Organização e Arquitetura de Computadores. Hugo Barros

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1 Organização e Arquitetura de Computadores Hugo Barros

2 Introdução Instruções Primitivas L0 Linguagem de máquina; Divergência de capacidades: Os pc's podem fazer x As pessoas querem fazer y Surge então o problema... Novo conjunto de instruções L1 Tradução/Interpretação

3 Introdução Então porque criar uma nova linguagem ao invés de criar uma nova máquina que entenda L1? Máquina real Mn/Linguagem Ln Máquina real M3/Linguagem L3 Conjunto Conjunto de de Instruções Instruções dirigido dirigido à à pessoas. pessoas. (Linguagem (Linguagem de de Alto Alto Nível) Nível) Java, Java, C++ C++ Máquina real M2/Linguagem L2 Dividir para conquistar? Níveis/ Camadas Máquina real M1/Linguagem L1 E E o o custo custo continua continua o o mesmo mesmo?? Máquina real M0/Linguagem L0 Linguagem Linguagem de de máquina máquina

4 Histórico ENIAC mil válvulas 1500 relés Mais de 30 toneladas 140 quilowatts

5 Histórico

6 Histórico Edvac válvulas 1000 relés 8 toneladas 56 quilowatts

7 Histórico

8 Histórico Surgem os transistores 1955 TX0 TX1... TXn

9 Histórico Circuitos integrados 1965 IBM 360

10 Histórico Integração em grande escala Milhões de transistores em um chip Surge a interface com o usuário

11 Histórico Máquinas atuais: PC's Servidores Mainframes

12

13 Processadores

14 Processadores Funções: Executar programas armazenados na memória; Busca, examina e executa instruções do programa; Controla registradores;

15 Processadores

16 Componentes de um processador Barramento: Liga os componentes do computador; Conjunto de fios paralelos que permite a transmissão de dados, endereços, sinais de controle e instruções; Podem ser internos e externos ao processador; Unidade de Controle: Busca e define cada instrução; Unidade Aritmética Lógica: Realiza operações necessárias a execução das instruções;

17 Componentes de um processador Registradores: Memória pequena de alta velocidade; Em geral do mesmo tamanho; É neles que ficam o PC(Program Counter): armazena o endereço para a próxima instrução; IR(Registrador de Instruções) : armazena a instrução que está sendo executada no momento;

18 Organização do processador

19 Caminho de Dados Geralmente composto de 1 a 32 registradores; Dois registradores armazenam as duas entradas (A e B) da UAL; A saída da UAL é conectada a 1 dos registradores 2 Tipos de instruções: Registrador memória: que permite que uma palavra de memória seja armazenada no registrador; Registrador registrador: instrução que opera 2 registradores e coloca o resultado em outro registrador(ciclo de dados); Importante: A velocidade do caminho de dados determina a velocidade de um computador ;

20 Execução de Instruções Ciclo de Busca Decodificação - Execução de uma instrução: 1) Busca próxima instrução na memória de armazena no IR; 2) Atualiza o Contador de Instrução (PC) para apontar para a próxima instrução; 3) Determina o tipo de instrução armazenada no IR; 4) Determina o endereço dos dados na memória; 5) Busca dados na memória, caso for preciso dados adicionais armazena-os em outros registradores; 6) Executa a instrução; 7) Volta ao passo 1;

21 Problema 1 Como construir computadores de baixo custo capaz de executar todas as instruções complexas de máquinas de alta performace, muito mais caras? Implementação em hardware puro;(usado em computadores mais caros) Implementação via interpretador de instruções por software; (mais baratos)

22 Problema 1 Vantagens do interpretador em relação ao hardware: Possibilidade de corrigir erros na implementação de instruções; Oportunidade de incorporar novas instruções nas máquinas já existentes; Projeto estruturado que permite o desenvolvimento, teste e documentação de instruções complexas de forma eficiente; Armazenamento das microinstruções do interpretador em memórias read-only(rom), chamadas de memórias de controle, muito mais rápidas do que as memórias tradicionais;

23 Importante O Uso da interpretação permitiu a criação de um conjunto grande de instruções e que eram difíceis e caras para serem implementadas diretamente por hardware. (circuitos muito complexos).

24 RISC X CISC Próxima aula...

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