O que é CPU? Conheça o principal processador de computadores e celulares

Entenda qual é a função da Unidade Central de Processamento (CPU) e como ela funciona em conjunto com outros processadores no seu smartphone ou PC

Emerson Alecrim Ana Marques
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• Atualizado há 2 semanas
O que é CPU? (imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)
O que é CPU? (imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)

A CPU (Central Processing Unit) é um chip responsável pelo processamento de dados em um computador, celular e outros dispositivos eletrônicos, funcionando como o “cérebro” desses equipamentos. A seguir, entenda qual é a diferença entre a CPU e outros tipos de processador, como ela funciona e suas aplicações.

Quais são os componentes de uma CPU?

A Unidade Central de Processamento (CPU) é dividida em três unidades essenciais. São elas: Unidade de Controle (UC), Unidade Lógica e Aritmética (ULA) e Registradores. A seguir, saiba mais sobre a função de cada uma delas.

O que é a Unidade de Controle (UC) da CPU?

A Unidade de Controle é um circuito que gera sinais elétricos para organizar como e quando as instruções devem ser executadas. Esses sinais direcionam a comunicação entre a CPU e componentes como memória RAM e dispositivos de entrada e saída de dados.

O modo de trabalho da Unidade de Controle depende da arquitetura e sofisticação do processador. Mas, em todos os casos, o componente segue a rotina de buscar instruções na memória, interpretá-las e direcioná-las no momento adequado para que as operações sejam executadas.

Para que serve a Unidade Lógica e Aritmética (ULA) na CPU?

A Unidade Lógica e Aritmética (ULA) é um circuito responsável por executar operações lógicas, cálculos como adição e multiplicação, além de operações booleanas (baseadas no sistema binário) complexas.

Todas essas operações são essenciais para que a CPU realize cálculos e comparações que levam ao processamento dos dados conforme as instruções direcionadas pela Unidade de Controle. Por isso, a ULA é considerada um elemento crucial em todos os tipos de CPU.

O que são os registradores de uma CPU?

Os registradores são um tipo de memória rápida e volátil (perdem dados ao ficar sem energia elétrica) usados em pequenas quantidades para armazenamento de dados. A sua função é permitir que a CPU tenham acesso imediato a dados e instruções necessárias para a execução de operações lógicas ou aritméticas.

Normalmente, os registradores são o tipo de memória que fornece à CPU o acesso mais rápido aos dados. Sem eles, as operações poderiam levar mais tempo para serem realizadas, tornando a capacidade de processamento da CPU subaproveitada.

Unidades essenciais de uma CPU (imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)
Unidades essenciais de uma CPU (imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)

Para que serve a memória cache da CPU?

Cache é um tipo de memória temporária que permite à CPU ter acesso aos dados a serem processados de modo mais rápido do que se eles fossem acessados somente a partir da memória RAM. O cache do processador é dividido em níveis. Quanto menor o nível, mais rápida é a memória, embora também mais cara.

O que são os ciclos de instrução de uma CPU?

Um ciclo de instrução consiste no período de tempo que a CPU leva para buscar instruções na memória e executá-la, razão pela qual esse procedimento também é conhecido como “ciclo de busca e execução”. As instruções podem ser executadas de modo sobreposto, técnica chamada de pipeline.

Quais são os ciclos de instrução de uma CPU?

Os ciclos de instrução variam de uma arquitetura de processador para outra ou entre CPUs com especificações diferentes. Mas há estágios básicos para todos os casos:

  • Busca: a instrução é buscada com base na indicação do endereço de memória em que ela está e armazenada em um registrador;
  • Decodificação: a instrução obtida no estágio de busca é interpretada, etapa na qual ela é dividida em operadores aritméticos ou lógicos e operandos (entidades como uma constante ou o valor de uma variável);
  • Busca de operandos (operand fetch): os endereços de memória dos operandos são calculados e, então, eles são buscados;
  • Execução: os dados são decodificados pela Unidade de Controle e direcionados a componentes como a Unidade Lógica e Aritmética para a operação ser finalmente executada;
  • Armazenamento: o resultado da operação executada é armazenada na memória principal. Na sequência, um novo ciclo começa.

