Principais Componentes Microprocessador

8/17/2019 Principais Componentes Microprocessador

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Principais Componentes

de um Microprocessador


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O Microprocessador O microprocessador executa toda uma série de

instruções que lhe dizem o que deve fazer.

Baseado nas instruções que lhe são dadas o

micro processador executa ! coisas "#sicasatravés da sua $%& '&nidade $ritmética e %()ica*+

• ,xecuta as principais operações matem#ticas. Osmicroprocessadores mais recentes no entanto t-m umcoprocessador aritmético cua função é auxiliar na

execução de operações complexas.• Move os dados de uma localização para outra.

• Pode tomar decisões e saltar para um conunto deinstruções "aseadas nessas decisões.


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,xemplo de um microprocessadorsimples

Barramento de endereços/ envia endereços para amem(ria

Barramento de dados /rece"e e envia dados dee para a mem(ria

%inha 01 'read* e %inha

20 '3rite* / diz 4mem(ria qundo querescrever ou lerdeterminado endereço demem(ria

&ma linha de Cloc5 /rel()io que controla o

processador.

&ma linha 0eset / colocaa zero o contador dopro)rama e recomeça aexecução

ALU

Register

A

Register

B

Program

Couter

Adrress

Latch

3-State 3-State

Test

3-State

Register

C

3-State

3-State 3-State

Instrution

decoder

Instrution

Register

Clock

Reset

Write

Read

ata inata out

ata !us Address !us


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,xemplo de um microprocessadorsimples

Os "arramentos de dados e endereços e linhas de 01 e 20li)am 4 mem(ria '0$M ou 0OM*.

Para o exemplo de um processador com+

• "arramento de endereços e de dados com 6 "its

7si)ni8ca que pode endereçar 9:; "


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Como funciona o microprocessador

O CP& rece"e continuamente instruções para serem executadas.

Cada instrução é uma ordem de processamento de dados e o tra"alhodo CP& consiste principalmente em c#lculos e transporte de dados.

O CP& rece"e pelo menos dois tipos de dados+• >nstruções 4 cerca do que fazer com outros dados.

• 1ados que serão processados de acordo com instruções.

$s instruções

• C(di)o de pro)ramação que inclui mensa)ens enviadas ao computador ordens de

impressão entre outras.

1ados

• 1ados do utilizador por exemplo informações de uma "ase de dados folha dec#lculo ima)em etc.

1ados seremprocessados

CP&1ados

Processados


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Como funciona o microprocessador

$ maior car)a de tra"alho do CP& consistena descodi8cação de instruções elocalização de dados.

$ descodi8cação é a percepção deinstruções que o utilizador envia para o CP&.

?odos os PC são compat@veis com o 6A6; ousea os pro)ramas comunicam com o CP&através da mesma fam@lia espec@8ca deinstruções

Os CP& mais recentes t-m de entender asmesmas instruções.

• ,sta compati"ilidade consiste numstandard da indstria.

• ?odos os processadores novos t-m de sercapazes de perce"er e manipular o formatode instruções de 6A66

>nstruções deprocessamentode dados

CP&

1ados aprocessar

1adosProcessados

>nstruções

?radução

>nstruções>nternas

1ados doutilizador


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Como funciona o

microprocessador

Unidade Lógica e Aritmética+,xecuta as principais operaçõesmatem#ticas .

Unidade de Controlo+ contémo microc(di)o que indica 4&nidade $ritmética e %()icacomo funcionar.

Unidade de descodifcação+traduz e descodi8ca asinstruções em lin)ua)emm#quina e colocaas numa 8laaté serem requisitadas pelaunidade de controlo.

Unidade de preetch+ colocaas instruções numa 8la

asse)urando que omicroprocessador funciona demodo cont@nuo.

Unidade de Barramentos+ faza )estão do Duxo de informaçãoentre o microprocessador e oslocais de armazenamento 'discor@)ido 0$M etc.* e periféricos

'impressora monitor etc.*

&nidade %()ica e$ritmética

&nidade deControlo

0e)istos

& n i d a d e

d e

1 e s c o d i 8

c a ç

ã o

& n i d

a d e d e P r e f e t c h

Cache de dados

& n i d a d e d e

B a r r a m e n t

o s

Cache de >nstruções

>nput

Output

9 E 9=


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Execução de uma instrução simples,xecução de uma operação simples do tipo 9E9

Fuando se prime a tecla9 é enviado um sinal aoprocessador e pedese 4unidade de prefetch parapesquisar na mem(riaprincipal do computador

uma instrução espec@8caso"re os novos dadosdado que não h# nadaacerca disso na cache deinstruções.

