control unit, ALU and registers
Partes da CPU
- ALU — realiza cálculos e comparações lógicas.
- Unidade de Controle (CU) — envia sinais de controle para gerenciar todas as partes.
- Registradores — pequenas e muito rápidas memórias que armazenam um valor cada.
- Três barramentos os ligam à memória: endereço (um sentido), dados (ambos os sentidos), controle.
Uma CPU moderna é um único chip contendo a unidade de controle, ALU e registradores
The ALU in a CPU: · A ALU em uma CPU:
The arithmetic logic unit does the maths and logic; the control unit manages the parts. · A unidade aritmético-lógica faz a matemática e a lógica; a unidade de controle gerencia as partes.
Registers and the fetch–execute cycle
- Special registers: PC (address of the next instruction), MAR (address to access), MDR (data/instruction fetched), CIR (instruction being run), ACC (the ALU's result).
- The cycle repeats three stages: Fetch (copy the instruction into the CPU, then PC + 1) → Decode (the CU works out what it means) → Execute (carry it out).
The fetch–decode–execute cycle that the CPU repeats for every instruction
Registradores e o ciclo busca-execução
- Registradores especiais: PC (endereço da próxima instrução), MAR (endereço para acessar), MDR (dado/instrução buscado), CIR (instrução sendo executada), ACC (resultado da ALU).
- O ciclo repete três etapas: Busca (copiar a instrução para dentro da CPU, depois PC + 1) → Decodificação (a CU descobre o que significa) → Execução (realizá-la).
O ciclo busca-decodificação-execução que a CPU repete para cada instrução
The fetch-execute cycle · O ciclo fetch-execute
Tap round the loop the CPU repeats billions of times a second — fetch the instruction, decode what it means, execute it, then do it all again. · Gire em torno do loop que a CPU repete bilhões de vezes por segundo — busque a instrução, decodifique o que ela significa, execute-a, e faça tudo novamente.
Match each CPU part to what it does. · Associe cada parte da CPU ao que ela faz.
The ALU computes, the control unit directs, the PC tracks the next instruction, and cache keeps hot data close. · A ALU computa, a unidade de controle direciona, o PC rastreia a próxima instrução, e o cache mantém dados quentes próximos.
Put the stages of the cycle in order. · Coloque as etapas do ciclo em ordem.
Fetch the instruction, decode what it means, then execute it — repeated continuously. · Busque a instrução, decodifique o que ela significa, então execute-a — repetido continuamente.
Cache 高速缓存, performance, embedded systems 嵌入式系统
- Cache is a small amount of very fast memory near the CPU, holding often-used data — so the CPU waits less.
- Performance depends on the number of cores, the cache size, and the clock speed 时钟速度 (cycles per second).
- An embedded system is a small computer built into a device for one fixed job (washing machine, microwave).
Cache and main memory (RAM) sit close to the CPU to feed it data quickly
Cache 高速缓存, desempenho, sistemas embutidos 嵌入式系统
- Cache é uma pequena quantidade de memória muito rápida próxima à CPU, mantendo dados frequentemente usados — para que a CPU espere menos.
- O desempenho depende do número de núcleos, do tamanho do cache e da velocidade do clock 时钟速度 (ciclos por segundo).
- Um sistema embutido é um pequeno computador integrado a um dispositivo para uma tarefa fixa (máquina de lavar, micro-ondas).
Cache e memória principal (RAM) ficam próximas à CPU para alimentá-la rapidamente com dados
Which change would improve CPU performance? · Qual mudança melhoraria o desempenho da CPU?
More cores, a larger cache and a higher clock speed all improve performance. · Mais núcleos, um cache maior e uma velocidade de clock mais alta melhoram o desempenho.
Cache is small, very fast memory near the CPU that holds often-used data, so the CPU waits less than it would reading from main memory. · O cache é uma memória pequena e muito rápida perto da CPU que armazena dados frequentemente usados, para que a CPU espere menos do que leria da memória principal.
A bigger cache, more cores and a higher clock speed all raise performance — cache helps by cutting the wait for data. · Um cache maior, mais núcleos e uma velocidade de clock mais alta aumentam o desempenho — o cache ajuda cortando a espera por dados.
You've got it
- CPU = ALU (maths/logic) + CU (control signals) + registers, linked by address/data/control buses
- key registers: PC (next instruction), MAR/MDR (memory), CIR (current), ACC (result)
- the cycle: fetch → decode → execute
- performance: cores, cache size, clock speed; cache = fast memory near the CPU
Entendeu?
- CPU = ALU (matemática/lógica) + CU (sinais de controle) + registradores, ligados por barramentos de endereço/dados/controle
- registradores principais: PC (próxima instrução), **MAR/**MDR (memória), CIR (atual), ACC (resultado)
- o ciclo: busca → decodificação → execução
- desempenho: núcleos, tamanho do cache, velocidade do clock; cache = memória rápida próxima à CPU