O que são os núcleos da CPU?

O núcleo de um processador é uma unidade completa de execução. Cada núcleo (core) contém uma Unidade de Controle, uma Unidade Lógica e Aritmética e registradores. Também pode haver memórias caches dedicadas, embora um nível ou outro de cache possa ser compartilhado, dependendo da arquitetura do chip.

Uma CPU pode ter apenas um núcleo (portanto, o núcleo é a CPU em si) ou ser multi-core, isto é, ter dois ou mais núcleos. Em linhas gerais, quanto mais núcleos, mais capacidade de processamento o chip tem. Modelos sofisticados, voltados a servidores e aplicações profissionais, podem ter mais de 100 núcleos.

Como saber quantos núcleos tem minha CPU?

Uma forma de descobrir a quantidade de núcleos da CPU consiste em pesquisar pelo nome completo do chip no Google ou no Bing. Geralmente, os primeiros resultados levam para a página oficial do produto, que informa a quantidade de núcleos e demais especificações.

Outra opção é o uso de aplicativos como o CPU-Z, disponível para Windows e Android. O software não só informa a quantidade de núcleos da CPU, como revela detalhes como quantidade de memória cache e frequência (clock).

CPU-Z informando que o chip Snapdragon 8 Gen 1 tem oito núcleos (imagem: Emerson Alecrim/Tecnoblog)
CPU-Z informando que o chip Snapdragon 8 Gen 1 tem oito núcleos (imagem: Emerson Alecrim/Tecnoblog)

Processador octa-core é melhor que quad-core?

Um celular octa-core (com oito núcleos) só será melhor que um modelo quad-core (com quatro núcleos) no processamento se o seu conjunto total de recursos o fizer ter mais desempenho em relação ao segundo aparelho.

Isoladamente, a quantidade de núcleos de uma CPU não é um bom parâmetro de desempenho. Há outros fatores que devem ser levados em conta, como a frequência (clock) de cada núcleo (core), a quantidade de memória cache e a tecnologia de fabricação do chip.

O que define a velocidade da CPU?

Além da quantidade de núcleos e recursos como cache, o clock do processador (frequência) é determinante para o desempenho. Esse parâmetro indica a quantidade de ciclos de operação por segundo que a CPU executa.

O clock é informado em hertz (Hz), medida que corresponde a um ciclo de operação por segundo. CPUs modernas têm frequência na casa dos gigahertz (GHz). 1 GHz corresponde a 1.000.000.000 Hz, logo, um chip de 1,8 GHz executa até 1,8 bilhão de ciclos por segundo.

O que é overclock da CPU?

O overclock é um procedimento para aumentar a frequência da CPU além do limite que definido pelo fabricante. Se o clock aumenta, o desempenho também, pois mais ciclos são executados por segundo. Porém, se o overclock não for feito com cuidado, a CPU pode ser danificada ou funcionar incorretamente.

Chips Core de 13ª geração têm até 24 núcleos (imagem: divulgação/Intel)
Chips Core de 13ª geração têm até 24 núcleos e desbloqueio para overclock (imagem: divulgação/Intel)

Qual é a temperatura ideal da CPU?

A temperatura ideal de funcionamento da CPU depende de sua finalidade de uso, mas, em linhas gerais, deve ficar abaixo de 50°C em momentos de ociosidade. Quando o processador estiver trabalhando em capacidade máxima, o ideal é que sua temperatura não passe de 80ºC.

É importante verificar a temperatura do PC regularmente para evitar travamentos ou lentidões causadas pelo thermal throttling, mecanismo que limita o funcionamento do chip para evitar superaquecimento.

