PUCC 1 Agenda - Aula 2 Introdução (Computador Digital) Processadores Execução / Instrução...

Agenda - Aula 2

• Introdução (Computador Digital)

• Processadores• Execução / Instrução• Organização Computador• Organização UCP (CPU)

Computador Digital

UCP Memória E/S

Organização básica proposta por von Neumann

Barramento simples

Processadores (UCP)

UCP - “cérebro” do computador

UCResponsável pelo controle de todas as operações dos componentes do computador, fornecendo sinais de temporização e controle.

ULAParte 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

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.

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:Operações básicas realizadas pela ULA: adição, subtração, AND, OR, EX-OR, deslocamento, incremento...

Processadores (UCP) - Registradores

Armazena também, resultados intermediários ou finais obtidos pelas operações realizadas na ULA.

Operações Básicas: leitura e escrita.

As operações da memória são controladas pela Unidade de 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.

Processadores (UCP) - Registradores

Há um determinado número de registradores, cada um com uma dada função.

O registrador denominado de contador de programa - 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.

InstruçõesInstrução 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.

Instruções - Formato

código da operação

cód. da operação endereço

endereço 1 endereço 2cód. da operação

Formatos típicos de instruções:

Exemplo:

ADD 1,2ADD Operação1 e 2 Operandos

10PUCC

Execução de InstruçõesADD 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

Fluxo de Dados - Máquina Von Neumann

1+2ULA

Registradores Reg. Entrada

Reg. Saída

11PUCC

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

Execução de InstruçõesCiclo “Busca-Decodifica-Executa”

12PUCC

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.

13PUCC

Porta 1 - Entrada

Endereço Conteúdo100101102103104105

Entre com dadosda porta 1

Armazene os dadosno end. 200

Saia com dadospara a porta 10

200201

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

Barramento de Endereço e Controle

14PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

PC 100RI

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

15PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

PC 102RI - Entre com dados 101

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

16PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

PC 102RI - Entre com dados 101

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

17PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

PC 102RI - Entre com dados da porta 1

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

18PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

ACC - A

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

19PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

ACC - A

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

20PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

PC 104RI - Armazene os dados 103

ACC - A

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

21PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

PC 104RI - Armazene os dados 103

ACC - A

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

22PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

PC 104RI - Arm. os dados no end. 200

ACC - A

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

23PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

ACC - A

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

24PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

ACC - A

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

25PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

ACC - A

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

26PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

PC 106RI - Saia com dados 105

ACC - A

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

27PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

PC 106RI - Saia com dados 105

ACC - A

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

28PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

PC 106RI - Saia com dados p/ porta 10

ACC - A

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

29PUCC

Porta 1 - Entrada

200201

PC 106RI - Saia com dados p/ porta 10

ACC - A

Barramento de Dados

Porta 10 - Saída

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