Informática I. Aula 4. Aula 4-11/09/2006 1

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1 Informática I Aula 4 Aula 4-11/09/2006 1

2 Ementa Histórico dos Computadores Noções de Hardware e Software Microprocessadores Sistemas Numéricos e Representação de Dados Estrutura e Organização da Informação Linguagens de Programação Sistemas Operacionais Redes de Computadores e Internet Engenharia de Software Softwares Aplicativos Aspectos Legais do Software Aula 4-11/09/2006 2

3 Revisão: Funções da CPU 1. Função processamento Encarrega-se de executar as instruções Dispositivo principal é a ALU. Outros dispositivos: registradores que armazenam os dados a serem usados pela ALU. Interligação efetuada pelo barramento interno da CPU. 2. Função controle Encarrega-se da busca, interpretação e controle da execução de instruções. Dispositivos: unidade de controle, decodificador, registrador de instrução, contador de instrução, clock e registradores de endereço de memória e de dados de memória. Aula 4-11/09/2006 3

4 Unidade de Aritmética e Lógica (ALU) É o dispositivo da CPU que executa as operações matemáticas com os dados. Constitui-se de um conjunto integrado de circuitos lógicos e componentes eletrônicos simples. Geralmente ocupa uma parte pequena do chip do processador. Aula 4-11/09/2006 4

5 Registradores A CPU é fabricada com uma certa quantidade de registradores destinados ao armazenamento de dados. Para que um dado possa ser usado numa operação da ALU, ele tem que ser primeiro armazenado em um registrador. O resultado de uma operação aritmética ou lógica da ALU também tem que ser armazenado em um registrador, antes de ser copiado para memória, ALU Aula 4-11/09/2006 5

6 Unidade de Controle Através de sinais de controle que emite em instantes de tempo programados, a UC: Realiza a movimentação de dados de e para os registradores da CPU. Controla a ação da ALU, escolhendo a operação que será realizada. Os sinais de controle tem uma duração fixa, originada em um gerador de sinais conhecido como relógio (ou clock). Aula 4-11/09/2006 6

7 Relógio (clock) ciclo O relógio é o dispositivo gerador de pulsos, cuja duração é chamada de ciclo. A quantidade de vezes que esse pulso se repete em um segundo (a sua freqüência) é usada para definir a velocidade da CPU. A unidade de medida de freqüência é o Hertz (Hz) que é equivalente a 1 ciclo por segundo. Se o pulso se repete 25 milhões de vezes por segundo, a velocidade do processador é de 25 MHz. Qual é o período do ciclo de um processador de 25MHz? 1/ = 0, = 40 nanossegundos Aula 4-11/09/2006 7

8 Registrador de Instrução (RI) Tem a função específica de armazenar a instrução a ser executada pela CPU. Ao se iniciar um ciclo de instrução, a UC emite um sinal de controle que busca a próxima instrução na memória e a armazena no RI. Aula 4-11/09/2006 8

9 Contador de Instrução (CI) É um registrador que tem a função específica de armazenar o endereço de memória da próxima instrução a ser executada. Assim que a instrução é lida da memória para o RI, o conteúdo do CI é modificado para conter o endereço da próxima instrução. Aula 4-11/09/2006 9

10 Decodificador de Instrução (DI) Cada instrução é uma ordem para que a CPU realize determinada operação. O decodificador de instrução recebe como entrada o conjunto de n bits escolhido para identificar a instrução e possui como saída até 2 n sinais de controle que realizam a operação correspondente. Aula 4-11/09/

11 RDM e REM RDM = Registrador de Dados de Memória REM = Registrador de Endereços de Memória Utilizados pela CPU e memória para comunicação e transferência de informações. O tamanho do REM é igual ao tamanho dos endereços de memória. O tamanho do RDM é igual ao tamanho das palavras na memória. REM RDM Leitura Escrita Memória Aula 4-11/09/

12 Barramentos São os canais de dados do processador. Os barramentos são controlados pela UC para que somente um dado passe pelo barramento a cada ciclo. A largura ou o tamanho do barramento é medida pelo número de bits dos dados que passam pelo barramento. Os tipos principais de barramento são: Barramento de dados Barramento de endereços Barramento de controle Aula 4-11/09/

13 Interrupções São sinais que servem para que os periféricos possam se comunicar com o processador. Alguns exemplos de sinais de interrupção: INT: serve para que os periféricos interrompam o microprocessador a fim de realizar uma tarefa que não possa esperar. NMI: é usado em emergências (como erros de paridade de memória) e é sempre atendido imediatamente. INTA: é usado pelo microprocessador para indicar se aceitou uma interrupção. Esses sinais são transmitidos através do barramento de controle. Aula 4-11/09/

14 Número de Bits Internos e Externos O processador pode operar internamente com um determinado número de bits e externamente (na memória) com outro. Quanto maior o número de bits internos mais veloz poderá ser a realização de cálculos e o processamento de instruções. Quanto maior o número de bits externos mais rapidamente dados poderão ser transferidos de/para a memória. Microprocessador 8088: operava internamente com 16 bits e externamente com apenas 8. Microprocessador Pentium: opera internamente com 32 bits e externamente com 64. Aula 4-11/09/

15 Arquitetura simples O clock determina a velocidade com que os dados são lidos e escrito pelos componentes. Aula 4-11/09/

16 Arquitetura simples O clock determina a velocidade com que os dados são lidos e escrito pelos componentes. Aula 4-11/09/

17 Programa Para essa arquitetura simples, vamos fazer um programa que execute as seguintes operações. X:=3 Y:=2 Z:=X+5 LOD A (LOAD=CARREGAR) = colocar A no ACC STO B (STORE=GUARDAR) = colocar o que está no ACC no endereço B ADD C = somar C com o valor no ACC e colocar no ACC Aula 4-11/09/