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Arquitetura e organização de computadores

Arquitetura e organização de computadores. Aula 19 Microarquitetura. Microarquitetura. Sumário • Unidades lógicas • Microarquitetura • MIC • Parte Operativa e Parte de Controle • MIC – Parte Operativa • Leitura e Escrita em Registradores. Microarquitetura.

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Arquitetura e organização de computadores

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Presentation Transcript

  1. Arquitetura e organização de computadores Aula 19 Microarquitetura

  2. Microarquitetura Sumário • Unidades lógicas • Microarquitetura • MIC • Parte Operativa e Parte de Controle • MIC – Parte Operativa • Leitura e Escrita em Registradores

  3. Microarquitetura Uma Microarquitetura é dividida em uma Parte Operativa e uma Parte de Controle • Parte Operativa (ou Caminho de Dados) – Constituída de todos os componentes responsáveis pela execução das operações elementares sobre os dados (transformações nos dados) • Parte de Controle – Constituída de circuitos sequenciais e/ou memória de programa que gera o controle ciclo-a-ciclo da parte operativa

  4. Microarquitetura MIC

  5. Microarquitetura MIC

  6. Microarquitetura MIC

  7. Microarquitetura MIC

  8. Microarquitetura MIC

  9. Microarquitetura MIC: Parte Operativa • Uma microarquitetura executa instruções que são armazenadas na memória • Recupera e armazena dados em memória LEITURA E ESCRITA NA MEMÓRIA • Necessita de registradores de endereço e dados • Necessidade de barramentos de endereços e dados

  10. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  11. Microarquitetura MIC: Parte Operativa Instruções de um programas são executados segundo uma ordem precisa • Uma microarquitetura necessita saber, sempre, qual a próxima instrução a ser executada APONTADOR DE PROGRAMA • Necessidade de um registrador apontador de programa (PC) • Necessidade de realização de operações sobre o conteúdo do PC, para atualização a cada instrução

  12. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  13. Microarquitetura MIC: Parte Operativa A Instrução lida da memória é armazenada para decodificação e uso futuro. REGISTRADOR DE INSTRUÇÕES • Necessidade armazenamento dos dados vindos da memória • Necessidade de um registrador de instrução

  14. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  15. Microarquitetura MIC: Parte Operativa O processo de escrita de dados na memória também utiliza os registradores e barramentos de dados e endereços CAMINHO PARA A SAÍDA DE DADOS • Necessidade de recursos específicos para saída de dados.

  16. Microarquitetura MIC: Parte Operativa Saída de dados

  17. Microarquitetura MIC: Parte Operativa Para realização de instruções aritméticas a existência de registrado internos aceleram a busca de dados REGISTRADORES DE USO GERAL • Necessidade de uma banco de registradores de propósito geral • Necessidade de uma ULA com um conjunto de operadores adequados

  18. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  19. Microarquitetura MIC: Parte Operativa Instruções podem usar um, dois ou três endereços – A = NOT A – A = A + B – A = B + C • O uso de mais endereços requer mais bits no formato da instrução REGISTRADOR ACUMULADOR • Necessidade do uso de um registrador Acumulador (AC)

  20. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  21. Microarquitetura MIC: Parte Operativa A Capacidade de empilhar e desempilhar dados em uma região reservada da memória é um recurso importante em muitas arquitetura APONTADOR DE PILHA • Necessidade de um registrador apontador de pilha (PS)

  22. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  23. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  24. Microarquitetura MIC: Parte Operativa MASCARAS DE BIT • AMASK = 0x0FFF – Recupera o endereço em instruções no formato 1 • BMASK = 0X00FF – Recupera o endereço em instruções no formato 2

  25. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  26. Microarquitetura MIC: Parte Operativa Algoritmos de multiplicação e divisão usam deslocamentos • Deslocamentos podem ser usados em decodificação e outras operações importantes DESLOCADOR • Necessidade de um deslocador • Deslocamento pode ser feito na ULA, mas também pode ser interessante fora dela

  27. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  28. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  29. Microarquitetura MIC: Parte Operativa Muitas unidades da parte operativa de um processador necessitam de controle explicito • Estes controles são gerados pela Parte de controle e enviados Ciclo-a-Ciclo à Parte de Controle SINAIS DE CONTROLE

  30. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  31. Microarquitetura MIC: Parte Operativa Interface PO/C – AMUX: Controla a entrada do multiplexador – ALU: Define a operação da ULA – SH: Define se há deslocamento e a direção – MBR: Habilita escrita no MBR a partir do deslocador – MAR: Habilita escrita no MAR a partir do latch B – RD: Requisita leitura da memória – WR: Requisita escrita na memória – ENC: Controla armazenamento nos registradores – A, B e C : Endereços de leitura (A e B) e escrita (C) nos registradores

  32. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  33. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  34. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  35. Microarquitetura MIC: Parte Operativa

  36. Microarquitetura MIC: Parte Operativa A microarquitetura é uma solução de compromisso entre as necessidades e o custo do projeto

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