Arquitetura e organização de computadores Aula 19 Microarquitetura.

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

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

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MIC

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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

Microarquitetura


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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

Microarquitetura


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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

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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.

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MIC: Parte OperativaSaída de dados

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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

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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)

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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)

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MASCARAS DE BIT• AMASK = 0x0FFF– Recupera o endereço em instruções no formato 1

• BMASK = 0X00FF– Recupera o endereço em instruções no formato 2

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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

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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

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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

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A microarquitetura é uma solução de compromisso entre as necessidades e o custo do projeto

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