Funções de um computador

• Processamento de dados

• Armazenamento de dados

• Movimentação de dados

• Controle

A Máquina de von Neumann

Memória Principal

Unidade Lógica e

Aritmética

Unidade de

Controle

Equipamentos de entrada e

saída

• O programa passa a ser armazenado na memória do computador juntamente com os dados.

• As tarefas de controle e de operações aritméticas são separadas.

• Cria a base da estrutura dos computadores modernos usados até hoje.

• A proposta foi implementada com a construção do computador IAS no Instituto de Princeton em 1952.

I/O

controle

armazenamento processamento

I/O

controle

armazenamento processamento

Comunicação entre os periféricos

I/O

controle

armazenamento processamento

Armazenamento de dados

I/O

controle

armazenamento processamento

Processamento de dados

armazenados

I/O

controle

armazenamento processamento

Processamento de dados armazenados e

externos

Estrutura Computacional(Global)

• Centro de armazenagem

• Centro de processamento

• Linhas de comunicação

• Periféricos

Computador

Periféricos

Linhas de comunicação

Estrutura Computacional(Interno)

• Unidade de processamento central (CPU): controla as operações do computador e realiza as funções de processamento das informações. Geralmente identificado como o processador.

• Memória principal: armazena as informações

• I/O: realiza a transferência de informações entre o interior e o exterior

• Interconexões: mecanismos de troca de informações entre a CPU a memória principal e o I/O

Computador

Sistema de Interconexão

I/O

Memória principalCPU

Estrutura de uma CPU

• Unidades de Controle: responsável pelo controle da CPU

• Unidade aritmética e lógica (ALU): realiza as operações de processamento

• Registradores: possibilita a armazenagem interna na CPU

• Interconexões: realiza a comunicação entre as unidades da CPU

Interconexão interna

CPU

Registradores

ALU Unidade de controle

O processador busca uma instrução de cada vez da memória e a executa. Algumas instruções requerem várias operações.

O processamento de uma instrução é chamado de ciclo de instrução ou de execução (execute cycle).

O processo de busca de instruções na memória é chamado de ciclo de busca (fetch cycle).

Execução de um programa:

início

Busca da instrução

Execução da instrução

parada

Ciclo de instrução

Ciclo de busca

PC

IR

I/O AR

MBR

MAR

I/O BR

CPU

buffers

I/O

memóriainstruçõesinstruçõesinstruções

dadosdadosdados

Componentes de um computador

PC - program counterIR - instruction registerMAR - memory address registerMBR - memory buffer registerI/O AR - I/O address registerI/O BR - I/O buffer register

PC

IR

I/O AR

MBR

MAR

I/O BR

CPU

buffers

I/O

memóriainstruçõesinstruçõesinstruções

dadosdadosdados

No início de um ciclo de instrução, o processador busca uma instrução na memória e incrementa o valor armazenado em PC.

A instrução é armazenada em IR. A instrução é interpretada e a ação é realizada.

Tipos de ações:• processador - memória ou vice-versa• processador - I/O ou vice-versa• processamento de dados• controle (mudança na seqüência de execução)

Exemplo:

Execução de um programa que soma dois números armazenados em duas posições da memória e armazena o resultado na segunda posição.

São necessários três ciclos de busca e três de execução.

PC

IR AC

CPU

memória

300

1940

301

5941

302

2941

940

0003

941

0002

Instruções:0001 - Load AC from Memory0010 - Store AC to Memory0101 - Add AC from Memory

0 3 16opcode endereço

magnitude

0000=0 1000=80001=1 1001=90010=2 1010=A0011=3 1011=B0100=4 1100=C0101=5 1101=D0110=6 1110=E0111=7 1111=F

1940 = 0001100101000000

300

1940 0003

0005

301302

0005

Instruções em hexa:1 - Load AC from Memory2 - Store AC to Memory5 - Add AC from Memory

59412941Notação hexadecimal:

Interrupções:

São mecanismos que possibilitam que outros módulos, tais como unidades de I/O ou de memória, possam interromper a seqüência de eventos sendo executada pelo processador, de forma a melhorar o desempenho.

Execução de um programa que realiza chamadas de escrita intercaladas com processamento

início

escrita

escrita

escrita

Comando de I/O

fim

Programa de I/O

1

1 - seqüência de instruçõesnão envolve I/O

2

2 - seqüência de instruçõesnão envolve I/O

3

3 - seqüência de instruçõesnão envolve I/O

processador em esperaprocessador em espera

Execução de um programa:

início

Busca da instrução

Execução da instrução

parada

Ciclo de instrução

Ciclo de busca

interrupção desabilitada

interrupção habilitada

Verificação da ocorrência de interrupções.

Programa suspenso.

Ciclo de interrupção