Unidade 1 - Introdução MPII

MICROPROCESSADORES IIARQUITETTURA

____________________________________________________

CURSO: Engenharia Eltrica

TURMA: 9 Perodo

DISCIPLINA: Microprocessadores II

PROFESSOR: Pedro Pacheco Bacheti

[email protected]

www.sites.google.com/site/professorengpedro

Cariacica (ES), Agosto de 2014.

MICROPROCESSADORES

1642

Blaise Pascal

Calculadora Mecnica

1 Gerao

(1941 1955)

John von Neumann

2 Gerao

(1955 1965)

Inveno Transistor

HISTRICO

3 Gerao

(1965 1980)

Circuitos Integrados

4 Gerao

(1980 - ?)

PC

MICROPROCESSADORES

1 GERAO (1941 1955)

[1941] Konarad Zuse (Inventor Alemo) Z3: Projeto de Avies e Msseis

[1943] Alan Turing (Matemtico Ingls) Colossus (1 Computador eletrnico): decifrar

cdigos de comunicao do exrcito alemo

[1944] Howard Aiken (Matemtico Norte-americano) Mark I (3304 rels): tabelas

balsticas para melhorar a preciso da artilharia da marinha

[1946] John w. Mauchly e J. Presper (Eng. Norte-americanos) ENIAC (1 Computador

eletrnico de propsito geral): 30 toneladas, 18000 vlvulas, 200 kW, 800 km de fios,

aritmtica decimal.

HISTRICO

MICROPROCESSADORES

1 GERAO (1941 1955)

[1949] John von Neumann (Eng. Qumico / Dr. Matemtico hngaro): aritmtica

binria, instrues programa armazenado

HISTRICO

Modelo da Mquina de von Neumann

MICROPROCESSADORES

2 GERAO (1955 1965)

[1948] Inveno do transistor.

Principais empresas: DEC e IBM.

Principais computadores da poca:

- PDP-1, PDP-8, IBM 360 IBM-7090, IBM-7094

- CDC-6000, IBM-7030 e Gamma-60

Principais aplicaes: Governo e Grandes Empresas

Caractersticas: Custo elevado

HISTRICO

MICROPROCESSADORES

HISTRICO

IBM 360 DEC PDP-8

2 GERAO (1955 1965)

MICROPROCESSADORES

3 GERAO (1965 1980)

[Dcada de 50] Surgimento dos primeiros circuitos integrados (CI)

Utilizados como: portas lgicas, flip-flops

Caractersticas: menor espao, facilidade na montagem, melhor

desempenho.

Surgimento das idias :

- Multiprogramao (Execuo simultnea dos programas)

- Time Sharing (Compartilhamento do tempo)

HISTRICO

MICROPROCESSADORES

EVOLUO

MICROPROCESSADORES

CIRCUITOS INTEGRADOS Escala de Integrao

SSI (Small Scale Integration) Baixa Escala de Integrao

(at 100 CI)

LSI (Large Scale Integration) Larga Escala de Integrao

( 100 1.000 CI)

MSI (Medium Scale Integration) Mdia Escala de Integrao

(1.000 10.000 CI)

VLSI (Very Large Scale Integration) Muito Larga Escala de Integrao

(mais de 10.000 CI)

EVOLUO

MICROPROCESSADORES

CIRCUITOS INTEGRADOS Vantagens

Tamanho e Peso reduzidos

Menor potncia consumida

Alta velocidade

Confiabilidade

Menor custo

Facilidade de manuteno

EVOLUO

MICROPROCESSADORES

EVOLUO

MICROPROCESSADORES

Configurao do IBM 7094

EVOLUO

MICROPROCESSADORES

EVOLUO

MICROPROCESSADORES

EVOLUO

MEMRIA DE

DADOS

CPU

MEMRIA DE

PROGRMAS

CPU

MEMRIA DE

PROGRMAS

MEMRIA DE

DADOS

JOHN VON NEUMANNHARVARD

MICROPROCESSADORES

Arquitetura:

O termo arquitetura de um computador refere-se aos atributos de um sistemaque so visveis para o programador (atributos que tem impacto direto sobre a

execuo lgica de um programa)

Ex: conjunto de instrues, nmero de bits usados para representar

os dados, mecanismos de E / S e as tcnicas de endereamento memria.

Organizao:

O termo organizao de um computador refere-se s unidades operacionaise suas interconexes que implementam as especificaes de sua arquitetura.

Ex: Detalhes de hardware transparente ao programador, sinais de

controle, tecnologia de memria utilizada, etc.

