MICROPROCESSADORES_E_SISTEMAS_EMBARCADOS_AULA_3

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Microprocessadores e Sist. Embarcados
Prof. Gabriel Vendramini
gvendramini@uniara.com.br
Aula 3
2019
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Microprocessadores e Sist. Embarcados
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Microprocessadores e Sist. Embarcados
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Visão Interna de um Sistema Digital Microprocessado:
Microprocessadores e Sist. Embarcados
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• O barramento de dados nos computadores mais modernos 
possui até 64 linhas (bits) e permite o fluxo bidirecional de 
dados. 
• O microprocessador 8085, objeto de estudo na primeira parte 
do presente curso, possui 8 bits de dados e, por esta razão, é 
denominado de processador de 8 bits.
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• A quantidade de posições de memória que um computador 
pode acessar é ditada pela quantidade de bits do seu 
barramento de endereços. 
• Um barramento com 32 bits pode acessar até 4.294.967.296 
(232) posições de memória, o que corresponde a 4 GB de 
memória (4.294.967.296 = 4 × 1024 × 1024 × 1024 = 4 GB). 
• Todos os processadores da classe Pentium possuem 
barramento de endereço com 32 bits. 
• Os processadores Pentium II, Pentium III e Celeron possuem 
barramento de endereço de 36 bits, podendo então acessar até 
64 GB de memória. Conferir.....
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• A CPU tem finalidade óbvia, a de controlar o sistema como 
um todo. 
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(SRAM)
(DRAM)
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• ROM - "Read Only Memory": memória programada quando a pastilha é 
fabricada, não podendo ser modificada. É usada para armazenamento 
permanente de programas e dados; 
• PROM - "Programmable ROM": memória programada por um 
dispositivo programador de PROM. Programável uma única vez;
• EPROM - "Erasable PROM": memória que pode ser apagada e 
reprogramada várias vezes. Apagável pela incidência de raios ultra-violeta e 
programável por um dispositivo programador de EPROM; 
• EEPROM - "Erasable Electrically PROM": memória EPROM 
eletricamente modificável, sem necessidade de dispositivos externos apagadores 
ou programadores.
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• A CPU vê os registros dos dispositivos de I/O como sendo
posições de memória externa que podem ser acessadas pelo
barramento de dados, embora os registros de I/O sejam sempre
conectados a linhas externas.
• É a unidade através da qual o usuário se comunica com o 
sistema. Ela abriga componentes responsáveis pelo 
interfaceamento do sistema com periféricos tais como teclado, 
LCD, mouse, impressora e monitor. É também através da 
unidade de entrada e saída que são enviados sinais de 
interrupção para a CPU.
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• Arquitetura geral
de um
microcomputador:
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• Apesar de existirem diversos fabricantes e famílias de 
microprocessadores, pode-se identificar muitos aspectos 
comuns no que diz respeito à arquitetura desses 
componentes. 
• Em geral, o bom conhecimento de algum deles acelera 
o aprendizado de outro.
• Um Microprocessador é a parte principal de um 
microcomputador e a sua principal responsabilidade é 
executar instruções, que controlam todas as suas partes.
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Microprocessadores: Estrutura básica interna
• Contador de 
programa 
("Program Counter -
PC") - registrador que 
armazena o endereço de 
memória da próxima 
instrução a ser 
executada.
zoom
Microprocessadores: Estrutura básica interna
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• Registrador de 
Instrução (RI) -
Registrador que armazena a 
instrução sendo executada;
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Microprocessadores: Estrutura básica interna
• Decodificador de 
instruções - circuito 
combinacional utilizado 
para determinar qual a 
próxima instrução a ser 
executada. 
• Isto é feito a partir do 
código de operação 
armazenado previamente 
no RI.
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Microprocessadores: Estrutura básica interna
• Unidade de 
controle - circuito 
seqüencial interno ao 
microprocessador 
utilizado para gerar os 
sinais de controle 
necessários à execução 
da instrução 
previamente 
decodificada.
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Microprocessadores: Estrutura básica interna
• A Unidade de Controle, além de possuir a lógica 
necessária para realizar a movimentação de dados e 
instruções através dos sinais de controle que emite em 
instantes de tempo programados, esse dispositivo controla 
a ação da ULA (Unidade Lógica Aritmética), que será 
vista.
• Os sinais de controle emitidos ocorrem em vários 
instantes durante o período de realização de um ciclo de 
instrução e, de modo geral, todos possuem uma duração 
fixa e igual, originada em um gerador de sinais 
usualmente conhecido como relógio. 
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Microprocessadores: Estrutura básica interna
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Microprocessadores: Estrutura básica interna
• Acumulador -
registrador que 
contém o dado a ser 
processado
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Microprocessadores: Estrutura básica interna
• Registradores 
auxiliares - conjunto 
de registradores de 
rascunho que podem ser 
usados em conjunto ou 
separadamente para 
operações intermediárias, 
sem que seja necessário 
o acesso sistemático à 
memória.
