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2_-_Processadores

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31/07/2013
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Prof. Jonas de SouzaProf. Jonas de SouzaProf. Jonas de SouzaProf. Jonas de Souza
AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
� Central Processing Unit
� Cérebro do computador
� Executa programas armazenados na memória 
principal. Um processador precisa:
◦ Buscar instruções
◦ Interpretar instruções
◦ Obter os dados
◦ Processar os dados
◦ Gravar os dados
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31/07/2013
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AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
� Conjunto de fios paralelos que conectam os 
componentes
� Transmitem endereços, dados e sinais de 
controle
� Podem ser externos à CPU, conectando-a à 
memória e aos dispositivos de E/S ou internos.
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AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
� Unidade de Controle
◦ Busca instruções na memória principal e determina seu tipo
� Unidade Lógica e Aritmética
◦ Efetua operações de adição e AND (E) booleano, para 
executar as instruções
� Registradores
◦ Pequena memória de alta velocidade para armazenar 
resultados temporários
◦ Permite um certo controle das informações
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31/07/2013
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AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza 5
AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
� O mais importante é o Contador de Programas –
PC – Program Counter)
◦ Indica a próxima instrução a ser buscada para execução
◦ O termo é enganoso, pois na verdade ele não conta nada, 
apenas indica a continuidade.
� Registrador de instrução – IR – Instruction
Register
◦ Contém a instrução que está sendo executada no momento 
em questão.
� A maioria dos computadores possuem outros 
vários tipos de registradores
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31/07/2013
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AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
� Cada instrução é executada em uma série de 
pequenas etapas:
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AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
� RISC –
◦ Reduced instruction set computer
◦ Computador com conjunto de instruções reduzido
� CISC 
◦ Complex Instruction Set Computer
◦ Computador com conjunto de instruções complexo
� As máquinas RISC surgiram depois das CISC e 
precisavam de 4 ou 5 instruções para fazer o que 
o CISC fazia com somente uma instrução
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31/07/2013
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AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
� Porém, se as instruções fossem dez vezes mais 
rápidas (pois elas não eram interpretadas), o RISC 
seria melhor.
� Imaginava-se que o RISC iria substituir 
completamente o CISC, porém, os programas 
feitos em CISC não poderiam ser convertidos 
facilmente para RISC.
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AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
� A partir do 486, as CPU´s da intel possui um 
núcleo RISC para as instruções mais simples e 
outro CISC para as mais complexas.
� O resultado foi: 
◦ Instruções comuns rápidas
◦ Instruções menos comuns mais lentas
� Esta abordagem Hibrida não é tão rápida quanto 
um projeto RISC puro, mas resultou em um 
projeto global competitivo e permitia a 
compatibilidade com os softwares antigos.
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31/07/2013
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AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
• Todas as instruções são diretamente
executadas pelo hardware
• Instruções comuns devem ser feitas diretamente
pelo HW
•Eliminar um nível de interpretação aumenta a 
velocidade
• Maximiza a taxa na qual as instruções são
executadas
•Nem sempre as instruções são executadas na
ordem que estão no programa
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AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
• Instruções devem ser fáceis de decodificar
•A decodificação de instruções individuais é crítica
para a taxa de emissão de instruções.
•Para melhorá-la, são criadas instruções regulares, 
de comprimento fixo, com um pequeno número de 
campos, etc.
• Somente leituras e armazenamentos devem
referenciar a memória
•Todas as demais instruções devem referenciar
registradores internos do processador, pois o 
acesso à memória é lento
• Fornece vários registradores
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31/07/2013
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AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
• Pipelining - Executar duas ou mais coisas
ao mesmo tempo
• O processo de buscar as instruções na
memória é um grande gargalo na
velocidade da instrução
• Desde 59, alguns processadores já
buscavam instruções na memória
antecipadamente.
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AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
• A busca antecipada da instrução, divide a 
execução em duas partes:
•Busca
•Execução
• O conceito de pipeline (paralelismo, 
tubulação) divide a execução da instrução
em muitas partes
•Cada parte é manipulada por uma parte do HW
•Podem ser executadas em paralelo
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31/07/2013
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AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza 15
� Pipeline de cinco estágios.
� Estado de cada estágio em função do tempo. São ilustrados nove 
ciclos de relógio.
AOC 
Fatec Jundiaí
Prof. Jonas de Souza
• Ganhos com o paralelismo
• Suponha que o ciclo dessa máquina seja de 2ns
• Uma instrução leva 10ns para percorrer todo o caminho do 
pipeline de 5 estágios
• A máquina poderia, portanto, funcionar a 100 MIPS (milhões de 
instruções por segundo)
• Porém, na verdade, a cada 2ns uma instrução é concluída, o que
dá uma velocidade real de 500 MIPS.
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