Processamento - Como os computadores “raciocinam”?

Mas como o computador consegue calcular tudo isso de uma forma tão rápida? Bem, aí precisamos falar um pouco sobre portas lógicas.

Portas lógicas

As portas lógicas (ou circuitos lógicos) são dispositivos que realizam uma operação lógica com um ou mais sinais de entrada, apresentando como resultado uma única saída. As portas lógicas foram usadas pela primeira vez na Engenharia para a resolução de problemas de circuitos de telefonia, pelo engenheiro da Bell Labs, Claude Elwood Shannon, considerado o fundador da teoria da informação. Elas funcionam segundo a álgebra booleana que estudamos, e podemos representá-las através de seus símbolos e nomes padronizados pela ANSI. Vejamos que nomes estão atribuídos com as operações que estudamos.

Em um rápido exemplo, podemos utilizar uma porta OU para permitir o funcionamento de uma porta automática de shopping da seguinte forma: conectamos dois sensores de movimento (um dentro e outro fora da entrada do shopping) a uma porta OU. Se um dos sensores (ou os dois) perceber uma pessoa querendo passar pela porta (entrando ou saindo) ele irá enviar um sinal de tensão na porta lógica e isso irá gerar um sinal de tensão (ligar motores) saindo da porta lógica, fazendo com que os motores da porta automática sejam acionados, abrindo as portas.

As portas lógicas são a alma da eletrônica digital e suas aplicações podem variar de um simples circuito para acionamento de portas, como no exemplo descrito anteriormente, aos megaprocessadores com vários núcleos. Por falar em processador, podemos simplificar um microprocessador típico com a simples figura:

Vemos que o processador é composto por 3 partes principais: a UC - Unidade de Controle responsável por gerar todos os sinais que controlam as operações no interior e exterior da CPU, os registradores que armazenam os dados que estão sendo processados na CPU e, finalmente, a ULA - Unidade Lógico Aritmética. A ULA é a responsável pelos milhões de cálculos matemáticos realizados por segundo em um processador. E essa unidade é composta por portas lógicas que realizam cálculos simples em bilionésimos de segundo. Essa é a verdadeira estratégia dos computadores, transformar grandes problemas em problemas pequenos, fáceis de computar (o famoso “dividir para conquistar”).

Podemos ver uma ULA de 2 bits (ou seja, que pode realizar cálculos com números que podem ser representados por 2 bits), na figura disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:2-bit_ALU.png. Pode até parecer meio complicado agora, mas vemos claramente que só precisamos de algumas portas lógicas e fios para fazer nossa própria ULA caseira. Mas para fazer computadores compactos e super-rápidos você vai precisar de alguns milhões de dólares :P.

Atividade 03

Modele algum problema simples de lógica da Aula 07 (pode ser o da Segunda parte da construção da tabela-verdade da página 08). Mas você vai precisar de uma leve pesquisa antes de se aventurar. Procure no Google alguns textos, imagens e vídeos simples que te ajudem. Leve para mostrar ao seu tutor (ou poste no fórum) para que possamos ajudar em algum problema que restou.