2009 AC-Aula02

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PUCC
Agenda - Aula 2
 Introdução (Computador Digital)
 Processadores
 Execução / Instrução
 Organização Computador
 Organização UCP (CPU)
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PUCC
Computador Digital
UCP
Memória
E/S
Organização básica proposta por von Neumann
Barramento simples
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PUCC
Processadores (UCP)
UCP - “cérebro” do computador
UC
Responsável pelo controle de todas as operações dos componentes do computador, fornecendo sinais de temporização e controle.
ULA
Parte 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
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PUCC
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.
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PUCC
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: adição, subtração, AND, OR, EX-OR, deslocamento, incremento...
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PUCC
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.
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PUCC
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.
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PUCC
Instruções
Instrução  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.
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PUCC
Instruções - Formato
Formatos típicos de instruções:
Exemplo: 
ADD 1,2
ADD 	 Operação
1 e 2	 Operandos
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PUCC
Execução de Instruções
ADD 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
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PUCC
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 Instruções
Ciclo “Busca-Decodifica-Executa”
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PUCC
Execução de Instruções
Exemplo
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.
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PUCC
Porta 1 - Entrada
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
PC 100
RI
ULA
UC
ACC
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
PC 102
RI - Entre com dados 101
ULA
UC
ACC
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
PC 102
RI - Entre com dados 101
ULA
UC
ACC
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
PC 102
RI - Entre com dados da porta 1
ULA
UC
ACC
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
PC 102
RI - Entre com dados da porta 1
ULA
UC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
PC 102
RI - Entre com dados da porta 1
ULA
UC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
PC 104
RI - Armazene os dados 103
ULA
UC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
PC 104
RI - Armazene os dados 103
ULA
UC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
PC 104
RI - Arm. os dados no end. 200
ULA
UC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saiacom dados
para a porta 10
200
201
PC 104
RI - Arm. os dados no end. 200
ULA
UC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
A
PC 104
RI - Arm. os dados no end. 200
ULA
UC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
A
PC 104
RI - Arm. os dados no end. 200
ULA
UC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
A
PC 106
RI - Saia com dados 105
ULA
UC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
A
PC 106
RI - Saia com dados 105
ULA
UC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
A
PC 106
RI - Saia com dados p/ porta 10
ULA
UC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo
*
PUCC
Porta 1 - Entrada
Endereço Conteúdo
100
101
102
103
104
105
Entre com dados
da porta 1
Armazene os dados
no end. 200
Saia com dados
para a porta 10
200
201
PC 106
RI - Saia com dados p/ porta 10
ULA
UC
ACC - A
Barramento de Dados
Porta 10 - Saída
Barramento de Endereço e Controle
Execução de Instruções
Exemplo