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
Microarquitetura
MIC
Microarquitetura
MIC
Microarquitetura
MIC
Microarquitetura
MIC
Microarquitetura
MIC
Microarquitetura
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
MIC: Parte Operativa
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
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
MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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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MIC: Parte Operativa
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
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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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MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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)
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
MASCARAS DE BIT• AMASK = 0x0FFF– Recupera o endereço em instruções no formato 1
• BMASK = 0X00FF– Recupera o endereço em instruções no formato 2
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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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MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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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MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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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MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
A microarquitetura é uma solução de compromisso entre as necessidades e o custo do projeto
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