COMPUTADOR 2. Professor Adão de Melo Neto

Transcrição

1 COMPUTADOR 2 Professor Adão de Melo Neto

2 Modelo Barramento de Sistema É uma evolução do Modelo de Von Newman. Os dispositivos (processador, memória e dispositivos de E/S) são interligados por barramentos. 2

3 Estrutura Interna de um Processador (UCP) 3

4 UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO São funções da UCP, executar as instruções e controlar as operações no computador. Um programa, para ser executado pelo processador, deve ser constituído de uma série de instruções de máquina armazenadas em células sucessivas da MP. 4

5 UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO O ciclo de instrução da CPU consiste em: Este ciclo de instrução se repete indefinidamente até que o sistema seja desligado, ou ocorra algum tipo de erro, ou seja, encontrada uma instrução de parada 5

6 Barramento de Endereços Barramentos Transporta os bits de endereços das posições da memória que serão lidos ou escritos. É unidirecional Barramento de Dados A informação dessa posição de memória, que está sendo lida da memória ou será escrita na memória transita pelo barramento de dados, que é bidirecional. unidirecional bidirecional 6

7 Barramento de Controle Barramentos Indica qual a operação que vai ser realizada: leitura ou escrita, na maior parte dos casos Possui também sinais para A arbitragem do barramento a ser utilizado (dados, endereços ou controle) Para determinar quem vai utilizar o barramento naquele momento (a UCP ou a unidade de entrada/saída). 7

8 RAM Memória A unidade de memória mostra dispositivos RAM e ROM. A RAM (random acess memory) é utilizada para armazenar programas que serão executados. É também usada como armazenamento para resultados intermediarios ou finais das operações realizadas durante a execução de um programa.

9 ROM Memória A ROM (ready only memory) armazena instruções e dados que não mudam e não devem ser perdidos quando o sistema for desligado. Por exemplo, armazena o programa de carga inicial (BIOS) que o microcomputador executa ao ser ligado.

10 Estrutura Interna de um Processador (UCP) 10

11 Registradores da UCP Program counter (PC) ou Contador de Programa: Armazena o endereço da próxima instrução que será executada. PC = 0000h

12 Registrador de instrução (IR) Registradores da UCP Armazenamento do código da instrução que será executada IR = 02h

13 Registradores da UCP Data pointer - ponteiro de dados, DPTR Armazenamento de endereços de dados a serem lidos da memória DPTR = 0001

14 Registradores da UCP Acumulador ou Registrador A (ou Acc) Armazena um operando de qualquer instrução lógica ou matemática, bem como o resultado da referida operação. Demais Registradores Executam muitas funções de armazenamento e contagem.

15 PALAVRA É um grupo de bits. Exemplo de palavra de 16 bits: Indica o tamanho do barramento de dados (que transporta dados entre a CPU/memória e entre CPU/dispositivos de E/S). Exemplo: em um computador de 16 bits (2 bytes), as instruções e dados são armazenadas na memória como unidades de 16 bits e são processadas pela CPU em unidades de 16 bits. Quanto maior o tamanho da PALAVRA mais veloz é o computador (pode executar programas numa taxa mais elevada).

16 Uma palavra pode ser uma instrução ou um dado. Dado São, por exemplo, infomações numéricas ou caracteres que devem ser processados por um programa que a CPU está executando corresponde a O código ASCII para o caracter V corresponde a 8 bits como Instrução São formadas por duas unidades básicas de informação: opcode ( operação a ser executada) operando ou dado da instrução. PALAVRA

17 INSTRUÇÃO DE 01 BYTE INSTRUÇÃO 5 bits de opcode e 3 bits de endereço Opcode: a primeira parte da palavra (bits 7 a 3) que pode ser por exemplo adição, subtração ou transferência de dados. Operando: a segunda parte da palavra (bits 2 a 0) que indica a localização onde o operando esta armazenado.

18 INSTRUÇÃO DE 1 BYTE INSTRUÇÃO MOVA para o acumulador os dados do registrador opcode endereço do operando Opcode (11101) representa mover um byte de dados de um registrador para o registrador A (acumulador). Os últimos três bits (011) especificam que o byte de dados que deve ser transferido está no registrador 3, pois 011 em binário representa o 3 em decimal INSTRUÇÃO DE 1 BYTE CLR A, ou seja, Limpe o acumulador (A) Neste caso, todos os bits representam o opcode

19 INSTRUÇÃO DE 2 BYTES 1 o BYTE Contém o opcode. 2 o BYTE INSTRUÇÃO especifica os dados que serão utilizados na instrução usando os modos de endereçamento direto ou endereçamento imediato.

20 INSTRUÇÃO DE 3 BYTES INSTRUÇÃO Os bytes são armazenados em posições sucessivas da memória

21 Estrutura Interna de um Processador (UCP) 21

22 FUNÇÃO DE CONTROLE DA UCP 22

23 FUNÇÃO DE CONTROLE DA UCP RELÓGIO: Um ciclo de relógio ou de máquina (gerado por um cristal de quartzo) é o intervalo de tempo entre o início de um pulso e o início do seguinte. Cada operação elementar de uma instrução (busca da instrução, por exemplo) realiza-se em um passo no ciclo de instrução (busca da instrução de uma instrução de SOMA por exemplo) e, por essa razão, costuma-se dividir o ciclo em subciclos defasados no tempo, de modo que cada um aciona um passo diferente da instrução. 23

24 FUNÇÃO DE CONTROLE DA UCP UNIDADE DE CONTROLE: 1) Tem como função executar a instrução armazenada no RI através de sinais de controle que emite em instantes de tempo programados (subciclos). Esses sinais de controle são enviados aos diversos componentes do sistema, sejam internos da CPU (como a ULA) ou externos (como a memória ou E/S) 2) Os sinais de controle emitidos ocorrem em vários instantes durante o período de realização de um ciclo de instrução 3) que são cadenciados pelo gerador de sinais conhecido como relógio

25 FUNÇÃO DE CONTROLE DA UCP DECODIFICADOR DE INSTRUÇÃO 1) Dispositivo utilizado para identificar as operações a serem realizadas (operações que estão correlacionadas à instrução em execução) 2) acionando uma entrada específica da UC, 3) que por sua vez saberá que sinais devem ser emitidos. Cada instrução é uma ordem para que a CPU realize uma operação. É necessário que cada instrução possua uma identificação própria e única. A unidade de controle está, por sua vez, preparada para sinalizar adequadamente aos diversos dispositivos da CPU, conforme ela tenha identificado a instrução a ser executada