Guia Mangá. Microprocessadores. Michio Shibuya, Takashi Tonagi e Office Sawa. Novatec

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1 Guia Mangá Microprocessadores Michio Shibuya, Takashi Tonagi e Office Sawa Novatec

2 The Manga Guide to Microprocessors is a translation of the japanese original, Manga de wakaru CPU, published by Ohmsha, Ltd. of Tokyo, Japan, 2014 by Michio Shibuya, Takashi Tonagi, and Office sawa. The english edition is co-published by No Starch Press, Inc. and Ohmsha, Ltd. Portuguese-language rights arranged with Ohmsha, Ltd. and No Starch Press, Inc. for Guia Mangá Microprocessadores ISBN , published by Novatec Editora Ltda. Edição original em japonês Manga de wakaru CPU, publicado pela Ohmsha, Ltd. de Tóquio, Japão 2014 por Michio Shibuya, Takashi Tonagi, e Office sawa. Edição em inglês The Manga Guide to Microprocessors, co-publicação da No Starch Press, Inc. e Ohmsha, Ltd. Direitos para a edição em português acordados com a Ohmsha, Ltd. e No Starch Press, Inc. para Guia Mangá Microprocessadores ISBN , publicada pela Novatec Editora. Copyright 2018 da Novatec Editora Ltda. Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei 9.610, de 19/02/1998. É proibida a reprodução desta obra, mesmo parcial, por qualquer processo, sem prévia autorização, por escrito, do autor e da editora. Editor: Rubens Prates PY Tradução: Cláudio José Adas Revisão gramatical: Tássia Carvalho Editoração eletrônica: Carolina Kuwabata ISBN: Histórico de impressões: Setembro/2018 Primeira edição Novatec Editora Ltda. Rua Luís Antônio dos Santos São Paulo, SP Brasil Tel.: novatec@novatec.com.br Site: Twitter: twitter.com/novateceditora Facebook: facebook.com/novatec LinkedIn: linkedin.com/in/novatec PY

3 Sumário Prefácio... xi 1 O que faz a CPU? Computadores podem processar qualquer tipo de informação A CPU é o núcleo de todo computador Os cinco componentes de um computador moderno ALUs: o núcleo da CPU CPUs processam informações e tomam decisões O que é informação, afinal de contas? A diferença entre informação analógica e digital OPERAÇÕES DIGITAIS O mundo do computador é binário Os estados recíprocos de 1 e Sistemas numéricos decimal x binário Expressando números em binário Frações em ponto fixo e ponto flutuante Adição e subtração em binário O que são operações lógicas? Circuitos integrados contêm portas lógicas As três portas lógicas básicas: AND, OR e NOT Tabelas da verdade e diagramas de Venn Resumo das portas AND, OR e NOT Outras portas básicas: NAND, NOR e XOR Resumo das portas NAND, NOR e XOR Leis de De Morgan Circuitos que executam operações aritméticas O circuito de adição O meio somador O somador completo e o somador com propagação de carry O somador com antecipação de carry Circuitos que lembram Circuitos com memória são necessários! Flip-flop: noções básicas de circuitos de memória O flip-flop RS O flip-flop D e o clock O flip-flop T e contadores Projeto de circuitos modernos: CAD e FPGA... 85

4 3 ARQUITETURA DA CPU Tudo sobre memória e a CPU Memória tem endereços atribuídos Dados passam pelo barramento Largura do barramento e bits Sinais R/W e sinais I/O Instruções são feitas de operandos e códigos de operação Acumuladores e outros registradores são usados nas operações Processamento de instruções pela CPU Arquitetura de uma CPU clássica O ciclo de instruções A instrução que processamos muda dependendo do contador do programa Todos os tipos de dispositivos de memória Uma comparação entre HDD e memória Espaço de RAM, Espaço de ROM e Espaço de I/O O que são interrupções? Interrupções são úteis A pilha e o ponteiro da pilha Prioridade das interrupções Classificações de memória Portas de I/O e a GPU Frequência do Clock e graus de precisão Geradores de Clock Interrupções do Timer Sinais de Reset O desempenho da CPU é medido em FLOPS OPERAÇÕES Tipos de operações Existem muitos tipos de instruções Instruções para operações aritméticas e lógicas O que são deslocamentos de bits (Shifts)? O bit de sinal nos permite expressar números binários negativos Deslocamentos lógicos e Deslocamentos aritméticos Deslocamentos circulares (ou rotacionais) Operações de transferência de dados Instruções de Entrada/Saída (I/O) Instruções de desvio Avaliação de condição e flags de status Combinando desvios e avaliações de condição Tipos de operandos Quantos operandos existem? Operandos assumem várias formas Processamento de valor imediato Referências de endereço viii Sumário

5 O que são modos de endereçamento? Visão geral dos modos de endereçamento A estrutura das operações na ALU Dentro da ALU Arquitetura básica de circuito do 74S Transmissão Serial e Transmissão Paralela Uma visão geral de alguns registradores básicos Uma visão geral de alguns flags de status básicos A instrução SLEEP Programas Linguagens Assembly e de alto nível O que são linguagens Assembly? As características das Linguagens Assembly e das Linguagens de Alto Nível A diferença entre programas e código-fonte Noções básicas de programas O que é possível fazer usando condições e pulos? O que devemos fazer o computador executar? Onde são armazenados os programas? O que acontece antes de um programa ser executado? Microcontroladores O que são microcontroladores? Microcontroladores estão em todos os tipos de produtos A função de um microcontrolador Arquitetura de um microcontrolador O que são DSPs? DSPs e Operações de Multiplicar-Acumular Microcontroladores em Máquinas Industriais Epílogo Posfácio Índice Remissivo Sumário ix