Arquitetura de Microcontroladores

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ARA0301 PROGRAMAÇÃO DE MICROCONTROLADORS
Aula 3: Arquitetura dos Processadores dos Microcontroladores
Prof. Dr. Roney L. de S. Santos
RONEY.LIRASALE@professores.estacio.br
RELEMBRANDO: ARQUITETURA GERAL
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• Os sistemas computacionais que usam microcontroladores tem 
essa arquitetura:
Camada de Software
Camada de Firmware
Camada de Hardware
Microcontrolador
Hardware: partes físicas (eletrônicas) de um sistema
Firmware: código embutido no hardware que tem a 
função de gerenciar o hardware e o software
Software: conjunto de instruções em sequência, de
forma organizada, que realiza uma função específica
ARQUITETURA DE MEMÓRIA
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• Decisão importante se diz respeito ao acesso à memória
– Faixa de endereços de memória de dados será a mesma da memória de 
instruções?
– O que são dados e instruções?
• Duas arquiteturas de processador relacionadas a isso:
• Arquitetura Von-Neumann
• Arquitetura Harvard 
ARQUITETURA DE MEMÓRIA
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• Arquitetura Von Neumann
ARQUITETURA DE MEMÓRIA
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• Arquitetura Harvard
 
 
 
 
 
 
 
 
ARQUITETURA DE MEMÓRIA
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• Arquitetura Von Neumann vs Arquitetura Harvard
ARQUITETURA DE MEMÓRIA
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• Arquitetura Von Neumann vs Arquitetura Harvard
– Comparando:
– Harvard mais veloz, mas exige mais um barramento, aumentando o custo 
de produção
– Para os microcontroladores, a arquitetura Harvard é bastante utilizada
• Memórias integradas no próprio componente
• Usa o mesmo barramento de dados
– Microcontoladores podem usar uma arquitetura híbrida
• Acesso à memória interna com Harvard e externa com Von Neumann (USB, por 
exemplo)
COMPONENTES: MICROCONTROLADOR
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ARQUITETURAS DO PROCESSADOR
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• Vídeo:
• https://www.youtube.com/watch?v=dVHD2BKZklc
• Eu TI Ensino, “Conheça as diferenças entre CISC e RISC”
https://www.youtube.com/watch?v=dVHD2BKZklc
ARQUITETURAS DO PROCESSADOR
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• Resumão:
– CPU: responsável por executar uma série de instruções dadas pela 
máquina
– Instruções: operações aritméticas ou acesso a memoria para mover dados 
de um lugar para outro -> complexas
• quanto mais complexa for, mais tempo vai demorar
– Como medir o tempo de execução? CLOCKS
• cada passo é como se fosse um evento
– HERTZ - quantidade de tarefas executadas por segundo
• se consegue realizar 100 tarefas por segundo, o clock é de 100 Hz
• Processador i9, com clock 3.7 Ghz - executa 3.700.000.000 de cálculos em um único 
segundo
ARQUITETURAS DO PROCESSADOR
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• Resumão:
– Projeto da CPU disponibiliza a linguagem para escrever as instruções
– CISC e RISC
ARQUITETURAS DO PROCESSADOR
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• Resumão:
– Projeto da CPU disponibiliza a linguagem para escrever as instruções
– CISC e RISC
– CISC - computador com um conjunto complexo de instruções
• capaz de executar centenas de instruções complexas diferentes -> baseados na 
microprogramação (conjunto de instruções gravadas no processador)
• + instruções, porém - rápida
ARQUITETURAS DO PROCESSADOR
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• Resumão:
– Projeto da CPU disponibiliza a linguagem para escrever as instruções
– CISC e RISC
– CISC - computador com um conjunto complexo de instruções
• capaz de executar centenas de instruções complexas diferentes -> baseados na 
microprogramação (conjunto de instruções gravadas no processador)
• + instruções, porém - rápida
– RISC - computador com um conjunto reduzido de instruções
• simples e pequeno
• não tem microprogramação - cada instrução do programa é executada pelo 
hardware
• - instruções + rápida
ARQUITETURAS DO PROCESSADOR
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• Resumão:
– Qual é melhor? depende!
– RISC - projetos menores, mais baratos e menos energia -> SISTEMAS 
EMBARCADOS! -> modernos, hardware dedicado.
– CISC - projetos maiores, clock elevado, desempenho superior, consomem 
mais energia.
– Intel e AMD
• Processadores inteiramente CISC, agora são híbridos: CISC e RISC
ARQUITETURAS DO PROCESSADOR
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• CISC: Complex Instruction Set Computer
– Capacidade de realizar operações de várias etapas ou modos de 
endereçamento dentro de um conjunto de instruções
– Atos de baixo nível
• Armazenamento e carregamento na memória
• Operações aritméticas
– Objetivo: completar uma tarefa com o mínimo de linhas de instrução 
possível
ARQUITETURAS DO PROCESSADOR
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• RISC: Reduced Instruction Set Computing
– Conjunto de instruções oferece grande desempenho quando combinado 
com uma arquitetura usando alguns ciclos (clocks) por instrução
• Cada instrução é usada para tarefas muito curtas
– Instrução tem o comprimento semelhante e são usados para tarefas em 
uma única operação
– Objetivo: usar instruções simples que podem ser executadas em um único 
ciclo de clock
ARQUITETURAS DO PROCESSADOR
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• CISC vs RISC em uma multiplicação no processador
MULT 21,49 LOAD A, 21
LOAD B, 49
PROD A, B
STORE 21, A
CISC RISC
ARQUITETURAS DO PROCESSADOR
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• CISC vs RISC em uma multiplicação no processador
MULT 21,49 LOAD A, 21
LOAD B, 49
PROD A, B
STORE 21, A
CISC RISC
• Toda a tarefa em uma única instrução
• MULTI: instrução complexa
• Opera diretamente nos bancos de memória
• Parecida com linguagem de alto nível
• Processador tem pouco trabalho para traduzir 
uma instrução de alto nível para baixo nível
ARQUITETURAS DO PROCESSADOR
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• CISC vs RISC em uma multiplicação no processador
MULT 21,49 LOAD A, 21
LOAD B, 49
PROD A, B
STORE 21, A
CISC RISC
• Toda a tarefa em uma única instrução
• MULTI: instrução complexa
• Opera diretamente nos bancos de memória
• Parecida com linguagem de alto nível
• Processador tem pouco trabalho par traduzir 
uma instrução de alto nível para baixo nível
• Tempo de execução pode ser mais rápido, 
mesmo com mais instruções (1 ciclo de clock por 
instrução)
• Separar LOAD e STORE reduz a quantidade de 
trabalho
• Menos espaço usado
ARQUITETURAS DO PROCESSADOR
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• E para os sistemas que usam microcontroladores, qual o melhor?
GRUPO DA DISCIPLINA
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• TELEGRAM: acesse o QR Code e entre no grupo!
• Principal meio de comunicação
• Informação sobre as aulas, provas,
cancelamentos, remarcações, alterações,
etc.
• Disponibilização do material da disciplina
• Caso queiram entrar em contato
diretamente comigo, basta mandar
mensagem no privado aqui pelo Telegram!
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ARA0301 PROGRAMAÇÃO DE MICROCONTROLADORES
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• Dúvidas?
• Fiquem à vontade para entrar em contato no 
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