Arquitetura interna de um processador - ULA, UC e Registradores

A Unidade Lógica e Aritmética (ULA) é um dos núcleos de processamento do processador. A ULA processa os dados dos registradores para gerar outros dados que são resultados de uma operação. A ULA realiza operações aritméticas (soma, subtração, multiplicação, divisão) e operações lógicas (AND, OR, XOR, NOT, SHIFTS, ROTATES). A ULA trabalha com o dobro do clock interno do processador, aumentando o desempenho em cálculos usando números inteiros. Por exemplo, em um hipotético Pentium 4 de 800 MHz, a sua ULA trabalhará a 1,6 GHz.

A Unidade de Controle (UC) é um componente do processador responsável por gerar sinais elétricos que controlam outros componentes, como a ULA e os registradores. Os sinais são gerados com base na instrução que está sendo processada. A ULA recebe esses sinais para saber qual operação executar (soma, divisão, AND, OR...), quais registradores fornecerão dados de entrada para ULA e qual será o registrador que armazenará o resultado da operação. Seja a instrução de soma add al, cl de um processador hipotético; para executar esta instrução, a UC envia um sinal para a ULA indicando que ela deve realizar uma operação de soma. A UC também envia um sinal para os registradores al e cl, indicando que eles devem fornecer seus dados para a ULA somá-los. A UC gera outro sinal para indicar que o registrador al deve armazenar o resultado da soma gerado pela ULA.

O registrador é um dispositivo de armazenamento de dados existente dentro do processador. O tamanho do registrador é medido em bits, variando de 32 a 256 bits nos processadores atuais. O conjunto de todos os registradores forma uma memória interna do processador, de alta velocidade, mas de baixa capacidade se comparada com outras memórias (cache principal, disco rígido, CD). O registrador é a memória mais rápida da hierarquia de memória do computador; é possível ler e escrever rapidamente nele.