ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

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1 Organização de Computadores ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Curso: Tecnologia em Gestão da Tecnologia da Informação Ano: 2011 Instrução Precisam ser entendidas pelo processador Precisam ser decodificadas e executadas Busca instrução Decodifica instrução Busca os dados Executa Instrução Ela deve possuir um formato Define o que é a instrução Ciclo da Instrução E quais informações ela ira passar ao processador É formada por um conjunto de campo O nome dado a esse conjunto de campos é Palavra 1

2 Instrução Podem possuir de 1 a 4 campos Precisam conter para serem executadas Código do operando Endereço dos operandos O código do operando deve ser único Opecode (operation code) Cada operação deve ser executada sobre operandos ou variáveis As variáveis são classificadas pelo papel que assumem Operando Fonte 1 Operando Fonte 2 Operando Destino Instruções Podemos ter instruções com: 2

3 Classificação dos operandos Registrador Direto 3

4 Indireto Indexado 4

5 O número de bits do código de operação depende de quantas instruções tem o set de instruções da máquina. Ex: um processador com 256 instruções (ou 2 8 instruções) teria necessidade de 8 bits para representar o código de operação. Lembre-se que cada instrução precisa ter o seu código binário! Um processador pode ter suas instruções com código de operações com tamanho fixo ou variável. Códigos de operação com tamanho fixo são mais fáceis de implementar e manipular durante a execução de programas Exemplos de instruções Instrução ADD A,B MOV A, B MULT R1, R2 INC R1 Significado Somar A com B Mover o valor de B para A Multiplicar R1 por R2 Incrementar em 1 o valor de R1 5

6 Exemplos de instruções de uma maquina hipotética Instrução Significado Operação Código Load Carregar no acumulador ACC <-- op 0000 Store Salvar na memória op <-- ACC 0001 Add Somar ACC <-- ACC + op 0010 Sub Subtrair ACC <-- ACC - op 0011 Mult Multiplicar ACC <-- ACC * op 0100 Div Dividir ACC <-- ACC / op 0101 Jmp Desviar CI <-- op 0110 Jz Desviar, se ACC igual zero CI <-- op, se ACC = Jnz Desviar, se ACC não zero CI <-- op, se ACC!= Read Ler entrada op <-- entrada 1001 Print Imprimir saida <-- op 1010 Stop Terminar 1100 Exercícios 1. O que se pode entender por Conjunto de Instruções? 2. Quais os componentes de uma palavra de instrução? 3. Quais os principais modos de endereçamento e como cada um funciona? 4. Represente em número exponencial o set de uma maquina de 8 operandos. 5. Represente um palavra de 20 bits com um código de operação de 4 bits e dois operandos. 6

7 Representação Funcional UCP Registradores Importantes para execução das instruções CI Contador de Instruções ou PC - Program Counter (Inglês) - armazena o endereço da próxima instrução a ser executada, tem sempre o mesmo tamanho do REM RI Registrador de Instrução ou IR - Instruction Register (Inglês) - armazena a instrução a ser executada Registrador de Dados em Memória (RDM) Registrador de Dados em Memória, um para informar o dado a ser escrito na memória, outro para receber um dado lido da memória Registrador de endereçamento à memoria (MAR) Contem o endereço de uma posição de memória 7

8 Outros registradores DI - Circuito que decodifica, ou seja, descobre o que é a instrução (o que ela faz) e quais os seus operandos. O decodificador de instruções descobre o que tem na palavra de instrução ACC Acumulador ou Accumulator (Inlês) - armazena os dados (de entrada e resultados) para as operações na UAL Obs: o acumulador é um dos principais elementos que definem o tamanho da palavra do computador - o tamanho da palavra é igual ao tamanho do acumulador. Exemplos ENDEREÇO CONTEÚDO da CÉLULA Memória Principal Formato da Instrução 00 3B 01 1A 02 2B A 01 2A 00 Código Operação Operando 8 bits 8 bits tamanho da instrução = 16 bits 8

9 Definições 3B = LDA OP ACC <--- (Op) Descrição: carrega no acumulador o conteúdo da posição de memória indicada no operando. Registrador de Controle Resultado exemplo 1 CICLO de TEMPO ACC REM RDM RI (16 bits) OPERAÇÃO T0 x 00 3B 3Bxx Lê opcode T1 x 01 1A 3B1A Lê operando T2 1A 01 1A 3B1A Carrega Acumulador 9

10 Registrador de Controle Exercícios 1 Definições Considerando a mesma maquina do exemplo anterior LDIA Op ACC <--- ((Op)) Descrição: LDIA (load accumulator indirect) significa "carrega no acumulador o conteúdo da posição de memória apontada pela posição indicada no operando. Resultado exercício 1 CICLO de TEMPO ACC REM RDM RI (16 bits) OPERAÇÃO T0 x 00 3B 3Bxx Lê opcode T1 x 01 1A 3B1A Lê operando T2 x 1A 01 3B1A Lê dado T3 01 1A 01 3B1A Carrega dado no acumulador 10

11 Exercício 2 Dados da memória Principal ENDEREÇO MP (T1) 10 6B2B B B Formato da Instrução Formato da instrução opcode operando 1 operando 2 (20 bits) 4 bits 8 bits 8 bits Definições: 6 = ADD Op1, Op2 (Op1) <---- (Op1) + (Op2) Descrição: soma o conteúdo da posição de memória indicada em Op1 com o conteúdo da posição de memória indicada em Op2 e coloca o resultado na posição de memória indicada em Op1. 11

12 Registrador de Controle Resultado exercício 3 Tempo REM RDM ACC OPERAÇÃO T0 10 6B2B3 0 Lê instrução (opcode + 2 operandos) T1 B Lê 1º dado T2 B A1 Lê 2º dado T3 B2 077A1 077A1 Executa instrução CÁLCULO DO VALOR DO ACUMULADOR A1 Referências Bibliográficas TANENBAUM, Andrew S. Organização Estruturada de Computadores. Editora LTC, 5 ed. PATTERSON, David A. & HENNESSY, John L. Organização e Projeto de Computadores: a interface hardware/software. Rio de Janeiro: Elsevier, Diversos sites na internet 12