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Agenda - Aula 2

Agenda - Aula 2. Introdução (Computador Digital) Processadores Execução / Instrução Organização Computador Organização UCP (CPU). Computador Digital. UCP. Memória. E/S. Barramento simples. Organização básica proposta por von Neumann. Processadores (UCP). UC

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Presentation Transcript

  1. Agenda - Aula 2 • Introdução (Computador Digital) • Processadores • Execução / Instrução • Organização Computador • Organização UCP (CPU)

  2. Computador Digital UCP Memória E/S Barramento simples Organização básica proposta por von Neumann

  3. Processadores (UCP) UC Responsável pelo controle de todas as operações dos componentes do computador, fornecendo sinais de temporização e controle. ULA Parte do computador onde são feitas as operações aritméticas e lógicas com os dados. Memória (registradores) Armazena grupos de dígitos binários (palavras) que podem representar instruções a serem executadas ou dados a serem operados pelas instruções durante a execução de um programa UCP - “cérebro” do computador

  4. Processadores (UCP) - UC Constituído por circuitos lógicos combinacionais e sequenciais, responsáveis pela geração de sinais de controle necessários à execução das instruções de um programa. Operações da unidade de controle: • Busca uma instrução localizada na memória, enviando o endereço da instrução e um comando de leitura para a memória. • A instrução armazenada no endereço é transferida para a unidade de controle. • Esta instrução é decodificada pelos circuitos da unidade de controle para determinar qual é a instrução.

  5. Processadores (UCP) - ULA Os dados a serem operados poderão vir da memória ou dos dispositivos de entrada. Os resultados obtidos poderão ser enviados para a memória ou para dispositivos de saída de dados. O tipo de operação a ser executado é determinado por sinais vindos da Unidade de Controle. As ULAs mais modernas, possuem circuitos capazes de executar também as operações de multiplicação e divisão. Operações básicas realizadas pela ULA: adição, subtração, AND, OR, EX-OR, deslocamento, incremento...

  6. Processadores (UCP) - Registradores Armazena também, resultadosintermediários ou finais obtidos pelas operações realizadas na ULA. Operações Básicas: leitura e escrita. As operações da memória são controladas pela Unidadede Controle a qual indica, através de sinais de controle, qual a operação que a memória deve realizar em um determinado instante. As informações que serão escritas na memória podem vir da unidade lógica e aritmética ou de dispositivos de entrada de dados. As informações pode ser lidas da memória para a unidade lógica e aritmética ou para algum dispositivo de saída.

  7. Processadores (UCP) - Registradores Há um determinado número de registradores, cada um com uma dada função. O registrador denominado de contador deprograma - PC contém o endereço da próxima instrução a ser executada. O registrador de instrução - IR, contém a instrução que está sendo executada. O acumulador (AC) armazena um operando (resultado) de entrada, ou de saída na execução de várias instruções. Outros registradores são responsáveis pelo armazenamento de resultados intermediários.

  8. Instruções Instrução  operação que um microprocessador executa. Grupo de instruções  conjunto de instruções. Classificados: - Instruções aritméticas - ADD, SUBTRACT, COMPARE; - Instruções lógicas - AND, OR, NOT; - Instruções de transferência de dados - LOAD, STORE; - Instruções de desvio - BRANCH IF POSITIVE; - Instruções de chamada de subrotina - CALL; - Instruções de retorno - RET; - Instruções diversas - PUSH, WAIT, HALT. Tipos de categorias de instruções: - registrador-memória; - registrador-registrador; - memória-memória.

  9. código da operação cód. da operação endereço cód. da operação endereço 1 endereço 2 Instruções - Formato Formatos típicos de instruções: Exemplo: ADD 1,2 ADD  Operação 1 e 2  Operandos

  10. Fluxo de Dados - Máquina Von Neumann 1+2 1 1 ULA 1+2 2 Reg. Saída 2 Registradores Reg. Entrada Execução de Instruções ADD 1,2 1. Busca o primeiro operando, armazena no registrador A 2. Busca o segundo operando, armazena no registrador B 3. Diz a ALU para "adicionar" A e B 4. Coloca o resultado em AC

  11. Execução de InstruçõesCiclo “Busca-Decodifica-Executa” Busca próxima instrução na memória para o IR Atualiza o contador de instrução para a instrução seguinte Determina o tipo de instrução Determina os endereço dos dados, se a instrução usa dados Busca dados na memória, se necessário Executa a instrução Armazena os resultados em locais apropriados

  12. Execução de InstruçõesExemplo Programa: 1. Pressione a letra A do teclado; 2. Armazene a letra A na memória; 3. Imprima a letra A na tela do monitor de vídeo. Instruções: 1. Entre com os dados na porta 1 de entrada; 2. Armazene os dados da porta 1 na posição de memória 200; 3. Saia com os dados para a porta 10 de saída.

  13. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados ACC PC RI UC ULA Endereço Conteúdo 100 Entre com dados 101 da porta 1 102 Armazene os dados 103 no end. 200 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 201 Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada

  14. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC 101 da porta 1 PC 100 102 Armazene os dados RI 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 201

  15. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC 101 da porta 1 PC 102 102 Armazene os dados RI - Entre com dados 101 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 201

  16. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC 101 da porta 1 PC 102 102 Armazene os dados RI - Entre com dados 101 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 201

  17. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC 101 da porta 1 PC 102 102 Armazene os dados RI - Entre com dados da porta 1 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 201

  18. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC - A 101 da porta 1 PC 102 102 Armazene os dados RI - Entre com dados da porta 1 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 201

  19. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC - A 101 da porta 1 PC 102 102 Armazene os dados RI - Entre com dados da porta 1 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 201

  20. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC - A 101 da porta 1 PC 104 102 Armazene os dados RI - Armazene os dados 103 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 201

  21. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC - A 101 da porta 1 PC 104 102 Armazene os dados RI - Armazene os dados 103 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 201

  22. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC - A 101 da porta 1 PC 104 102 Armazene os dados RI - Arm. os dados no end. 200 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 201

  23. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC - A 101 da porta 1 PC 104 102 Armazene os dados RI - Arm. os dados no end. 200 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 201

  24. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC - A 101 da porta 1 PC 104 102 Armazene os dados RI - Arm. os dados no end. 200 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 A 201

  25. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC - A 101 da porta 1 PC 104 102 Armazene os dados RI - Arm. os dados no end. 200 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 A 201

  26. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC - A 101 da porta 1 PC 106 102 Armazene os dados RI - Saia com dados 105 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 A 201

  27. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC - A 101 da porta 1 PC 106 102 Armazene os dados RI - Saia com dados 105 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 A 201

  28. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC - A 101 da porta 1 PC 106 102 Armazene os dados RI - Saia com dados p/ porta 10 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 A 201

  29. Barramento de Endereço e Controle Barramento de Dados Execução de InstruçõesExemplo Porta 10 - Saída Porta 1 - Entrada Endereço Conteúdo 100 Entre com dados ACC - A 101 da porta 1 PC 106 102 Armazene os dados RI - Saia com dados p/ porta 10 103 no end. 200 UC ULA 104 Saia com dados 105 para a porta 10 200 201

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