Microprocesadores x Microcontroladores

1. Microprocesadores x Microcontroladores Introdução: Arquitetura Básica de Microcomputador Conceitos Básicos Ciclo de instrução Evolução dos Microprocessadores Prof. Remy Eskinazi

2. Arquitetura Básica de Microcomputador (Von Neuman) CISC – Complex Instruction Set Computer Conceitos Básicos: CPU Memória Dados I/O Programa Bus de Dados Bus Controle Bus de Endereços Prof. Remy Eskinazi

3. Conceitos Básicos: • Arquitetura Básica de Microcomputador (Havard) • RISC – Reduced Instruction Set Computer Programa CPU Dados Busde Códigos Bus de Dados Busde Endereços Busde Endereços http://www.guiadohardware.net/artigos/151/ Prof. Remy Eskinazi

4. Conceitos Básicos: • RISC X CISC • RISC (Reduced Instruction Set Computer) • Instruções simples de apenas 1 ciclo • Referencias a memória só com LOAD/STORE • Uso intensivo de Pipeline • Instruções Executadas por Hardware • Instruções de formato Fixo • Poucas instruções com poucos modos de endereçamento • A complexidade está no compilador • Vários conjuntos de registradores • CISC (Complex Instruction Set Computer) • Instruções complexas com vários ciclos • Qualquer instrução pode referenciar à memória • Pouco uso de pipeline • Instruções interpretadas por microprograma • Instruções com formato variável • Muitas instruções com muitos modos de endereçamento • A complexidade está no microprograma • Um único conjunto de registradores Prof. Remy Eskinazi

5. Evolução dos Microprocessadores • Expansão de barramentos • Expansão de clock • Uso intenso de armazenamento secundário • Hierarquia de memória • Casamento com o S.O. • Pipeline Microprocessadores32 / 64 bits Microprocessadores de 8 / 16 bits • Microcomputadores de 8/16 bits • S.O. 8/16 bits • Aplicações de propósito geral • Aplicações específicas • Sistemas dedicados • Apenas um processamento por vez • Integração de I/O e memória • S.O. Kernels • Instruções voltadas para controle • Computação Real time Microcontroladores 4 / 8 / 16 bits Prof. Remy Eskinazi

6. Evolução dos Microprocessadores Microprocessador de propósito geral • CPU para computadores de propósito geral • Não apresenta RAM, ROM, I/O embarcada naCPU • Exemplo：Intel x86, Motorola 680x0 Diversos chips na motherboard Data Bus CPU P de propósito geral Serial COM Port I/O Port RAM ROM Timer Address Bus Sistema Microprocessador de propósito geral Prof. Remy Eskinazi

7. Evolução dos Microprocessadores Microcontrolador : • Um computador em um único chip • RAM, ROM, I/O ports...etc. embarcados • Exemplo：Motorola 6811, Intel 8051, Zilog Z8, PIC 16X, AVR 90s12XX CPU RAM ROM Chip único Serial COM Port I/O Port Timer Microcontrolador Prof. Remy Eskinazi

8. Microprocessador vs. Microcontrolador • Microprocessador • CPU => stand-alone, RAM, ROM, I/O, timers são separados; • O projetista pode decidir a quantidade de ROM, RAM e ports de I/O; • Expansível • Versatilidade • Uso geral • Microcontrolador • CPU, RAM, ROM, I/O e timer estão integrados em um chip • Quantidade fixa de elementos on-chip (ROM, RAM, I/O ports) • Para aplicações onde custo, potência e espaço são fatores críticos; • Uso específico Prof. Remy Eskinazi

9. Microprocessador vs. Microcontrolador Sistema Embarcado • Sistema embarcado significa que o processador está embarcado na aplicação; • Um produto embarcado utiliza um microprocessador ou microcontrolador para fazer uma tarefa apenas; • Em um sistema embarcado existe somente uma aplicação de software que normalmente está gravada em ROM • Em um sistema embarcado, normalmente existe a interação com o meio ambiente ou com o operador; • Exemplo：Impressora, teclado, video game, celular, palm… Prof. Remy Eskinazi

10. Microprocessador vs. Microcontrolador Quatro critérios para a escolha de um Microcontrolador • Combinar as necessidades computacionais com o custo • Velocidade, quantidade de memória ROM e RAM, Ports de I/O, packaging, consumo de potencia… • Facilidades de atualização (upgrade); • Custo por unidade • Disponibilidade de software e ferramentas de desenvolvimento • assemblers, debuggers, Compiladores C, emulador, simulador, Suporte técnico • Fornecimento de materiais e insumos com facilidade e confiabilidade; • Grau de especialização de equipe de desenvolvimento Prof. Remy Eskinazi

11. Bit: (Binary Digit - 0 ou 1) - Menor informação digital possível; Byte: Um termo especial, usado para designar palavra de oito bits. Um byte sempre é constituído de oito bits, sendo este tamanho da palavra da maioria dos sistemas microcontrolados atuais. Registradores: conjunto de flip-flops para Armazenamento temporário de dados- 8 bits, 16 bits, 32 bits, etc; 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 Bit Nibble Byte Word Conceitos Básicos: Prof. Remy Eskinazi

12. Hardware: Atualmente não é mais considerada a parte “imutável”do Microcomputador Software: Instrução: Comando específico de um microprocessador (movimentação de dados, operações aritméticas e lógicas, etc.); Programa: Seqüência lógica de instruções que podem ser reconhecidas pelo microprocessador, que quando executadas em uma ordem correta, resulta na finalização de uma função ou algoritmo Firmware: Programa de função bastante específica que está armazenado em memória não volátil Conceitos Básicos: Prof. Remy Eskinazi

13. Conceitos Básicos: • Tipos de instruções encontradas nos microprocessadores: • Movimentação de dados; • Aritméticas; • Lógicas; • Saltos e desvios no programa; • Controle interno • Exemplo de formação das instruções: Instrução de 1 byte: (código operacional) D7 D6 D3 D0 D4 D1 D5 D2 Instrução de 2 bytes: (código operacional) D7 D6 D3 D0 D4 D1 D5 D2 (segundo byte) Instrução de 3 bytes: (código operacional) D7 D6 D3 D0 D4 D1 D5 D2 (segundo byte) (terceiro byte) Prof. Remy Eskinazi

14. Conceitos Básicos: • Conceitos importantes: • Estado • Ciclo de máquina • Ciclo de Busca • Ciclo de execução; • Ciclo de instrução Ti M3 M2 Ciclo de execução Ciclo de busca – M1 Ciclo de instrução Prof. Remy Eskinazi

15. Dinâmica de um sistema microprocessado O microcomputador é um sistema de processamento capaz de buscar e executar instruções (programas) alocados em memória; Após a energização do microcomputador, é gerado um sinal de reset que zera o Program Counter (PC); O microprocessador irá buscar e executar a instrução que está localizada no endereço de memória definida pelo PC; Conceitos Básicos: Prof. Remy Eskinazi

16. Arquitetura Interna de Microprocessador Prof. Remy Eskinazi