Conhecer o Thermal Design Power (TDP) de um processador permite encontrar um mecanismo de resfriamento capaz de manter a CPU funcionando dentro do nível recomendado.

Por que o uso da CPU fica em 100%?

Se o computador exibe uma notificação de uso de 100% da CPU ou essa informação aparece em um software de monitoramento, como o Gerenciador de Tarefas do Windows, significa que o processador está funcionando em sua capacidade máxima. Geralmente, isso causa lentidão no sistema.

O uso da CPU em 100% pode ser causado pela execução de um software que exige mais recursos de hardware do que o computador oferece. Outras razões incluem malwares em ação ou um software que, por mau funcionamento, demanda todos os núcleos de processamento.

Encerrar processos problemáticos e reiniciar o computador estão entre as formas de diminuir o uso da CPU.

O que a CPU faz em jogos?

Durante a execução de jogos, a CPU lida com tarefas não relacionadas diretamente aos gráficos, como cálculos matemáticos de elementos de jogabilidade, mecânica e níveis de dificuldade.

Ao mesmo tempo, a GPU lida com o processamento gráfico, executando elementos de textura, objetos 3D, sombras, entre outros recursos visuais.

É importante que tanto a CPU quanto a GPU tenham recursos avançados. A combinação de uma placa de vídeo potente com uma CPU simples (e vice-versa) tende a prejudicar o desempenho do jogo.

Como a CPU é usada em computação paralela?

O processamento paralelo permite que o computador realize mais de uma operação ao mesmo tempo. O conceito pode ser usado para realizar cálculos complexos, de modo que problemas sejam divididos em tarefas menores, executadas simultaneamente.

Para isso, a computação paralela pode se basear no uso de vários processadores ao mesmo tempo ou, se aplicada a um único computador, acionar todos os núcleos da CPU.

Qual é a diferença entre CPU, processador e gabinete?

A CPU é um chip de silício que executa processos, isto é, sequências de instruções e dados que correspondem a softwares. É por isso que a CPU também é comumente chamada de processador.

Contudo, um computador ou dispositivo móvel conta com outros tipos de processador, como o processador de sinal de imagem (ISP), que transforma em foto os dados obtidos pelo sensor de uma câmera digital, e a GPU de uma placa de vídeo, que processa dados gráficos.

Há quem use o termo CPU para designar o gabinete do computador, mas ambos são componentes diferentes. A CPU consiste unicamente em um chip que é instalado na placa-mãe. O gabinete é a “caixa” que abriga todos os componentes do computador, também podendo ser chamado de desktop ou torre.

O gabinete abriga os componentes internos de um PC, não devendo ser confundido com a CPU, que é um chip  (imagem: Emerson Alecrim/Tecnoblog)
O gabinete abriga os componentes internos de um PC, não devendo ser confundido com a CPU, que é um chip (imagem: Emerson Alecrim/Tecnoblog)
Emerson Alecrim

Emerson Alecrim

Repórter

Emerson Alecrim cobre tecnologia desde 2001 e entrou para o Tecnoblog em 2013, se especializando na cobertura de temas como hardware, sistemas operacionais e negócios. Formado em ciência da computação, seguiu carreira em comunicação, sempre mantendo a tecnologia como base. Em 2022, foi reconhecido no Prêmio ESET de Segurança em Informação. Participa do Tecnocast, já passou pelo TechTudo e mantém o site Infowester.

Ana Marques

Ana Marques

Gerente de Conteúdo

Ana Marques é jornalista e escreve sobre tecnologia há 7 anos. Formada pela UFRJ, está na equipe do Tecnoblog desde 2020. Já passou pelo TechTudo (Globo) e pelo hub de conteúdo do Zoom, onde cobriu eventos nacionais e internacionais, analisando celulares, fones e outros eletrônicos. De 2019 a 2022, escreveu a coluna semanal "Vida Digital" no site da revista Seleções (Reader's Digest). Antes disso tudo, cursou Farmácia e fundou uma banda de rock.

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