pucc 1 agenda - aula 2 introdução (computador digital) processadores execução / instrução...
TRANSCRIPT
1PUCC
Agenda - Aula 2
• Introdução (Computador Digital)
• Processadores• Execução / Instrução• Organização Computador• Organização UCP (CPU)
2PUCC
Computador Digital
UCP Memória E/S
Organização básica proposta por von Neumann
Barramento simples
3PUCC
Processadores (UCP)
UCP - “cérebro” do computador
UCResponsável pelo controle de todas as operações dos componentes do computador, fornecendo sinais de temporização e controle.
ULAParte do computador onde são feitas as operações aritméticas e lógicas com os dados.
Memória (registradores)Armazena grupos de dígitos binários (palavras) que podem representar instruções a serem executadas ou dados a serem operados pelas instruções durante a execução de um programa
4PUCC
Processadores (UCP) - UC
Constituído por circuitos lógicos combinacionais e sequenciais, responsáveis pela geração de sinais de controle necessários à execução das instruções de um programa.
Operações da unidade de controle:
– Busca uma instrução localizada na memória, enviando o endereço da instrução e um comando de leitura para a memória.
– A instrução armazenada no endereço é transferida para a unidade de controle.
– Esta instrução é decodificada pelos circuitos da unidade de controle para determinar qual é a instrução.
5PUCC
Processadores (UCP) - ULA
Os dados a serem operados poderão vir da memória ou dos dispositivos de entrada.
Os resultados obtidos poderão ser enviados para a memória ou para dispositivos de saída de dados.
O tipo de operação a ser executado é determinado por sinais vindos da Unidade de Controle.
As ULAs mais modernas, possuem circuitos capazes de executar também as operações de multiplicação e divisão.
Operações básicas realizadas pela ULA:Operações básicas realizadas pela ULA: adição, subtração, AND, OR, EX-OR, deslocamento, incremento...
6PUCC
Processadores (UCP) - Registradores
Armazena também, resultados intermediários ou finais obtidos pelas operações realizadas na ULA.
Operações Básicas: leitura e escrita.
As operações da memória são controladas pela Unidade de Controle a qual indica, através de sinais de controle, qual a operação que a memória deve realizar em um determinado instante.
As informações que serão escritas na memória podem vir da unidade lógica e aritmética ou de dispositivos de entrada de dados.
As informações pode ser lidas da memória para a unidade lógica e aritmética ou para algum dispositivo de saída.
7PUCC
Processadores (UCP) - Registradores
Há um determinado número de registradores, cada um com uma dada função.
O registrador denominado de contador de programa - PC contém o endereço da próxima instrução a ser executada.
O registrador de instrução - IR, contém a instrução que está sendo executada.
O acumulador (AC) armazena um operando (resultado) de entrada, ou de saída na execução de várias instruções.
Outros registradores são responsáveis pelo armazenamento de resultados intermediários.
8PUCC
InstruçõesInstrução operação que um microprocessador executa.
Grupo de instruções conjunto de instruções. Classificados:- Instruções aritméticas - ADD, SUBTRACT, COMPARE;- Instruções lógicas - AND, OR, NOT;- Instruções de transferência de dados - LOAD, STORE;- Instruções de desvio - BRANCH IF POSITIVE;- Instruções de chamada de subrotina - CALL;- Instruções de retorno - RET;- Instruções diversas - PUSH, WAIT, HALT.
Tipos de categorias de instruções:- registrador-memória;- registrador-registrador;- memória-memória.
9PUCC
Instruções - Formato
código da operação
cód. da operação endereço
endereço 1 endereço 2cód. da operação
Formatos típicos de instruções:
Exemplo:
ADD 1,2ADD Operação1 e 2 Operandos
10PUCC
Execução de InstruçõesADD 1,2
1. Busca o primeiro operando, armazena no registrador A 2. Busca o segundo operando, armazena no registrador B 3. Diz a ALU para "adicionar" A e B 4. Coloca o resultado em AC
Fluxo de Dados - Máquina Von Neumann
1+2
1
2
1
2
1+2ULA
Registradores Reg. Entrada
Reg. Saída
11PUCC
Busca próxima instrução na memória para o IR
Atualiza o contador de instrução para a instrução seguinte
Determina o tipo de instrução
Determina os endereço dos dados, se a instrução usa dados
Busca dados na memória, se necessário
Executa a instrução
Armazena os resultados em locais apropriados
Execução de InstruçõesCiclo “Busca-Decodifica-Executa”
12PUCC
Execução de InstruçõesExemplo
Programa:1. Pressione a letra A do teclado;2. Armazene a letra A na memória;3. Imprima a letra A na tela do monitor de vídeo.
Instruções:1. Entre com os dados na porta 1 de entrada;2. Armazene os dados da porta 1 na posição de memória 200;3. Saia com os dados para a porta 10 de saída.
13PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
PCRI
ULAUC
ACC
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
14PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
PC 100RI
ULAUC
ACC
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
15PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
PC 102RI - Entre com dados 101
ULAUC
ACC
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
16PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
PC 102RI - Entre com dados 101
ULAUC
ACC
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
17PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
PC 102RI - Entre com dados da porta 1
ULAUC
ACC
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
18PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
PC 102RI - Entre com dados da porta 1
ULAUC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
19PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
PC 102RI - Entre com dados da porta 1
ULAUC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
20PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
PC 104RI - Armazene os dados 103
ULAUC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
21PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
PC 104RI - Armazene os dados 103
ULAUC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
22PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
PC 104RI - Arm. os dados no end. 200
ULAUC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
23PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
PC 104RI - Arm. os dados no end. 200
ULAUC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
24PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
A
PC 104RI - Arm. os dados no end. 200
ULAUC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
25PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
A
PC 104RI - Arm. os dados no end. 200
ULAUC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
26PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
A
PC 106RI - Saia com dados 105
ULAUC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
27PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
A
PC 106RI - Saia com dados 105
ULAUC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
28PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
A
PC 106RI - Saia com dados p/ porta 10
ULAUC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo
29PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo100101102103104105
Entre com dadosda porta 1
Armazene os dadosno end. 200
Saia com dadospara a porta 10
200201
PC 106RI - Saia com dados p/ porta 10
ULAUC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de InstruçõesExemplo