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III.1- ORGANIZAÇÃO E ARQUITETURA DE COMPUTADORES TÍPICOS


• Princípios Básicos• Elementos Funcionais Básicos

Unidade Central de Processamento (UCP)Elementos Funcionais Básicos

RegistradoresMemóriaUnidade Operacional

Unidade Lógica e AritméticaUnidade de Controle



• Princípios Básicos

Instrução: OPERAÇÃO OPERANDOS

Programa: Conjunto de InstruçõesSão armazenados na memória juntamentecom os dados correspondentes.Deve ser interpretado para realização doprocessamento.

Memória: Armazena dados e instruções.Organizada matricialmente em endereços.




• Busca – decodificação – execução de instruçõesContador de instruções ou apontador de instruções:

elemento que contém a próxima instrução a serexecutada.

Registrador de instruções: armazena, a partir damemória, a próxima instrução a ser executada

Operações Lógicas

Operações aritméticas

Unidade Central de Processamento (UCP ou CPU) ouprocessador

Formado pelas unidades de:• Controle: controla todo o tráfego de informação• Unidade Lógica e Aritmética




Decodificação: processo de interpretação dasinstruções a partir de circuitos de decodificaçãogerando sinais correspondentes à operação a serrealizada

Execução de instruções: aplicação da função nosoperandos.



• Elementos Funcionais Básicos

Blocos Convencionais:

MemóriaUnidades OperacionaisUnidades de controleDispositivos de E/S

RegistradoresContadoresMultiplexadoresSeletoresDecodificadoresSomadores Portas lógicas

CPU




Registradores: elementos digitais com capacidadede armazenar dados

ContadoresMultiplexadoresSeletoresDecodificadoresSomadores Portas lógicas

Elementos com capacidadede operar sobre dados,alterando-os ou fornecendoum novo dado comoresultado da operação querealizam.




Sinais de controle: são sinais que habilitamoperações nos elementos digitais.

Barramento: são caminhos que permitem otransporte de dados entre vários elementos daparte operacional. Memória e sistemas de E/S




Controle

Memória

Unidade Operacional

Entrada e Saída

U C P




MemóriaFormada por elementos de armazenamento

Palavra: divisão da memória

Endereço: Identificação unívoca da palavra: Sãodados ou instruções

Parâmetros que caracterizam a memória:tamanho: palavra em bits (RDM – Registrador de Dados

da Memória)posição: em palavra (REM – Registrador de Endereço da

Memória)velocidade , tecnologia




Estrutura da Memória

REM

RDM(in)

READ

WRITE

RDM(out)

Sinais de Controle

Registrador de Dados da Memória (Write)

Registrador de Dados da Memória (Read)




Unidade Operacional

Bloco Operacional: executa as transformaçõessobre os dados especificados pelas instruçõesde um computador.

composição: unidade lógica e aritmética,registradores de uso geral e específico,barramento de interligação.

porte: quantidade, tamanho, uso dosregistadores, quantidade de operações, tipode operações e unidade lógica e aritmética.




Unidade Lógica e AritméticaRealiza operações Lógica e Aritmética sobre um ou mais

operandos. Ex: Soma, Negação, Deslocamento...Fornece resultados e indicações sobre as operaçõesrealizadas.

U L A

O p e r a n d o s

Controle Código de Condição

Resultados

•Overflow•Sinal•Negativo•Zero




Unidade Lógica e Aritmética

Característica:• Comprimento em bits dos operandos• Número e tipo de operações• Códigos e condições geradas

Acumulador: Armazena um operando e/ouresultado fornecido pela ULA.

Característica: comprimento em bits




Unidade de Controle

• Gerenciador do fluxo de dados;• Gera sinais de controle

Determinam e garantem o instantepreciso

Cada sinal comanda: Microprogramação

o Carga do registradoro Seleção do modo de entrada de um

dado componenteo Seleção de uma operação na ULAo Habilitação de um circuito lógico




.......Unidade de Controle

A unidade de controle é uma máquina deestados finitos (FSM) que realizaoperações por lógica:

• Sequencial: sinais de saída dependemdos sinais de entrada e do estadoanterior do circuito;

• Combinacional: sinais de saídadependem exclusivamente dos sinaisde entrada atuais.





Implementação da Lógica Sequencial

• Organização convencional:

Unidade de controle composta por: flip-flops, contadores e decodificadores quegeram sequencialmente todos os sinaisde controle de ativação dos elementosfuncionais.





• Organização microprogramada: sinais decontrole são armazenados em memóriaespecial (memória de controle)

Vários sinais são buscados a cada acessoà memória de controle, que estãoagrupados em microinstruções.

Seu conjunto formam omicroprograma

Longas palavras





RI

RST

Unidade de Controle

Registrador de instruções: Elemento do bloco de controle

Registrador de estado: armazena códigos gerados pela ULA, sinais de interrupção gerados pelas unidades de E/S.

Sinais de controle para

a unidade operacional




Registradores Especiais

Dependem da arquitetura e da organizaçãoda máquina:

Apontador de instruções ou Contador do programa(PC- Program Counter) : mantém atualizado oendereço da próxima instrução a ser executada.

característica: comprimento em bits

Registrador de instruções: armazena, a partir damemória, a próxima instrução a ser executada




Elementos Funcionais Básicos

...........Registradores Especiais

Registrador de estado (RST): armazena códigosde condição gerados pela unidade lógica earitmética, e, eventualmente por outroselementos, como sinais de interrupçãogerados por dispositivos de entrada e saída.


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