ARQUITETURA E ORGANIZAO

MICROPROCESSADORES

Estrutura:

Se refere ao modo como os componentes esto inter-

relacionados

Funo:

Se refere a operao de cada componente individual como

parte da estrutura

ESTRUTURA E FUNO

MICROPROCESSADORES

Funes bsicas de um computador:

Processamento de dados

Armazenamento de dados

Transferncia de dados

Controle

FUNO

MICROPROCESSADORES

FUNO

MICROPROCESSADORES

ESTRUTURA

OPERAES POSSVEIS EM UM COMPUTADOR

MICROPROCESSADORES

Unidade Central de Processamento (CPU):

Controla a operao do computador e desempenha funes de

processamento de dados

Memria Principal:

Armazena os dados

Mdulos E/S:

Transferem dados entre o computador e o ambiente externo

Sistema de Interconexo:

Estabelece comunicao entre a CPU, a Memria Principal e os dispositivos

de E/S

ESTRUTURA

MICROPROCESSADORES

ESTRUTURA

MICROPROCESSADORES

ESTRUTURA

Unidade de Controle: Controla a operao da CPU

Unidade Lgica Aritmtica (ULA): Desempenha as

funes de processamento de dados do processador

Registradores: Fornecem o armazenamento interno de

dados para a CPU

Interconexo da CPU: Mecanismo que possibilita a

comunicao entre a Unidade de Controle, a ULA e os

Registradores

MICROPROCESSADORES

ESTRUTURA

Memria Interna

A memria de um computador apresenta grande

diversidade em relao ao tipo, tecnologia,

organizao, ao desempenho e ao custo.

Um sistema de computao equiparado com um

hierarquia de subsistemas de memria, sendo algumas

delas internas (diretamente acessveis pelo

processador) e outras externas (acessveis pelo

processador por meio de um mdulo de E/S)

MICROPROCESSADORES

ESTRUTURA

Mdulos de Entrada e Sada (E/S)

Os mdulos de E/S so interconectados ao processador e

memria principal, e cada um controla um ou mais dispositivos

externos.

MICROPROCESSADORES

SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS

CONTEDO:

Converses de binrio para decimal

Converses de decimal para binrio

Sistema de numerao hexadecimal

Cdigo BCD

Cdigo Gray

Relao entre as representaes numricas

Bytes, nibbles e palavras

Cdigos alfanumricos

MICROPROCESSADORES


Converses de binrio para decimal

Nmero Binrio: 1 0 0 1 1 0 0 1

Operao: 127 + 026 + 025 + 124 + 123 + 022 + 021 + 120

Nmero Decimal: 153 1102 + 5101 + 3100=

1 0 0 1 1 0 0 1 = 153

MICROPROCESSADORES


Converses de decimal para binrio (convencional)

Nmero Decimal: 35

Operao: 32 + 2 + 1

Nmero Binrio: 0 0 1 0 0 0 1 1

35 =

= 125 + 024 + 023 + 022 + 121 + 120

0 0 1 0 0 0 1 1

MICROPROCESSADORES


Converses de binrio para decimal (divises sucessivas)

Operao: 352

LSB0 1 0 0 0 1

= 17 +resto

1

17

2= 8 +

resto

1

8

2= 4 +

resto

0

4

2= 2 +

resto

0

2

2= 1 +

resto

0

1

2= 0 +

resto

1

MSB

MICROPROCESSADORES


Converses de binrio para decimal (divises sucessivas)

FLUXOGRAMA:INICIO

DIVIDIR POR 2

GUARDE O QUOCIENTE (Q)

E O RESTO (R)

Q = 0 ?

GUARDE O QUOCIENTE (Q)

E O RESTO (R)

FIM

S

N

MICROPROCESSADORES


Converses de hexadecimal para decimal

Nmero hexadecimal:

Operao:

Nmero Decimal: 85410

=

3162 + 5161 + 6160 = 85410

35616

35616 85410

MICROPROCESSADORES


Converses de decimal para hexadecimal

Nmero decimal:

Operao:

42310

423

16= 26 +

resto

7

26

16= 1 +

resto

10

1

16= 0 +

resto

1

A

MICROPROCESSADORES


Converses de hexadecimal para binrio

Nmero hexadecimal:

Operao:

2716

0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1

216 16 716

Nmero binrio: 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1

MICROPROCESSADORES


Decimal Hexadecimal Binrio

0 0 0000

1 1 0001

2 2 0010

3 3 0011

4 4 0100

5 5 0101

6 6 0110

7 7 0111

8 8 1000

9 9 1001

10 A 1010

11 B 1011

12 C 1100

13 D 1101

14 E 1110

15 F 1111

MICROPROCESSADORES


CDIGO BCD

Quando nmeros, letras ou palavras so representados por um grupo

especial de smbolos, dizemos que esto codificados, sendo o grupo de

smbolos denominado cdigo.

1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0

8 7 4

MICROPROCESSADORES


CDIGO GRAY

O cdigo Gray foi criado com a finalidade de reduo da probabilidade de um

circuito digital mal interpretar uma entrada que est mudando.

