Arquitetura básica do microcontrolador

Arquitetura Harvard (PIC)

Nesta arquitetura existem dois barramentos, sendo um para dados e outro para instruções.

No caso do PIC (Peripherical Interface Controller), o barramento (bus) de dados é de 8 bits e o de instruções pode ser de 12, 14, 16 ou mais bits, dependendo do controlador.

Este tipo de arquitetura usa a técnica PIPELINE permitindo que, enquanto uma instrução é executada, a outra seja “buscada” da memória, o que torna o processamento mais rápido.

A técnica PIPELINE consiste na implementação de processadores, o que permite a sobreposição temporal de diversas fases de execução de instruções. Em outras palavras, é uma técnica de projeto onde o hardware processa mais de uma instrução de cada vez, sem esperar que uma instrução seja executada.

Numa máquina sem PIPELINE, os quatros estágios de uma instrução compreendem a busca, a decodificação, a execução e a atualização é feita como mostrado na ilustração abaixo. Analogia com uma lavanderia:

Abaixo, sem PIPELINE

Numa máquina com PIPELINE, os mesmos estágios serão executados em paralelo, assim que um estágio termina, passa o resultado para o próximo estágio e começa a trabalhar na próxima instrução, como é comparado abaixo em analogia com uma lavanderia:

Abaixo, com PIPELINE

Arquitetura Von-Neumann (8051)

Nesta arquitetura existe apenas um barramento (bus) interno (geralmente de no mínimo 8 bits), sendo o mesmo o “caminho” onde passam os dados e as instruções. Sendo assim, quando a CPU está acessando a memória de dados, não consegue acessar a de instrução e

vice-versa. Ou seja, o sistema se comporta como a analogia com a lavanderia convencional (primeira lavanderia).