Microprocessadores. São máquinas elétricas onde podemos armazenar instruções lógicas, aritméticas e de tomada de decisão;

Transcrição

1 Microprocessadores São máquinas elétricas onde podemos armazenar instruções lógicas, aritméticas e de tomada de decisão; CPU (Central Processing Unit Unidade Central de Processamento)

2 CPU (Central Processing Unit) Processsa as instruções contidas no programa e é dividida em: Unidade de Controle (UC); Unidades Lógicas e Aritméticas (ULA); Decodificador de Instrução; Registradores;

3 CPU (Central Processing Unit)

4 Evolução para Microcontroladores Barateamento dos CI's e o surgimento de microprocessadores (CPUs) mais poderosos, começou-se a usar as CPUs mais simples para implementar tarefas dedicadas: controle de impressora, reguladores de velocidade, acionadores de motores de passos, etc

5 Basicamente CPU Controle RAM pilha e dados Porta Serial comunicação Timers temporização ROM programa controle Portas Paralela I/O AD / DA sinais analógicos

6 Por quê Microcontroladores? Estas aplicações tinham o custo dependente do preço da CPU e dos periféricos; A idéia foi colocar todos os periféricos dentro do chip da CPU.

7 Por quê Microcontroladores? Por outro lado, uma CPU dedicada a um determinado controle não precisa ser muito rápida nem tampouco ter um conjunto de instruções extenso e poderosos; Não são necessárias instruções para trabalhar com ponto flutuante, com strings ou vetores e mecanismos de endereçamento;

8 Por quê Microcontroladores? Os microcontroladores são específicos para controle, não tem grande capacidade de processamento e por isso nunca haverá computador pessoal cuja CPU seja um microcontrolador; Eles podem estar presentes nos PCs, apenas para controlar periféricos;

9 Microprocessador x Microcontrolador

10 Diagrama de Bloco

11 Microprocessador x Microcontrolador Microprocessor CPU, RAM, ROM, Timers ficam separados; Expansivos; Versatilidade; Proposta Geral; Microcontroladores CPU, RAM, ROM, Timres ficam em um mesmo chip; Para aplicações em que o custo, energia e espaço são críticos;

12 Microcontrolador

13 Microcontrolador Diagrama geral de blocos de um microcontrolador

14 Critérios para a escolha de um Microcontrolador Satisfazer as necessidades de computação da tarefa de forma eficiente e custo efetivo Velocidade, a quantidade de ROM e RAM, o número de portas I/O e timers, energia Facilidade de upgrade Custo por unidade

15 Critérios para a escolha de um Microcontrolador Avaliar as ferramentas de desenvolvimento de software; Debugadores, Compiladores, Simuladores, Suporte técnico, etc;

16 Sistemas Processados Programa (Software): conjunto de instruções arranjadas de forma organizada que apresenta uma função específica; Firmaware: programa que está armazenado em memória não volátil (ROM); Hardware: partes eletrônicas de um microcomputador Microcontrolador: microcomputador integrado num único chip (microprocessador + periféricos)

17 Sistemas Processados Periféricos: Circuitos acessórios ao computador que realizam tarefas específicas; Exemplos: Timers CCP (Comparação, Captura e PWM); Conversores AD/DA Portas de Comunicação (USART, I2C, SPI, USB, CAN...)

18 Arquitetura Von-Neuman Von Neumann: Instruções e dados compartilham a mesma unidade física de memória

19 Arquitetura Von-Neuman

20 Arquitetura Harvard Harvard: Instruções e dados são armazenados em memórias diferentes Vantagem: Instruções e dados podem ser acessados simultaneamente, aumentando o desempenho. O PIC segue esta arquitetura! Um barramento de dados de 8 bits e outro para instrucões (12, 14 ou 16 bits)

21 Arquitetura Harvard

22 Arquitetura Harvard

23 Barramento Permite a transferência de sinais elétricos entre diferentes partes do compuatdor.

24 Instruction Set Conjunto de instruções que um processador compreende; Cada processador possui seu próprio conjunto de instruções, inviabilizando, na maioria dos casos, a portabilidade;

25 Instruction Set CISC Complex Instruction Set Computing - Computação onde o número de instruções é muito grande; RISC (Reduced Instruction Set Computing) - Computação onde um número reduzido de instruções estão disponíveis. O PIC possui um número reduzido de Instruction Set (RISC)

26 Instruction Set Considerações sobre o RISC e CISC: Uma única instrução CISC pode equivaler a várias instruções RISC; Uma instrução CISC precisa realizar passos semelhantes aos realizados pelas RISC; CISC minimiza o número de acessos a memória de programa; RISC simplifica a decodificação de instruções, deixando esta etapa mais rápida;

27 Vantagens CISC: Instruction Set Apesar do conjunto de instruções ser muito grande, oferece um número maior de instruções ( ferramentas ) ao programador Assembly; Menor quantidade de instruções são necessárias para desenvolver um programa (programas ocupam menos memória).

28 Vantagens RISC: Instruction Set Etapa de decodificação tão simples que pode, em alguns casos, ser eliminada; Com um número menor de instruções, os parâmetros destas podem ser agregados no opcode (código de máquina de uma instrução), simplificando inclusive o FETCH. Simplificação dos circuitos eletrônicos.

29 Ciclo de vida de uma CPU

30 Perguntas?