A caracterstica distintiva do cdigo Gray que apenas um bit muda entre

dois nmeros sucessivos da sequncia.

MICROPROCESSADORES


CDIGO GRAY

2

2

Diferente ?

MSB LSB

1 0

1 0

Diferente ?

2

2

Diferente ?

MSB LSB

1 0

1 0

Diferente ?

Binrio

BinrioGray

Gray

MICROPROCESSADORES


CDIGO GRAY

0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 1

0 1 0 0 1 1

0 1 1 0 1 0

1 0 0 1 1 0

1 0 1 1 1 1

1 1 0 1 0 1

1 1 1 1 0 0

MICROPROCESSADORES


CDIGO GRAY

Servo motor

MICROPROCESSADORES


CDIGO GRAY

Codificador de rotao de eixo

MICROPROCESSADORES


Decimal Hexadecimal Binrio BCD Gray

0 0 0000 0000 0000 0000

1 1 0001 0000 0001 0001

2 2 0010 0000 0010 0011

3 3 0011 0000 0011 0010

4 4 0100 0000 0100 0110

5 5 0101 0000 0101 0111

6 6 0110 0000 0110 0101

7 7 0111 0000 0111 0100

8 8 1000 0000 1000 1100

9 9 1001 0000 1001 1101

10 A 1010 0001 0000 1111

11 B 1011 0001 0001 1110

12 C 1100 0001 0010 1010

13 D 1101 0001 0011 1011

14 E 1110 0001 0100 1001

15 F 1111 0001 0101 1000

MICROPROCESSADORES


EXERCCIOS DE FIXAO

1) Converta os nmeros (demonstre por meio de clculo):

a) 1000110110112 no seu equivalente decimal.

b) 10010111101101012 no seu equivalente hexadecimalc) 1101101012 no seu equivalente octal.d) 0101 no seu equivalente binrioe) 01012 na codificao Gray

2) Qual a faixa de valores que podem ser representadas por 2 dgitos de cada base

abaixo:

a) Binria

b) Octal

c) Decimal

d) Hexadecimal

MICROPROCESSADORES

BYTES

A maioria dos microcomputadores manipula e armazena informaes e dados

binrios em grupos de 8 bits.

Por isso, a sequncia de 8 bits recebe o nome especial: byte.


0 0 1 0 1 1 0 1

bitByte

MICROPROCESSADORES

NIBBLES

Nmeros binrios muitas vezes so divididos em grupos de 4 bits, como vimos

nas converses de cdigo BCD e de nmeros hexadecimais. Nos primrdios

dos sistemas digitais, surgiu um termo para descrever um grupo de 4 bits.

Como a palavra byte tem o mesmo som da palavra bite (mordida) e nibblesignifica mordiscar e esses grupos de 4 bits possuem a metade do tamanho de

um Byte, eles foram denominados nibbles.


1 1 0 1

bit

Byte

0 0 1 0

nibbles

MICROPROCESSADORES

PALAVRAS

Uma palavra um grupo de bits que representa uma certa unidade de

informao.

O tamanho da palavra pode ser definido como o nmero de bits da palavra

binria sobre o qual um sistema opera.


MICROPROCESSADORES

CDIGOS ALFANUMRICOS

Alm de dados numricos, um computador precisa ser capaz de manipular

informaes no numricas. Em outras palavras, um computador deve

reconhecer cdigos que representem letras do alfabeto, sinais de pontuao e

outros caracteres especiais, assim como os nmeros. Esses cdigos so

denominados cdigos alfanumricos.


MICROPROCESSADORES

CDIGOS ALFANUMRICOS

O cdigo alfanumrico mais utilizado o Cdigo Padro Americano para

Troca de Informaes (American Standard Code of Information Interchange

ASCII).


Cdigo ASCII

7 bits 128 representaes

RETURN LINEFEED

CONVERSO HEXADECIMAL BINRIO

Cdigo ASCII - Extendido

7 bits 128 representaes especiais

MICROPROCESSADORES

UNIDADES DE MEDIDAS


MICROPROCESSADORES

UNIDADES DE MEDIDAS

* Dados armazenados em memrias digitais (HDs, CDs, DVDs, disquetes, Pendrives)

tm seus tamanhos medidos em kiloBytes, porm a taxa de transferncia de dados

(velocidade de transmisso) so expressos em kilobits.


MICROPROCESSADORES

UNIDADES DE MEDIDAS

Calcule o tempo gasto por um modem de 56k (56kbps) transferir um arquivo de 56KB.


MICROPROCESSADORES

UNIDADES DE MEDIDAS


Unidade 1 - Introdução MPII

Documents

Transcript of Unidade 1 - Introdução MPII