G&nidade %()ica e$ritmética

&nidade deControlo

0e)istos

& n i d a d e

d e

1 e s c o d i 8

c a ç

ã o

& n i d


Cache de dados

& n i d a d e d e

B a r r a m e n t

o s


>nput

Output

9 E 9=

9=Haa "" cc

dd

AIA

2AHA

J

PassoG


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$s instruções che)am aomicroprocessador através daunidade de "arramentosvindas da mem(ria principale são armazenadas na cachede instruções como K9=HL.

$ unidade de prefetch

solicita 4 cache deinstruções uma c(pia doc(di)o K9=HL e enviao 4unidade de descodi8caçãopara processamento

e)uidamente na unidade

de descodi8cação K9=HL oc(di)o é descodi8cado numastrin) de c(di)o "in#rio queé enviada para a unidade decontrolo e para a cache dedados

9

!

N


&nidade deControlo

0e)istos

& n i d a d e

d e

1 e s c o d i 8

c a ç

ã o

& n i d


Cache de dados

& n i d a d e d e

B a r r a m e n t

o s


>nput

Output

9 E 9=

Passo9

9=Haa "" cc

dd

AIA

29HA

J

9 = H

9 = H

GAGGAGA


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$)ora a unidade de controloexecuta a instrução para K9=HL.>sso faz com que o nmero 9sea enviado para o endereço Hna cache de dados ondea)uarda por outras instruções.

Fuando se prime a tecla 9novamente a unidade de

prefetch per)unta 4 mem(riaprincipal do computador e 4cache de instruções quais asinstruções espec@8cas paraesses novos dados. Como nãoencontra nenhuma informaçãona cahe de instruções as ordensv-m da mem(ria principal.

Como aconteceu com o K9=HLos novos dados v-m damem(ria principal e sãoarmazenados na cache deinstruções como K9=JL

:&nidade %()ica e$ritmética

&nidade deControlo

0e)istos

& n i d a d e

d e

1 e s c o d i 8

c a ç

ã o

& n i d


Cache de dados

& n i d a d e d e

B a r r a m e n t

o s


>nput

Output

9 E 9=

Passo!

9=Haa 9=J"" cc

dd

AIA

29HA

J

;


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$ unidade de prefetch vai 4cache de instruções "uscar umac(pia do c(di)o K9=JL e enviaapara a unidade de descodi8caçãoonde ser# processada.

a unidade de descodi8cação ainstrução K9=JL é descodi8cada etransformada numa strin) de

c(di)o "in#rio que ser# enviadapara a unidade de controlo e paraa cache de dados e indicar# oque fazer com a instrução.

1ado que a unidade de controlosa"e que o nmero 9 ser#armazenado para uso futuro nacache de dados executa a

instrução para K9=JL. >sto fazcom que o nmero 9 sea enviadopara um endereço na cache dedados chamado J onde a)uardacomo o outro 9 por futurasordens.

6&nidade %()ica e$ritmética

&nidade deControlo

0e)istos

& n i d a d e

d e

1 e s c o d i 8

c a ç

ã o

& n i d


Cache de dados

& n i d a d e d e

B a r r a m e n t

o s


>nput

Output

9 E 9=

PassoN

9=Haa 9=J"" cc

dd

AIA

29

H9 J

9 = J

9 = J

GAGGAGA

Q

GA


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Fuando premimos a teclaKEL a unidade de prefetchper)unta 4 mem(riaprincipal do computador e 4cache de instruções o queh#de fazer com os novosdados rece"idos que

devem ser KpescadosL damem(ria principal.

1ado que é uma instruçãonova LEL vem para omicroprocessador damem(ria principal e éarmazenado num endereçoda cache de instruçõescomo KHEJ=RL indicandoindicando que os doisvalores vão ser adicionadosum ao outro.