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Microprocessadores: Estrutura básica interna
• Unidade Lógica e 
Aritmética (ULA) -
circuito combinacional
utilizado para operações 
lógicas e aritméticas 
envolvendo dois 
operandos.
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Microprocessadores: Estrutura básica interna
• Para que um dado possa ser transferido para a ULA, é 
necessário que ele permaneça, mesmo que por um breve 
instante, armazenado em um registrador. 
• Além disso, o resultado de uma operação aritmética ou 
lógica realizada na ULA deve ser armazenado 
temporariamente, de modo que possa ser utilizado mais 
adiante ou apenas para ser, em seguida, transferido para a 
memória. 
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Microprocessadores: Estrutura básica interna
• Para entender a estes propósitos, o microprocessador 
possui uma certa quantidade de registradores, destinados 
ao armazenamento de dados. Servem, de memória 
auxiliar da ULA. 
• Há sistemas nos quais um desses registradores, o 
acumulador, além de armazenar dados, serve de elemento 
de ligação da ULA com o restante do microprocessador.
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Microprocessadores: Estrutura básica interna
• Flags – conjunto de 
Flip-Flops destinados a 
guardar as condições 
resultantes da execução 
de instruções. 
• Tais flags são 
fundamentais no sentido 
em que se constituem no 
único mecanismo que o 
programador Assembly
dispõe para desvios de 
processamento e 
implementação de 
algoritmos.
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Microprocessadores: Velocidade de Processamento-clock
• A quantidade de vezes em que este pulso básico se 
repete em um segundo define a unidade de medida do 
relógio, denominada freqüência, a qual também usamos 
para definir velocidade do microprocessador. 
• A unidade de medida usual para a freqüência do clock é 
o Hertz (Hz), que significa 1 ciclo por segundo. 
• Como se trata de freqüências elevadas, abreviam-se os 
valores usando-se milhões de Hertz, ou de ciclos por 
segundo (MegaHertz ou simplesmente, MHz). 
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Microprocessadores: Velocidade de Processamento: clock
• Assim, por exemplo, se um determinado processador 
funciona como seu relógio oscilando 25 milhões de vezes 
por segundo, sua freqüência de operação é de 25 MHz. 
• E como a duração de um ciclo, seu período, é o inverso 
da freqüência, então cada ciclo, neste exemplo, será igual 
ao inverso de 25MHz:
1/25.000.000 = 0,00000004 ou 40 nanossegundos.
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Microprocessadores: Outros Conceitos
Outros Conceitos Importantes:
• MIPS - Millions of Instructions Per Seconds (Milhões de 
Instruções Por Segundo): É uma unidade de desempenho 
do microprocessador.
• FLOPS - FLOating point instructions Per Seconds
(Instruções com Ponto Flutuante Por Segundo). É 
também uma unidade de desempenho do 
microprocessador. Indica a capacidade de trabalhar com 
números decimais.
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Microprocessadores: Outros Conceitos
• Bit - Abreviatura para 'Binary Digit', ou, Dígito Binário. 
Pode assumir valor 0, que corresponde a tensão O V, ou 1, 
que representa normalmente uma tensão de 5 V ou 3.3 V.
• Byte - Conjunto (cordão)de 8 bits. É a unidade básica 
de dados nos computadores, que também utilizam alguns 
múltiplos de 8, tais como 16 bits (Word) e 32 bits 
(Dword).
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Microprocessadores: Outros Conceitos
• Set de instruções - Conjunto de Instruções. Conjunto 
de Mnemônicos (siglas que fazem lembrar uma ação) que 
representam todas as instruções do processador. Cada 
processador possui o seu set de instruções particular.
• CISC - Complex Instruction Set Computer: Tecnologia 
atribuída às CPUs de um modo geral, que contém set de 
instruções complexo. O barramento de comunicação 
entre as unidades que compõem a CPU é comum a todas 
as unidades, ou seja, não há comunicação direta entre 
unidades, através de um barramento exclusivo.
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Microprocessadores: Outros Conceitos
• RISC - Reduced Instruction Set Computer: Computador 
com set de instruções reduzido. 
• Principais características: 
• Conjunto de instruções limitado e simples; 
• Grande número de registradores de propósito geral;
• Há comunicação direta entre algumas unidades, 
através de barramento exclusivo, possibilitando, assim, 
o processamento paralelo de intruções.
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Microprocessadores: Questões
• Diferencie memória RAM e ROM. Qual a utilização de cada 
uma delas?
• Como são feitas as conexões entre os elementos internos de 
um micropeocessador? Defina-os.
• Quantas posições de memória podem ser endereçadas com 
um barramento de endereços de 16 bits? E de 20 bits?
• Diferencie bit, nibble e byte.
• Em um microprocessador, qual o elemento responsável pela
execução de contas aritméticas? Quais são seus auxiliares?