&nidade deControlo

0e)istos

& n i d a d e

d e

1 e s c o d i 8

c a ç

ã o

& n i d


Cache de dados

& n i d a d e d e

B a r r a m e n t

o s


>nput

Output

9 E 9=

Passo:

9=Haa 9=J""HEJ=Rcc

dd

AIA

29

H9 J

H E J =

R

GG

G9

HEJ=R

H E J =

R

GAGGAGA


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$ unidade de prefetch pede4 cache de instruções umac(pia do c(di)o KHEJ=RL eenviaa para a unidade decontrolo para posteriorprocessamento.

a unidade de

descodi8cação KHEJ=RL étraduzido e descodi8cadopara uma strin) "in#riasendo de se)uida enviadapara a unidade de controlo epara a cahe de dados dandoa indicação do que hãode

fazer com a instrução. ?am"ém a unidade %()ica e$ritmética é informada queuma operação $11 vai serexecutada.


&nidade deControlo

0e)istos

& n i d a d e

d e

1 e s c o d i 8 c a ç

ã o

& n i d


Cache de dados

& n i d a d e d e

B a r r a m e n t

o s


>nput

Output

9 E 9=

Passo:

9=Haa 9=J""HEJ=Rcc

dd

AIA

29

H9 J

H E J =

R

G!

GN

HEJ=R

H E J =

R

GAGGAGA


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$ unidade de controloenvia um comando$11 para a unidadearitmética e l()icaonde H e J são

adicionados ap(sserem chamados dacache de dados. $p(srealizar a operação aunidade aritmética e

l()ica envia oresultado para serarmazenado num dosendereços dosre)istos.


&nidade deControlo

0e)istos

N

& n i d a d e

d e


ã o

& n i d


Cache de dados

& n i

d a d e d e

B a r r a m e n t

o s


>nput

Output

9 E 9=

Passo;

9=Haa 9=J""HEJ=Rcc

dd

AIA

29

H9 J

G:

GAGGAGA

HEJ=R


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$ unidade de controloenvia um comando$11 para a unidadearitmética e l()icaonde H e J são

adicionados ap(sserem chamados dacache de dados. $p(srealizar a operação aunidade aritmética e

l()ica envia oresultado para serarmazenado num dosendereços dosre)istos.


&nidade deControlo

0e)istos

N

& n i d a d e

d e


ã o

& n i d


Cache de dados

& n i

d a d e d e

B a r r a m e n t

o s


>nput

Output

9 E 9=

Passo;

9=Haa 9=J""HEJ=Rcc

dd

AIA

29

H9 J

G:

GAGGAGA

HEJ=R


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Fuando de prime a teclaK=K novamente aunidade de prefetchveri8ca a cache deinstruções para solicitarinstruções so"re os novos

dados mas não vaiencontrar nada.

$ instrução so"re K=Kvem da mem(ria principalpara o microprocessadoratravés da unidade de

"arramentos e 8carmazenada numendereço na cahe deinstruções como c(di)oKP0>? RL.


&nidade deControlo

0e)istos

N

& n i d a d e

d e


ã o

& n i d


Cache de dados

& n i

d a d e d e

B a r r a m e n t

o s


>nput

Output

9 E 9=

Passo

9=Haa 9=J""HEJ=RccP0>? R

dd

AIA

29

H9 J

G;

G


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$ unidade de prefetchpede 4 cache deinstruções uma c(pia doc(di)o KP0>? RL eenviaa para a unidadede descodi8cação paraposteriorprocessamento.

a unidade dedescodi8cação KP0>?RL é traduzido e

descodi8cado numastrin) de c(di)o "in#rioque é enviada 4 unidadede controlo para lhedizer o que fazer com ainstrução.


&nidade deControlo

0e)istos

N

& n i d a d e

d e


ã o

& n i d


Cache de dados

& n i d a d e d e

B a r r a m e n t

o s


>nput

Output

9 E 9=

Passo6


dd

AIA

29

H9 J

G6

GQ

P 0 >

?

R P 0 >

?

R

GAGGAGA


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$)ora que o valorde KRL foi calculadoe est# armazenadonos re)istos ocomando print s(tem de ir "uscar ocontedo do re)istoe apresent#lo noecrã do computador.


&nidade deControlo

0e)istos

N

& n i d a d e

d e


ã o

& n i d


Cache de dados

& n i d a d e d e

B a r r a m e n t

o s


>nput

Output

9 E 9=

PassoQ


dd

AIA

29

H9 J

9A

9 E 9 =N

N


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0efer-ncias Souveia T. Ma)alhães $. 9AA Curso Técnico

de Hardware UC$ / ,ditora de >nform#tica %da.

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